爱因斯坦与玻尔的世纪交锋
下一场科技产业革命的原爆点
自诞生以来，量子物理一直让大众甚至物理学家都困惑不已，薛定谔的猫这一思想实验曾被用来检验量子理论隐含的不确定性。可正是薛定谔的这只猫，如梦魇一般让物理学家不得安宁。于是，爱因斯坦、玻尔、薛定谔、海森堡、贝尔、玻姆、费曼、埃弗里特等闻名遐迩的物理学家一次又一次论证、实验和碰撞，拼攒出不断完善的量子物理学。
《谁找到了薛定谔的猫？》是关于这些物理学家思想论战的扣人心弦的故事，更是他们敢于探索未知、追寻真理的故事。贝克尔用生动的语言，讲述了这些物理学家的思想和人生如何像量子般纠缠在一起，勾勒出量子物理学波澜壮阔的百年探索史。
如今，新时代的科学家已经为量子理论打开一扇通往实际运用的大门，从激光、核能、晶体管到量子计算机、超导材料、量子加密通信，量子物理学不断推动科学技术的发展，新的科技产业革命也将由此引爆。
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这本书讲述了一个关于20世纪物理学家思想论战的扣人心弦的故事，更是他们敢于探索未知、追寻真理的故事。
他们的思想与人生如量子般纠缠在一起，勾勒出量子物理学波澜壮阔的百年探索史。
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超有料、超严谨，用通俗的语言和精彩的故事，带你看尽量子物理学探索史：
爱因斯坦、费曼、玻尔、薛定谔……
众多著名量子物理奠基者与研究学者的惊人理论和思想背后的有趣故事。
引言：同一把钥匙为什么不能同时出现在两个地方？
有一件挺让人困扰的事我们日常生活中的物品是不能同时出现在两个地方的。如果你把钥匙落在了外套口袋里，它就不会在门口的挂钩上等着你。这一现象再正常不过，因为这些物品本就平淡无奇，不具备什么神秘的超能力。
不过，这些稀松平常的物品背后，却暗藏了诸多不凡的现象。你的钥匙由千千万万个原子组成，而其中的每一个都来自亿万年前某颗濒死的恒星。它们沐浴过早期太阳剧烈运动带来的炽热光辉，见证了我们星球上所有生命的兴衰。原子简直是史诗！
史诗中的英雄总要面对一些凡人没有的问题，原子也一样。我们人类循规蹈矩，在任一时间只会出现在一个地方，但原子却常常剑走偏锋。一个原子在实验室里沿着一条路径漫步时，遇到一个分叉，它可以向左或向右移动。若换作你我，就必须选择是往左还是往右，可原子在这时却会犹豫再三，无法决断。于是，在生存与毁灭之间，小小的哈姆雷特原子决定两个都选。它并不会将自己劈成两半，也不会先往左再往右，而是会在同一时间迈上两条不同的道路，以表示对常规逻辑的蔑视。原子属于另一个世界，主宰你我和丹麦王子哈姆雷特的物理定律并不能主宰它它属于迥然不同的、微观的量子世界。
量子物理探索的是属于原子、分子以及亚原子粒子等微观物质的世界，是科学界最成功的理论。通过量子物理，我们能够以惊人的准确度预测出一系列神奇的自然现象，而它的影响也已经远远超出了微观的范畴，延伸到了我们的日常生活中。
20世纪早期量子物理领域的发现直接催生了我们手机里的硅晶体管、手机屏幕里的发光二极管、空间探测器的核心技术和超市里用来扫码的激光。量子物理能够解释为什么太阳会发光，也能解释为什么我们的眼睛可以看见光。它能够完整地阐述包括元素周期表在内的整个化学学科，甚至还能解释为什么固体是固体（比如你现在坐的椅子，还有你的骨头和皮肤）。这一切的一切都源于微观物质的一系列奇特性质。
奇怪的是，量子物理好像并不适用于人类，或者任何与人类体积接近的物质。我们的世界是由人以及钥匙这类平凡的事物组成的。可是，我们这些在某一时间点只能出现在唯一一个地方的普通人，却偏偏是由量子物理主宰的粒子组成的。那么，到底是什么让我们的世界与量子的世界天差地别？为什么量子物理只在微观物质的世界里成立？
这些问题的重点并不在于量子物理是一门奇怪的学科。这世界本就千奇百怪，怪事到处都是；问题在于我们在日常生活中并不能看见量子物理导致的种种奇观。这又是为什么呢？
