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量子物理史话-第46部分
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墼诒局噬掀涫凳窍嗤模∥颐侵荒苡梦⑷欧ù砣躐詈系睦砺郏簿褪撬担詈铣Ｊ苄。谡庋那榭鱿�5种弦论看起来相当不同。但是，假如我们逐渐放大耦合常数，它们应当是一个大理论的5个不同的变种！特别是，当耦合常数被放大时，出现了一个新的维度第11维！这就像一张纸只有2维，但你把许多纸叠在一起，就出现了一个新的维度高度！
换句话说，存在着一个更为基本的理论，现有的5种超弦理论都是它在不同情况的极限，它们是互相包容的！这就像那个著名的寓言盲人摸象。有人摸到鼻子，有人摸到耳朵，有人摸到尾巴，虽然这些人的感觉非常不同，但他们摸到的却是同一头象只不过每个人都摸到了一部分而已！格林（Brian Greene）在1999年的《优雅的宇宙》中举了一个相当搞笑的例子，我们把它发挥一下：想象一个热带雨林中的土著喜欢水，却从未见过冰，与此相反，一个爱斯基摩人喜欢冰，但因为他生活的地方太寒冷，从未见过液态的水的样子（无疑现实中的爱斯基摩人见过水，但我们可以进一步想象他生活在土星的光环上，那就不错了），两人某天在沙漠中见面，为各自的爱好吵得不可开交。但奇妙的事情发生了：在沙漠炎热的白天，爱斯基摩人的冰融化成了水！而在寒冷的夜晚，水又重新冻结成了冰！两人终于意识到，原来他们喜欢的其实是同一样东西，只不过在不同的条件下形态不同罢了。
这样一来，5种超弦就都被包容在一个统一的图像中，物理学家们终于可以松一口气。这个统一的理论被称为〃M理论〃。就像没人知道为啥007电影中的那个博士发明家叫做〃Q〃（扮演他的老演员于1999年车祸去世了，在此纪念一下），也没人知道这个〃M〃确切代表什么意思，或许发明者的本意是指〃母亲〃（Mother），说明它是5种超弦的母理论，但也有人认为是〃神秘〃（Mystery），或者〃矩阵〃（Matrix），或者〃膜〃（Membrane）。有些中国人喜欢称其为〃摸论〃，意指〃盲人摸象〃！
在M理论中，时空变成了11维，由此可以衍生出所有5种10维的超弦论来。事实上，由于多了一维，我们另有一个超引力的变种，因此一共是6个衍生品！这时候我们再考察时空的基本结构，会发现它并非只能是1维的弦，而同样可能是0维的点，2维的膜，或者3维的泡泡，或者4维的……我想不出4维的名头。实际上，这个基本结构可能是任意维数的从0维一直到9维都有可能！M理论的古怪，比起超弦还要有过之而无不及。
不管超弦还是M理论，它们都刚刚起步，还有更长的路要走。虽然异常复杂，但是超弦/M理论仍然取得了一定的成功，甚至它得以解释黑洞熵的问题1996年，施特罗明格（Strominger）和瓦法（Vafa）的论文为此开辟了道路。在那之前不久的一次讲演中，霍金还挖苦说：〃弦理论迄今为止的表现相当悲惨：它甚至不能描述太阳结构，更不用说黑洞了。〃不过他最终还是改变了看法而加入弦论的潮流中来。M理论是〃第二次超弦革命〃的一部分，如今这次革命的硝烟也已经散尽，超弦又进入一个蛰伏期。PBS后来在格林的书的基础上做了有关超弦的电视节目，在公众中引起了相当的热潮。或许不久就会有第三次第四次超弦革命，从而最终完成物理学的统一，我们谁也无法预见。
值得注意的是，自弦论以来，我们开始注意到，似乎量子论的结构才是更为基本的。以往人们喜欢先用经典手段确定理论的大框架，然后在细节上做量子论的修正，这可以称为〃自大而小〃的方法。但在弦论里，必须首先引进量子论，然后才导出大尺度上的时空结构！人们开始认识到，也许〃自小而大〃才是根本的解释宇宙的方法。如今大多数弦论家都认为，量子论在其中扮演了关键的角色，量子结构不用被改正。而广义相对论的路子却很可能是错误的，虽然它的几何结构极为美妙，但只能委屈它退到推论的地位而不是基本的基础假设！许多人相信，只有更进一步地依赖量子的力量，超弦才会有一个比较光明的未来。我们的量子虽然是那样的古怪，但神赋予它无与伦比的力量，将整个宇宙都控制在它的光辉之下。
后记
这个有关量子论的系列自去年开始动笔，其间因为各种原因（包括本人不可思议的懒惰），写写停停，到最后完成时用了正好差不多一年时间。最需要感谢的是读者们异乎寻常的热情和支持，不然我很可能半途而废。
我最初构想的规模只是一篇4，5万字的极简介绍，不料逐渐收不住笔，最后完成的时候在我的WORD里已经超过200页，25万字，当时真是不敢想象。这不是专业的科普，事实上
