读《上帝掷骰子吗？》，回顾量子论从无到有发展的风云史，从18世纪开始直到21世纪，一批科学巨人开始颠覆传统物理学大厦，为了宇宙的终极理论而战，大大改变了人类发展的历史。再现量子物理一路的荆棘与荣光，展现科学激动人心的魅力。

量子力学的诞生离不开传统物理学家研究的一个问题：

“光是什么东西？”

远古时期，人们认为，世界上有三种不同的光，眼睛、被看到的物体和光源。

罗马时期，人们认为光源是直接到达到人的眼睛，公元1000年，人们才把光源和眼睛分离开来。

“光本质上到底是个什么东西？”

古希腊时期，有物理学家称光是非常细小的粒子流，同时，又有其他的物理学家称，既然声音是一种波，为什么光不能是一种波呢？

物理学家们为搞清楚这个原理而争论不休。于是物理学家们形成了两个派别：粒子派和波派。

粒子派的代表人物是力学发现者牛顿，而波派的代表人物是发现量子的普朗克和推出相对论的爱因斯坦。

1807年，马斯杨在无意间做双缝干涉实验的时候发现，实验结果无法用光是粒子进行解释，而光的波动可以解释这个实验结果。

1819年工程师菲涅耳做实验证明：光是一种横波。

1879年，普朗克在研究维恩关于黑体辐射的论文时，发现维恩的公式只解释了短波的问题，并没有解释长波。

普朗克研究后发现，这个公式需要假定才能得知它建立在哪个角度上，他假定电磁波的发射和吸收不是连续的而是一份份进行的，这样的一份能量叫做“能量子”，

1900年12月14日，普朗克对外宣称了这个能量——“量子”，自此量子诞生了，也说明了这个新的公式是建立在波的角度上。

量子诞生之后，爱因斯坦便联系光与量子之间的关系，1905年，爱因斯提出了一个假设“光量子”来证明光是波动的，但是“光量子”的诞生是传统的物理学领域无法接受的。

而量子也引发了几代物理学家们之间的争斗。

最为闻名的，就是1927著名的第五届索尔维会议上爱因斯坦与玻尔之间的争斗，

玻尔想让爱因斯坦承认他的量子力学理论是正确的，爱因斯坦认为玻尔的理论是错误的，奈何又拿不出实验依据，无法反驳。

说下了那句“上帝是不会掷骰子”。玻尔听到后就回怼爱因斯坦：

“请你不要擅自决定上帝要做什么！”

到了上世纪20年代中期，物理学家尼尔斯⋅玻尔、维尔纳⋅海森堡和同事们建立了量子理论，玻尔首先提出了量子跃迁的概念，但直到上世纪80年代才在实验室中被观察到。这套理论统称为哥本哈根诠释。

玻尔在早些时候就提出，原子中电子的能级（即能量状态）是量子化的，也就是说，电子只能使用某些能级，而所有中间能级都被禁止。他假设，电子通过吸收或者释放光量子颗粒即光子来改变自己的能量，而光子的能量，与允许存在的电子态之间的能隙相匹配。这就解释了为什么原子和分子能够吸收或释放特定波长的光，比如许多含铜盐是蓝色的，而钠灯则发出黄色的光。

在玻尔和海森堡着手发展的一套能够解释量子现象的数学理论中，海森堡列举了所有允许的量子态，暗示这些量子态之间的跃迁是瞬时的、不连续的。瞬时量子跃迁的概念，成为了哥本哈根诠释的一个基本理念。

量子力学的另一位奠基人、奥地利物理学家埃尔温⋅薛定谔并不赞同这个观点。薛定谔就对量子力学表示怀疑，薛定谔的理论中，他用波函数的波状实体来表示量子粒子，它们的变化是平缓的，随着时间发生连续变化，好比广阔海面上平缓的波浪一般。

薛定谔认为，真实世界中的事物不会不花一点儿时间就突然大变样，不连续的量子跃迁只是脑海中的一个幻想。在1952年发表的一篇题为“是否存在量子跃迁”的文章中，薛定谔坚定地回答：“不存在。”

二者争论的焦点不仅仅在于薛定谔喜不喜欢突然变化，而在于，玻尔等人的理论声称量子跃迁会随机发生，但说不出为什么就是那个特定时机。这就好像一个没有原因的结果，无疑是对自然因果律的极大挑战。

为了深入探究，人们需要观察到单次的量子跃迁。1986年，三个国际研究团队报告，他们在受电磁场作用下悬浮的单个原子中观察到了量子跃迁：原子在“亮”态和“暗”态之间来回转换，处在“亮”态时原子会发射一个光子，而“暗”态时则不会随机发射光子；原子在其中某一个状态下保持几十分之一秒到几秒的时间，然后再次发生跃迁。

自此之后，人们又在不同的系统中观测到了这样的跃迁，有光子在不同量子态之间的转换，也有固体材料原子在量子化的磁化状态之间跃迁。2007年，法国的一个科研团队报告发现了一种跃迁，符合他们所描述的“单个光子从出生、活跃到死亡”的过程。

