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QED: The Strange Theory of Light and Matter
Richard P. Feynman 9780691083889 |
这本小册子是由大师费曼的系列讲座集结而成的，主题则是quantum electrodynamics（QED），费曼讲解了如何运用他的理论来解释并且预测光子／电子的行为。费曼还强调他的理论只是在用一个系统理论来描述光子的行为，而不是也不能也不打算来解释为什么光子会这样行为。虽说是小册子，并且看得出费曼已经在用最大力气来用最简易的方式来说明他的理论，他还一再强调看完这一些列讲座还不懂这个理论是完全合理的，好吧，我的读后感很合理。
量子物理，最初始也最让人觉得神奇的起点，就是光到底是什么，是粒子、是波、是具有波粒二象性的特殊物质。费曼一口咬定光是粒子，然后说出了一大篇理论来解释各种用一般粒子理论无法解释的光的各种波的属性和双缝实验等等问题。费曼的理论基础貌似很简单，即把各种可能设定为向量箭头然后叠加来计算最终的结果，箭头的方向取决于虚拟指针旋转的角度、箭头的长度取决于概率。我们观察到最后的结果，其实是所有结果的综合。绝大多数看似不相关的可能，不是不存在，只是箭头相互抵消了。
在看前两讲的时候，我感觉费曼是在作为一个粒子论的拥护者死鸭子嘴硬，千辛万苦创造一个理论来描述用波的理论很容易就能描述的光子的类似波的那些行为。而后两讲，则牵涉到更多的光子、甚至电子的行为，特别是最后一讲，看得我似懂非懂，也无力去吐槽他的初衷了。
我觉得很神奇的一件事情，是在费曼的理论中，我们看到的世界是概率的。概率这个概念对我而言相当难以掌握。我比较困惑的地方，下面三则。
- 用第一讲的一个例子，光子通过某表面的折射率是4％，这个4％是指什么？每100个光子，重复这样的实验，有的时候有4个光子折射，有的时候有3个光子折射，有的时候没有光子折射，有的时候有50个光子折射等等，然后这些实验重复很多很多很多次，平均下来有4个光子折射。那么，如果我用100*10^100个光子来做这样的实验，结果会是怎样呢？是不是也是”有的时候有4*10^100个光子折射，有的时候有3*10^100个光子折射，有的时候没有光子折射，有的时候有50*10^100个光子折射等等，然后这些实验重复很多很多很多次，平均下来有4*10^100个光子折射”呢？如果不是的话，为什么呢？
- 我不能接受这些概率只要是大数据了就趋向那个稳定数值了，只要是概率，就说明肯定有概率你可以观察到那个极小概率事件，那为什么从来没有人观察到极端情况？为什么貌似世界的物理特性是那样的一如预测？
- 把同样的例子运用到现实中，光子通过某表面的折射率是4％＝车牌拍中率是4％。前者可以理解为每25个光子有1个折射，后者则不可能被理解为拍牌25次就会中一次。
第三讲里还讲到电子释放光子／吸收光子这件事情，说实话此时我已经差不多放弃了，但是费曼又讲到有可能是电子在某一时刻释放一个光子然后再回到过去吸收一个光子。如果这样的方式是真实存在的话，也就是说同一时刻我们可以观察到同一个光子存在在3个地方。如果同一时刻我们可以观察到同一个光子存在在3个地方，那理论上我们也可以同一时刻观察到同一个光子存在在个>3地方。那也就是说，是不是有可能我们现在看到的世界上的所有的东西其实都只是某一个光子来来回回各种一人扮演所有角色的一场戏呢？也就是说世界上一共只有一个光子，想想还蛮有意思的。