，我更注重的是历史方面而不是科学方面，不过读者可以在其中获得一个基本的量子论的科学概念。我努力使它成为极通俗的读物，事实上，我仅仅假定读者具有初中的数学水平和一点点高中物理知识（如果你具有以上水平但仍看不懂某些内容，那一定是我写作的问题^_^）。即使是对数理完全不通，我也希望你可以从中得到一点启示。但不可避免地，运用日常化的语言会使一些描述显得牵强附会，不符合物理上的概念。所以再次强调，这不是专业的科普，如果想获得对量子论更好更准确的认识，各位还是参考一些专业书籍。上帝是数学家，唯一能够描述宇宙的语言是数学！我们的史话也非专业的科学史，它仅仅是供各位茶余饭后消遣的读物而已，如果有人竟然凭借这个系列而证明了某些〃伟大理论〃，那我可受宠若惊，担当不起。其实，我和各位一样是门外汉，只要各位能够和我共同分享一些由量子论带来的激动和惊奇，我便已经心满意足。
这个系列是本人业余时间在网上完成的，一来水平问题，二来毕竟业余时间有限，所以无疑存在为数众多的bugs。虽然我努力使描述符合历史与事实（一般来说，除了一些明显的虚构情节外，本文中的历史场景都是有依据的），但有些地方确实没能查阅更多的资料以进一步核实（比如我曾经想啃完那6本大块头的量子力学发展史，不过最终还是留下一些没看完）。我已经发现了一些错误之处，在将来的修订中会改正过来，也希望各位指出更多的地方。另外，由于写了很长时间，所以没有很好地规划，比如第4章只写了4节，而有些重要的方面却忘了描写，或者没法插进现有的叙事结构中去。比如玻色爱因斯坦统计，斯特恩格拉赫实验，量子加密术，等等。现在这个只是初稿，其中有些章节很罗嗦，有些地方枯燥无味，有些比喻莫名其妙，还有一些名词翻译的问题，以及一些东拼西凑的痕迹，修订的时候我会试图解决这些问题，并配上一些插图。
我有意使文字风格靠近同龄人的语境，也就是7，80年代的风格。这是一种取巧的办法，因为这些是网上的主要人口，不过我很高兴它带有一些网络特色。为了追求可读性，在不改变基本事实的前提下，我有的时候做了一点文字上的夸张（比如历史上的玻尔爱因斯坦之争很可能没有我所描写得那样戏剧化），我为此表示抱歉，也希望这不会损害读者对我的信心。这篇文字主要还是在网上流行（因为有人辛苦转贴，所以它似乎流传很广），有些读者很希望它可以出版，也许修订后有人真的愿意出版它，不过由于本人的效率低下，这一天似乎还遥遥无期，呵呵。
关于本文任何的意见，比如知识错误，信息过时，文字风格，遗漏与补充，哲学观与讨论，都可以发信到castor_v_pollux@yahoo。，我很乐意听取各位的意见，也算是网络文字的一种互动形式。
最后，把这篇文章送给那个女孩，以回赠她曾经送给我的那些可爱笑容。
CAPO
2004。5
主要参考资料：
I。 书（中文名的是中译本，没有出版社的是网上版）：
The Historical Development of Quantum Theory IVI； Jagdish Mehra&Helmut Rechenberg； Springer 1982
最详尽和权威的量子力学发展史，共6大册，有大量的资料
An Introduction to Quantum Theory； Keith Hannabuss； Oxford 1997
不错的量子力学教科书
Quantum Theory； David Bohm； Constable 1951
玻姆经典的量力教科书
The Strange Story of the Quantum； Banesh Hoffmann； Dover 1959
霍夫曼的经典量子科普，虽然年代久远，但对我们的史话借鉴颇多
100 Years of Planck's Quantum； Ian Duck&E。C。G。 Sundarshan； World Scientific 2000
量子百年回顾，收集了量子发展史上的经典论文
Beyond the Quantum； Michael Talbot； Bantam Books 1988
关于量子思想和发展史的评述
The Construction of Modern Science； R。S。 Westfall； Cambridge 1977
介绍早期近代科学的发展，可以找到光学和力学的发展史
Never at Rest； R。S。 Westfall； Cambridge 1980