量子力学有两个基本的过程，一个是按照薛定谔方程确定性地演化，另一个是因为测量导致的量子叠加态随机塌缩。薛定谔方程是量子力学核心方程，它是确定性的，跟随机性无关。那么量子力学的随机性只来自于测量。

在量子的世界里，世界的运行并不确定，一个物体可以同时处于两种相互矛盾的状态中。

我们只能预测各种结果出现的概率，却不能"左右"最后的结局。

（探索系外行星的征途中，天文学家正在寻找另一个类似地球、并适合人居的世界）距离地球数光年之外，还有一些其他的外星世界，它们与我们的地球具有很多的相似性。过去的20年期间，天文学家已经发现了数千多个外行星环绕着其他恒星运转、当然环绕的不是太阳；它们中的十几个行星被认为与我们人类现在所处的地球具有相似性，具有潜在的移居条件。人类现在还没有到需要准备好行李、一头奔向那些行星的阶段；但是科学家们需要对那些系外地球有更好更深入的了解。为了对我们在那里世界中可能的发现有一些了解，本文列出六个最像地球的外行星。特拉比斯特-1e号发现年份：2017年与地球的距离：40光年质量：0.62个地球质量轨道周期：6.1天恒星类型：红矮星所在恒星系统中行星的数目：7开普勒-442b发现年份：2015年与地球的距离：1,115 光年质量：2.36 个地球质量轨道周期：112 天恒星类型：K型恒星（橙矮星）所在恒星系统中行星的数目：1GJ-357 d发现年份：2019年与地球的距离：31 光年质量：6.1个地球质量轨道周期：55.7天恒星类型：M型矮星所在恒星系统中行星的数目：3沃夫 1061c发现年份：2015年与地球的距离：13.9光年质量：3.41 个地球质量轨道周期：17.9 天恒星类型：M型所在恒星系统中行星的数目：3K2-72e发现年份：2016年与地球的距离：227光年质量：2.21个地球质量轨道周期：24 天恒星类型：M型所在恒星系统中行星的数目：4半人马座二发现年份：2016年与地球的距离：4.24光年质量：1.27个地球质量轨道周期：11.2 天恒星类型：M型所在恒星系统中行星的数目：1相关知识太阳系外行星，或简称系外行星（Exoplanet），是位于太阳系之外的行星。截至2021年10月20日，已经被确认的系外行星总共有4531颗，当中约有四分之三是透过凌日现象发现的[5]。这些行星分属3364个行星系，其中有778个多行星系[6]。开普勒任务已经检测到18,000颗行星候选者，包括262颗位于潜在适居带的候选者[7][8]。在银河系，估计有1000亿至4000亿颗恒星（若每颗恒星都至少有一颗行星，将导致有1,000亿至4,000亿颗行星）[2][3][4][9]，不只在恒星周围有行星，也有自由移动的行星质量天体[10]，而已知最靠近的系外行星是比邻星b。几乎所有已经发现的系外行星都在我们自己的银河系内，但是有少量的银河系外行星可能可以被检测出来。哈佛－史密松天体物理中心在2013年1月提出的一份报告中提到：估计在银河系内“至少有170亿颗”地球尺度的系外行星[11]。数百年来，许多哲学家和科学家都认为在太阳系以外应该也有行星的存在，但是没有办法知道行星有多普遍，或是与太阳系行星的相似度又是如何。在19世纪，许多的侦测方法被提出来，但最终所有的天文学家得到的结果都是否定的。第一个被确认的检测出现在1992年，发现有几颗质量类似地球的天体环绕着脉冲星PSR B1257+12[12]。在主序带恒星发现行星的第一个侦测结果出现在1995年，在邻近的飞马座51发现了以4天周期公转一周的巨大行星。由于观测技术的进步，自此之后侦测到的数量与效率迅速的增加[13]。有些系外行星被大望远镜直接拍摄到影像，但绝大多数的系外行星都是经由径向速度测量检出的[13]。除了系外行星，“系外彗星”（在太阳系之外的彗星）也被发现，也许在银河系内也是很普遍的[14]。最常见的系外行星是气态巨行星，相信是类似于木星或海王星，但这也反应了取样偏差，因为大质量的行星比较容易被观察到[15]。一些相对比较轻的系外行星，质量只有地球的几倍（现在所谓的超级地球）；如众所周知，在统计上的研究表明它们的数量应该超过巨大的行星[16]。虽然现在已经发现一小撮包括地球大小和更小的行星，似乎表现出其它的地球类似体属性[17][18][19]。也存在着有这行星质量的天体环绕着褐矮星和不受到恒星拘束在太空中自由移动的行星；然而，“行星”这个名词尚未应用在这些天体上。发现的太阳系外行星，特别是轨道位于适居带，极有可能有液态水存在表面的那些行星（还因此可能有生命），提高了搜寻外星生命的兴趣[20]。因此，寻找太阳系外的行星还包括适居行星，在太阳系外的行星适合承载生命的研究中，被考虑的因素相当广泛。在2013年1月7日，来自开普勒任务太空天文台的天文学家宣布发现了KOI-172.02，一颗像地球的系外行星候选者，在一颗类似太阳的恒星的适居带中环绕着，可能是“存在着外星生命的主要候选者”[21]。BY: Passant RabieFY: 周洪波 （hongbo_0309）转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

