閱讀手札 一班人的近代物理兩書 240412

高手相對論:「精英日課」人氣作家,帶你理解天才的思考,改變你看待世界萬物的方法
(原文:相對論究竟是什麼)
作者: 萬維鋼
出版社:遠流
出版日期:2022/01/26

作者是 「得到」App訂閱專欄「萬維鋼.精英日課」主講者、暢銷作家。擅長說故事方式,將複雜深奧的思想轉化為新奇有趣、易於理解的知識與觀點。以下兩本書都是萬老師的作品,畢業於中國科技大學,獲得美國科羅拉多大學物理學博士,曾長期從事核融合電漿物理研究。在台出版,高手系列【《高手思維》+《高手學習》+《高手賽局》+《高手決斷》】及萬萬沒想到等書,其他簡體版本如智識份子,科學思考者。

作者並非相對論的專業研究學者,雖說物理所畢業必然有資格考,但是廣義相對論並非資格考必考,作者憑藉物理專業的瞭解,寫出此書。在學理介紹上必有所取捨。相關科普書籍屬於介紹普羅大眾的泛泛書籍,如果意欲藉本書瞭解使用及瞭解相對論的使用方式與公式技術細節,特別是數學推導,如要找高中生的入門等級書籍建議不用本書。

大眾的相對論主要講解狹義相對倫主要幾個特徵,長度變短,時間延長,質量等於能量等特色。事實上作者開始於電磁學,通常古典電磁學會導致光速傳播問題,思想實驗由此開始。作者並未說到愛因斯坦年少時想到在電磁波上看到另外一個電磁波的現象,依照相對速度的普通概念,兩個一樣的速度,相對速度是零,但如此波就不存在,但此概念與違背電磁學,較難說明而略去。重力等於加速度是廣義相對論另外一個重要的概念,同樣的,質量導致時空彎曲,質點在時空中隨者測地線行走,呈現重力的現象,這也是廣義相對論重要教科書,引力論一書重要的概念,概念部份帶過。倒是作者在其他幾個重要的概念上著力甚深,一個就是同時性,在時空錐內是有因果關係連續,即便時間不一樣但因果關係未改,這一點也是跳過。其他如重力影響時間的變化倒是稍微提起,關於廣義相對論的時空概念,可以參考愛因斯坦的夢一書,該書利用重力概念,寫成各個獨立的章節,闡述重力效應下所衍生的現象誇大版。

談到廣義相對論的張量表示式Rij- 1/2 Rgij =GN/8πc4 Tij,敘述中得到大學同學格羅斯曼 Marcel Grossmann協助,利用張量描述黎曼幾何。閔可夫斯基度量(Minkowski metric)及其作用,後者也是愛因斯坦的老師。書中談到幾個知名的物理學家如Roger Penrose,皇帝新腦作者,同樣對廣相有貢獻。廣義相對論幾個精確解如史瓦茲席德 Karl Schwarzschild 方程式的球對稱解卻忽略不談。晚年的好友, 哥德爾不完備定理作者與愛因斯坦的互動也放在書內。同時也談到廣義相對論重要的推論現象,如水星進動角度,重力導致光線曲折,走得更遠的推論重力透鏡,黑洞與其相關討論等。乃至愛因斯坦自己相對論解中追加一個宇宙常數,作者都有介紹,這些課題很容易吸引大眾眼球,但廣義與狹義相對論本身的細節或推導就少見。愛因斯坦不只是物理也是個人新聞焦點,如證明理論證據之光線曲折觀測,來的正是時候。或是日後宇宙膨脹的現象討論等,作者有討論此一社會現象。以上討論並不損及相對論是一個很美的理論,公式簡潔乾淨可以描述世間萬物廣大的宇宙。

理解愛因斯坦的相對論,世界最精彩的東西。了解非平常經驗可理解的事物!
面對面說話,你聽到與看到的,只是我的過去?
如果愛因斯坦是對的,牛頓的運動定律全盤皆錯嗎?
人類的壽命這麼短,為什麼能研究星星的一生?

人文為出發點,探究「相對論」的歷史、概念與啟發!神祕的理論,時間膨脹?空間縮短?乙太存在?掉入黑洞?怪異而有趣的概念化用於電影、小說中。現實中相對論是宇宙接軌的知識理論,探索未知思想啟發。簡單而乾淨俐落的漂亮理論。逐一講解時間膨脹、空間縮短、現在是個幻覺、質量等於能量等13個重要概念。難懂的原理化為一般人能夠感知理解、豐富想像的資訊,簡單不等於容易,亦可非常深刻。愛因斯坦重要成就,進入天才的腦袋,領略近代物理學的革命性理論。科學邏輯也具備人文思索高手細細品讀。輕鬆的語調流暢的文筆,盡量不用到數學公式,說明核心的思想。

目錄
總序 寫給天下通才
第一章 一個簡單的信念
第二章 英雄與危機
第三章 光速啊,光速
第四章 刺激一九○五
第五章 穿越到未來
第六章 「現在」,是個幻覺
第七章 質量就是能量
第八章 不可思議的巧合
第九章 大尺度的美
第十章 愛因斯坦不可能這麼幸運
第十一章 黑洞邊上的詩意
第十二章 愛因斯坦的願望
第十三章 相對中的絕對
番外篇 詳解孿生子悖論

高手量子力學:「精英日課」人氣作家,帶你刺探世界的底層邏輯,升級你對萬物的認知
(原文:量子力學究竟是什麼) 出版社:新星出版社,出版日期:2021/12/01
作者: 萬維鋼
出版社:遠流
出版日期:2023/07/28