牛顿的标准传记，着重参考他发展光学的历史
The Newton Handbook； Gerek Gjertsen； Routledge&Kegan Paul 1986
关于牛顿的细节琐事，可以找到有关他的名言的资料
The Man Who Knew Too Much； Stephen Inwood； MacMilan 2002
最新的胡克传记，参考了胡克的有关事迹
Thomas Young； Natural Philosopher； Alexander Wood； Cambridge 1954
杨的标准传记
Niels Bohr： Gentle Genius of Denmark； Spangenburg&Moser； Facts on File 1995
最新的玻尔传记
Niels Bohr： The Man； His Science & The World They Changed； Ruth Moore； Knopf 1966
老的玻尔标准传记，简洁精悍
Niels Bohr's Times： in Physics； Philosophy and Polity； Abraham Pais； Oxford 1991
派斯的关于玻尔的书，在一些问题上有补充价值
Uncertainty： The Life and Science of Werner Heisenberg； David Cassidy； Freeman 1992
海森堡的标准传记，着重参考矩阵力学和不确定原理的创立过程
Niels Bohr： A Centenary Volume； French & Kennedy； Harvard 1985
关于玻尔的有关回忆和资料，哥本哈根研究所的故事
尼尔斯·玻尔哲学文选，戈革译
戈革先生是公认的玻尔专家，强烈推荐，可领略玻尔的博大思想
物理学与哲学； Heisenber； 范岱年译
网上的海森堡的译作，可参考关于哥本哈根解释
Schrodinger： Life and Thought； Walter Moore； Cambridge 1989
薛定谔的标准传记，着重参考波动力学的创立过程
Dirac： A Scientific Biography； Helge Kragh； Cambridge 1990
狄拉克的标准传记
爱因斯坦传，聂运伟
我手里反而没有爱因斯坦的合适资料，这个是网上流行的爱因斯坦传
In Search of Schrodinger's Cat； John Gribbin； Wildwood House 1984
Gribbin的名著，一本量子力学极简史
Schrodinger's Kittens and the Search for Reality； John Gribbin； Weidenfeld&Nicolson 1995
上一本的续作，介绍了一些新的发展
Copenhagen； Michael Frayn； Methuen 1998
《哥本哈根》一剧的剧本
Heisenberg and the Nazi Atomic Bomb Project； Paul Rose； UC Berkeley 1998
Hitler's Uranium Club； Jeremy Bernstein； AIP 1996
以上两本是关于海森堡和德国原子弹计划的详尽历史分析
The Emperor's New Mind； Roger Penrose； Oxford 1989
彭罗斯关于计算机人工智能和精神的名著。其中也讨论了量子论，量子引力等问题。
Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics； J。S。 Bell； Cambridge 1987
贝尔的论文集
The Ghost in the Atom； P。Davis&J。Brown； Cambridge 1986
BBC在阿斯派克特实验后对于量子专家们的访谈记录
The Metaphysics of Quantum Theory； Henry Krips； Oxford 1987
量子论的形而上学讨论，有包括Stapp在内的主要不同见解者的介绍
The Philosophy of Quantum Mechanics； Richard Healey； Cambridge 1989
关于量子哲学的讨论
The Intepretation of Quantum Mechanics； Roland Omnès； Princeton 1994