（探索系外行星的征途中，天文学家正在寻找另一个类似地球、并适合人居的世界）距离地球数光年之外，还有一些其他的外星世界，它们与我们的地球具有很多的相似性。过去的20年期间，天文学家已经发现了数千多个外行星环绕着其他恒星运转、当然环绕的不是太阳；它们中的十几个行星被认为与我们人类现在所处的地球具有相似性，具有潜在的移居条件。人类现在还没有到需要准备好行李、一头奔向那些行星的阶段；但是科学家们需要对那些系外地球有更好更深入的了解。为了对我们在那里世界中可能的发现有一些了解，本文列出六个最像地球的外行星。特拉比斯特-1e号发现年份：2017年与地球的距离：40光年质量：0.62个地球质量轨道周期：6.1天恒星类型：红矮星所在恒星系统中行星的数目：7开普勒-442b发现年份：2015年与地球的距离：1,115 光年质量：2.36 个地球质量轨道周期：112 天恒星类型：K型恒星（橙矮星）所在恒星系统中行星的数目：1GJ-357 d发现年份：2019年与地球的距离：31 光年质量：6.1个地球质量轨道周期：55.7天恒星类型：M型矮星所在恒星系统中行星的数目：3沃夫 1061c发现年份：2015年与地球的距离：13.9光年质量：3.41 个地球质量轨道周期：17.9 天恒星类型：M型所在恒星系统中行星的数目：3K2-72e发现年份：2016年与地球的距离：227光年质量：2.21个地球质量轨道周期：24 天恒星类型：M型所在恒星系统中行星的数目：4半人马座二发现年份：2016年与地球的距离：4.24光年质量：1.27个地球质量轨道周期：11.2 天恒星类型：M型所在恒星系统中行星的数目：1相关知识太阳系外行星，或简称系外行星（Exoplanet），是位于太阳系之外的行星。截至2021年10月20日，已经被确认的系外行星总共有4531颗，当中约有四分之三是透过凌日现象发现的[5]。这些行星分属3364个行星系，其中有778个多行星系[6]。开普勒任务已经检测到18,000颗行星候选者，包括262颗位于潜在适居带的候选者[7][8]。在银河系，估计有1000亿至4000亿颗恒星（若每颗恒星都至少有一颗行星，将导致有1,000亿至4,000亿颗行星）[2][3][4][9]，不只在恒星周围有行星，也有自由移动的行星质量天体[10]，而已知最靠近的系外行星是比邻星b。几乎所有已经发现的系外行星都在我们自己的银河系内，但是有少量的银河系外行星可能可以被检测出来。哈佛－史密松天体物理中心在2013年1月提出的一份报告中提到：估计在银河系内“至少有170亿颗”地球尺度的系外行星[11]。数百年来，许多哲学家和科学家都认为在太阳系以外应该也有行星的存在，但是没有办法知道行星有多普遍，或是与太阳系行星的相似度又是如何。在19世纪，许多的侦测方法被提出来，但最终所有的天文学家得到的结果都是否定的。第一个被确认的检测出现在1992年，发现有几颗质量类似地球的天体环绕着脉冲星PSR B1257+12[12]。在主序带恒星发现行星的第一个侦测结果出现在1995年，在邻近的飞马座51发现了以4天周期公转一周的巨大行星。由于观测技术的进步，自此之后侦测到的数量与效率迅速的增加[13]。有些系外行星被大望远镜直接拍摄到影像，但绝大多数的系外行星都是经由径向速度测量检出的[13]。除了系外行星，“系外彗星”（在太阳系之外的彗星）也被发现，也许在银河系内也是很普遍的[14]。最常见的系外行星是气态巨行星，相信是类似于木星或海王星，但这也反应了取样偏差，因为大质量的行星比较容易被观察到[15]。一些相对比较轻的系外行星，质量只有地球的几倍（现在所谓的超级地球）；如众所周知，在统计上的研究表明它们的数量应该超过巨大的行星[16]。虽然现在已经发现一小撮包括地球大小和更小的行星，似乎表现出其它的地球类似体属性[17][18][19]。也存在着有这行星质量的天体环绕着褐矮星和不受到恒星拘束在太空中自由移动的行星；然而，“行星”这个名词尚未应用在这些天体上。发现的太阳系外行星，特别是轨道位于适居带，极有可能有液态水存在表面的那些行星（还因此可能有生命），提高了搜寻外星生命的兴趣[20]。因此，寻找太阳系外的行星还包括适居行星，在太阳系外的行星适合承载生命的研究中，被考虑的因素相当广泛。在2013年1月7日，来自开普勒任务太空天文台的天文学家宣布发现了KOI-172.02，一颗像地球的系外行星候选者，在一颗类似太阳的恒星的适居带中环绕着，可能是“存在着外星生命的主要候选者”[21]。BY: Passant RabieFY: 周洪波 （hongbo_0309）转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处