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前一阵承蒙戴瑾博士抬爱,惠赠了戴博士所著的《从零开始读懂量子力学》一书。这本书在2020年出版过,2022年再版,精装,彩色,非常精美。

我拿到了这本书,跟别人嘚瑟了一下。那位教授问,从零开始,真的从零开始吗?这是个好问题。量子力学里面的波函数,各种算符,数学很繁琐,而且理解量子力学需要牛顿力学、电磁场理论,数学和物理的要求都很高。真正的从零开始学习是不可能的。我认为理工专业读完大一的学生看这本书毫无问题,如果数理程度更好一些,高中生也可以看。

我一般把这种书称为高级科普。现代年轻人基本都上过大学,但在科学方面也还需要科普,因为真正的科技论文极为枯燥、晦涩,普通大学生看不懂,也没有必要。

在大学里,普通大学生只学很少的量子物理知识,了解了几个概念,会算几道题,其他都一无所知。很多人,包括文科生,都特别爱提薛定谔的猫,这是量子理论里一个著名的问题,但又有多少人理解它呢?前一阵,有位大一学生问我,他在学相对论,没学明白,但又会做些题。他问,应该怎么学?是不是只会做题就够了?还需要再找学书来学习吗?

量子理论现在已经是现代科技的基石了,我们所依赖的芯片、光伏设备的原理都是由量子理论来解释,化学反应、元素周期表也是由量子理论来解释。现在很热门的量子计算、量子通信,它们的原理究竟是什么?

这本《从零开始读懂量子力学》可以给这些学生看,里面讲了量子理论的各种原理,从卢瑟福发现原子模型开始讲起,到量子态的叠加性、波粒二象性、不确定性、玻色子和费米子,一直到量子纠缠。

这本书的另一重要部分是量子力学对物质世界的解释,元素周期表的量子解读、物质是如何构成的,导体、半导体、绝缘体的量子物理、石墨烯、超导的理论解释,还有现在的研究前沿量子场论、相对论和量子场论之间的矛盾,以及弦论,这样研究遇到的困难等等。

这是一本正经的科普书,科学史包括一些,但不是重点,跟曹天元的《上帝掷骰子吗?》不一样。也跟加来道雄的《平行宇宙》这种科普不一样,《从零开始读懂量子力学》更硬核。

这本书里面的数学公式不小。霍金曾经讲过,每多一个公式,读者就会减少一半。戴瑾博士这本书公式不少,吓退了很多读者。其实这本书里面的公式都是表象,完全可以把公式略过,略过之后,大家会发现这本书写得极为清晰好懂,读起来比很多人文类的书还流畅。比起来,霍金的《时间简史》虽然只有一个公式,但难度不小,不太好懂。

这本书的语言能如此直白,说理如此清晰,跟戴博士的学术背景和人文素养分不开。戴瑾博士毕业于北京大学物理学院,这是北大四大疯人院之一,戴瑾博士在本科期间成绩在年级里排名第一。这话不是戴博士自己讲的,是他的同学说的。这个很厉害,我印象最深的是曹则贤教授与英壮做节目,英壮是北大物理系毕业的,他自称学渣,被同学碾压到有心理阴影。哈哈,曹则贤教授也自称学渣,在中科大被碾压,但他还是顽强地坚持了下来。

戴博士后来通过李政道主导的CUSPEA考试留学美国,在诺奖得主温伯格的研究组里,导师也是大佬,获得过基础物理突破奖的约瑟夫·波钦斯基(Joseph Polchinski)。突破奖是现在奖金最高的科学奖,每项300万美元,从名声来说,仅次于诺贝尔奖。戴博士和导师一起创建了超弦理论中的D-膜分支。戴博士博士毕业后,就在通信公司和芯片企业工作,所以不论是量子理论还是量子理论的应用,都是非常专业,所以写得很到位,很好懂。

另一方面,戴博士在物理界以诗人出名,本书也收录了一些他写的诗词。我标题中的两句:拾起一颗星,放下成流水。就是选自书中的一首词,讲的是波粒二象性。

我最喜欢的是这首开篇词《临江仙》,这个跟《三国演义》的开篇词,杨慎的《临江仙》学的,那首词就是三国英雄们的写照,豪迈而悲壮。戴博士的这首词类似,写出了量子理论的主要成就,以及现在前沿研究的困境。其实人生也差不多,虚穿越过,形色如空。

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