作者並非量子力學專業研究學者,物理所畢業必然有資格考,通常量子力學名列其中。作者對於量子力學的施展與計算沒有興趣,憑藉物理專業的瞭解,寫出此書。在學理介紹上必有所取捨。相關科普書籍屬於介紹普羅大眾的泛泛書籍,如果意欲藉本書瞭解使用及瞭解量子力學使用方式與公式技術細節,特別是數學推導,建議不用閱讀本書。

對於現代物理科普書籍來說,1900 年英國物理學家克耳文勳爵Lord Kelvin宣稱古典物理學已經是晴空萬里,只剩下兩朵烏雲需要解決。眾所皆知,這兩朵烏雲後來發展成相對論與量子力學革命,成二十世紀物理學的兩大支柱。每次講到量子力學必然提到黑體輻射問題,其他如波爾的能階,普郎克的光量子,德布羅意的物質波,然後就是海森堡測不準,矩陣力學只是談一下,以上這些都沒有數學公式與圖示說明。薛丁格的波方程式,可能比較好寫,成為作者貫穿全書公式與重要說明概念,雖然此方程式不合狹義相對論。機率波的意義,狄拉克量子電動力學,預設到正子的存在,接者是波爾與愛因斯坦的大論戰。愛因斯坦-波多爾斯基-羅森弔詭(Einstein-Podolsky-Rosen paradox),「EPR弔詭」(EPR paradoxepr), 愛因斯坦說:「說上帝不擲骰子」,他不反對量子力學,他自己因為光量子得諾貝爾獎。但是他對機率論的解釋無法接受。這反而是作者的重點,觀察導致機率波塌陷,物體是否存在是來自於觀察?觀察是否破壞機率,更有甚者依照薛丁格的貓談到半死不活的生命來自與觀測。或者說量子力學是一種觀察或是物界的意義?雖然依照量子力學的計算,與觀察結果十分吻合,在微觀世界中量子力學主導學術,接者是量子電動力學,量子色動力學,電弱交互理論等作者一一帶過。關於廣義相對論與量子力學的統一,作者介紹M理論,所謂的超弦論。乃至於迴圈量子重力論也介紹。十分關切科學群體相關討論!對於EPR弔詭及後續的貝爾不等式及其實驗結果倒是花了不少章節解釋,量子力學不在於其意義而在於有效。存而不論,可能是比較好的方式。生命海可能來自於無中生有,真空不空。生命來自於左右不對稱,量子力學的機率解數,甚至跨越到已經談到多重宇宙,覺得已經離物理本質太遠。本書後期討論到量子糾結,這一個鬼魅作用,用於密碼學的量子通訊,作者很努力介紹。量子佛學,實象無相,心生幻象,類似上述所說實相為心所造。書中後半部大概使用討論方式介紹,很多進入概念實驗與討論範疇,對於科普書籍來說,對於初學者來說太過空泛。最後是物理學的演化等待有緣人!

目錄
第1章 詭祕之主
第2章 孤單光量子
第3章 原子中的幽靈
第4章 德布羅意的明悟
第5章 海森堡論不確定性
第6章 薛丁格解出危險思想
第7章 機率把不可能變成可能
第8章 狄拉克統領量子電動力學
第9章 世間萬物為什麼是這個樣子?
第10章 全同粒子的怪異行為
第11章 愛因斯坦的最後一戰
第12章 世界是真實的還是虛擬的?
第13章 鬼魅似的超距作用
第14章 波函數什麼都知道
第15章 用現在改變過去
第16章 你眼中的現實和我眼中的現實
第17章 貓與退相干
第18章 道門法則
第19章 宇宙如何無中生有?
第20章 量子通訊除魅
第21章 量子計算難在哪?
第22章 量子佛學
第23章 物理學的進化
番外篇 1 要不電子有意識,要不一切都是幻覺
番外篇 2 這個宇宙的物理學並不完美,而這很值得慶祝
番外篇 3 一個常數的謎團
番外篇 4 我們生活的這個世界是電腦類比出來的嗎?
番外篇 5 「量子穿隧效應」的新謎題
番外篇 6 物理學家的冷笑話
附錄 量子英雄譜

同一個神祕的曲線時間,突然爆發出,引發海嘯般的「量子」研究!
量子力學脫離平庸生活、體驗詭祕的視角。新思的糾結和不安,認知升級。
人穿牆而過?宇宙無中生有?古典物理學的終結,量子力學的開端。

量子力學揭開原子的祕密、發明半導體和電腦晶片,解釋遠在天邊的白矮星,但量子力學的最終答案?我們可以操縱日常世界,但並不知道這個世界。

量子力學的發展推進史,愛因斯坦、波耳、薛丁格、海森堡、狄拉克、包立、德布羅意、費曼,物理學最耀眼的英雄。最輝煌的物理學革命史。淺顯比喻理解各項著名實驗,人文觀點探究背後的思想精神。

我們如何述說事實!薛丁格的貓又死又活?量子糾纏如心電感應?實驗逼迫電子表態,得到隨機性?電子有意識與生命?物理觀測顛覆認知。不可能只是機率極小!一個量子力學,多重宇宙詮釋!

旁徵博引與跨域思考彙整量子力學的詮釋與趣聞。科技突破或是科幻靈感?

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The fishingLumperjack 不爭便姓字老樵漁!
狂狷手記

有二事焉,常在此心,敬而畏之;與日俱新:上則為星辰,內則為德法。|行中庸走大道,格物致知窮究事理。|擔任台灣貿易的尖兵,貨物互通有無的小卒。|物理,輪機,藝術,電影,閱讀,旅遊,單車,登山,游泳,美食。