Omnès的量子教科书，有各种量子解释的全面介绍和讨论，主要有退相干历史的说明
The Fabric of Reality； David Deutsch； Allen Lane 1997
德义奇的通俗著作，可找到量子计算机和多宇宙的详尽介绍
The Quark and the Jaguar； Murray GellMann； Freeman 1994
盖尔曼的通俗作品，可以找到退相干历史的通俗解释
时间简史（A Brief History of Time）； S。Hawking，许明贤、吴忠超译
大家都熟悉的名作。可参考关于打赌的某些片断，以及一些量子引力问题
Black Holes and Time Warps； Kip Thorne； W。W。Norton 1994
主要讲黑洞问题，但可找到霍金打赌的一些片断
时间之箭（The Arrow of Time）； P。Coveney&R。 Highfield
这个是的网上中译本，主要讲时间之矢的问题，有量子论的一般介绍
Superstrings； A Theory of Everything· P。Davis&J。Brown； Cambridge 1988
BBC对于超弦专家们的访谈记录
The Elegant Universe； Brian Greene； W。W。 Norton 1999
畅销的介绍弦论的新科普书
20世纪物理学史； 魏凤文&申先甲； 江西教育出版社1994
不错的20世纪物理史简介，参考量子场论的发展
物理学思想史，杨仲耆&申先甲，湖南教育出版社1993
一本物理学通史
波普尔文集
网上有相当全的波普尔文集，可以参考他对于量子论的看法
II。 文章
D。 Cassidy； Phys。 Today July 2000； p28
有关海森堡1941年在哥本哈根同玻尔的会面
Max Tegmark； Fortschr。 Phys。 46 p855
Tegmark宣传MWI的文章
Aspect et al； Phys。 Rev。 Lett。 49 p91
阿斯派克特的实验报告
A。 Aspect； Nature 398 p189
阿斯派克特亲自写的关于贝尔不等式实验的简史
Anton Zeilinger； Nature 408 p639
Tegmark&Wheeler； Scientific American Feb 2001； p68
以上两篇是量子论百年的回顾和展望
Yurke&Stoler； Phys。 Rev。 Lett。 68； p1251
Jennewein et al； Phys。 Rev。 Lett。 88； 017903
Aerts et al； Found。 Phys。 30； p1387
Rowe et al； Nature 409； p791
Z。Zhao et al； Phys。 Rev。 Lett。 90 207901
Hasegawa et al； oai：arXiv。：quantph/0311121
Pittman&Franson； Physical Review 90 240401
一些关于贝尔不等式和量子通讯实验的报告
J。W。Pan et al； Nature 403 p515
潘建伟等人关于GHZ测试的报告
Ghirardi； Rimini&Weber； Phys。 Rev。 D34； 470
GRW模型
Wojciech H。 Zurek； Rev。 Mod。 Phys。 75 p715
Wojciech H。 Zurek； Phys。 Today 44 p36
Zurek关于退相干理论的全面介绍
R。B。 Griffiths； Phys。 Lett。 A 265 p12
退相干历史的介绍
Ghirardi； Phys。Lett。 A265 p153
Bassi&Ghirardi； J。Statist。Phys。 98 p457
Bassi&Ghirardi； Phys。Lett。 A257 p247
Ghirardi等人对于DH解释的质疑
Jim Giles； Nature 420； p354
科学家打赌的文章
III。 网页
许多参考过的网页不记得地址了，不过我一般尽量引用比较可靠的资料。以下是一些经常光顾的网页地址，可能有遗漏。
。nbi。dk
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