或许量子物理只适用于微小的物质，一旦物体的尺寸超过了一定范围，它就会失效。若真是这样，这个范围到底是什么，又是由什么决定的？
如果并没有这样的一个范围，如果量子物理真的适用于我们，就像它适用于原子和亚原子粒子一样，那么量子物理为何与我们身边的物理现象如此不同？我们的钥匙为什么不能同时出现在两个地方？
薛定谔的猫
80年前，量子物理的奠基人之一埃尔温·薛定谔（Erwin Schrdinger）深受这些问题的困扰。他为了向同事阐述他的迷惑，设计了一个著名的思想实验：薛定谔的猫。
在这个实验中，薛定谔把一只猫和一只装着氰化物的玻璃瓶放进同一个盒子里，并在玻璃瓶上方悬挂一把锤子，使其与一个用来探测核辐射的盖格计数器（Geiger Counter）相连，而计数器正对着一小块放射性金属放置。一旦金属放出射线，这个繁复的机械组合就会被激活，盖格计数器会松开锤子，将下面的玻璃瓶砸碎，从而毒死旁边的猫。当然，动物保护协会的人不用担心，薛定谔并没有要把这个思想实验付诸实践的打算。薛定谔准备把猫放进盒子后，先搁置一会儿；然后，他会打开盒子，看看它命数几何（见图0.1）。
放射性金属发出的辐射由亚原子粒子组成，它们从金属中的原子中分离出来，随后高速飞离。跟所有足够小的东西一样，这些亚原子粒子是遵循量子物理定律的。它们并不在意莎士比亚的生还是死，而是像 The Clash 乐队唱的《是去是留》（Should I Stay Or Should I Go）一样，无法决定自己此时该何去何从。于是，它们决定既走又留。在盒子关着的时候，这块犹豫不决的放射性金属既发出了辐射，又没有发出辐射。
由于这些粒子满怀朋克精神，盖格计数器既会探测到辐射，又不会探测到辐射；而这又会导致那个锤子既会砸碎装着氰化物的玻璃瓶，同时又不会砸碎；这么一来，这只猫也既会死掉，又不会死掉。薛定谔指出，这是一个很严重的问题。尽管一个原子可以同时走在两条不同的路径上，但猫不会同时既是死的又是活的。我们打开盒子之后会看到，这只猫要么活，要么死。因此，在打开盒子之前的一瞬，这只猫必然只能处于这两种状态中的一种。
当时的许多科学家都一致反对这一看法。有人认为：在打开盒子之前，猫都处于一种既生又死的状态之中，因为有了打开盒子往里面看的这个行为，猫才被迫在生死之间做出抉择。还有人认为：因为闭合的盒子内部无法被观测，而无法被观测的事件并不具备意义，所以在打开盒子之前讨论盒子里的事是枉然的。对于这些人来说，无法观测就无须讨论。就好比如果一棵树倒在了森林里，而旁边没有人，那么探究它当时有没有发出声音就是没有意义的。
薛定谔对他的猫的担心并没有因为这些争论而减轻。他觉得其他人都没抓住问题的关键：量子物理的理论之所以无法与现实世界完全吻合，是因为内容有所缺失。数量巨大的原子究竟是如何通过量子物理的定律组成我们身边的世界的？在最基础的层面上，到底什么才是真实，这其中又有怎样的规律？然而，薛定谔的反对者赢得了胜利，薛定谔对量子世界实际发生的事情的担忧被忽视了。物理学的其他部分继续前进。
[美]亚当·贝克尔（Adam Becker）
- 美国科学公共图书馆的开源科学内容出版人
- 美国劳伦斯伯克利国家实验室科学传播专员
- 《科学美国人》撰稿人
- 密歇根大学天体物理学博士
亚当·贝克尔先后获得康奈尔大学的哲学和物理学学士学位，以及密歇根大学的天体物理学博士学位。毕业后，贝克尔投身于物理学科普事业，他与英国广播公司、美国国家公共电台、《纽约时报》《科学美国人》和《新科学家》等电视台、媒体和学术期刊合作，撰写大量科普文章。其中，为英国广播公司撰写的诸多文章被制作成一系列的视频，在互联网上传播。
此外贝克尔被聘任为美国科学公共图书馆的开源科学内容出版人。贝克尔还是加州量子诠释网络的成员，该网络由加州地区高校联合组成，致力于推动量子物理学的发展。2021 年，贝克尔成为美国劳伦斯伯克利国家实验室的科学传播和媒体关系专员，该实验室隶属于美国能源部，是美国最杰出的国家实验室之一。
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