上帝的骰子，量子物理大白話：高中聽不懂、大學沒真懂，100萬粉絲的「量子學派」部落格創始人，用漫畫讓你笑著看懂。

「懂不懂量子力學是物理學家的事，會不會用就是咱們的事，
利用好的話，你就可能是下一個馬雲或比爾‧蓋茲。」
——百萬YouTuber 老高與小茉

什麼是量子力學？
就是微觀世界的物理學（國高中學的物理是宏觀世界的），
也是一門與人類直覺相衝突的物理學。

例如，量子力學最著名的例子，是一隻名為薛丁格的又死又活的貓？
啥？怎麼會有貓又死又活呀？

量子力學還說，地球是個波，電腦是個波，你和我也是一個波……
所以，你看到的我，不是真的我？（這明明是物理學，怎麼聽起來像哲學？）

還有，你相信在另一個平行時空裡，也有一個一模一樣的你嗎？
（別笑，我這麼說絕非韓劇看太多，
但你如果看過電影《星際效應》，顯然你已經接受量子物理了。）

這門學問聽起來荒謬，為什麼還要搞懂它？
因為沒有量子物理，就沒有現代資訊革命。

我們天天滑的手機裡面的晶片、充電器，
治療青光眼、近視眼的雷射光，還有可以診斷出大部分腫瘤的核磁共振等，
都是量子物理的一種。（因為它們都是一種波。）

在已開發國家中，超過1/3的國內生產總值都跟量子力學有關，
這是一門改變人類生活最有用的物理學。

本書作者羅金海，是擁有100萬粉絲「量子學派」部落格的創始人，
曾在中國國家技術中心設計潛艇，還在新聞行業做過評論主編。
在量子學派部落格上連載的「量子物理趣畫」，
將難懂的量子物理知識，化為簡單漫畫，網路累計閱讀超過三千萬次。

◎量子力學的基本定律
科學家常說，萬物皆有定律，天上天下，沒有物理學解釋不了的現象，
偏偏量子力學主張：宇宙是一個充滿不確定的能量世界，直到你看見，它才存在！
（聽起來很像哲學）
所以，主張確定論的天才發明家愛因斯坦就非常嗤之以鼻，甚至帶頭反對！

但量子力學真的不可預測嗎？其實它是有跡可循的，
作者用有趣的漫畫，解釋「不確定性原理」、「思維實驗」和「互補原理」，
告訴你量子物理的基本定律。

◎真理與不確定性的物理大戰
量子力學的出現，竟然要感謝一群科學家的私人恩怨？
1927年，以丹麥物理學家波耳為首的哥本哈根學派，
以「不確定性原理」解釋量子力學，
而主張萬物都存在「確定性」的愛因斯坦，為了真理隻身挑戰一群物理學家。

沒想到，三回合下來，愛因斯坦三戰全輸，
並留下一句名言：「你真的相信，月亮只有在看著它時才真正存在嗎？」
所以他終其一生都無法認同量子力學。

愛因斯坦曾說：「上帝不擲骰子。」
霍金博士卻說：「上帝不但擲骰子，他還把骰子擲到我們看不見的地方去！」
這個物理學史上最大的論戰，到底誰是誰非？
本書用最直觀的方式呈現在你眼前。

對了，想認識量子力學，千萬不要「不自量力」（不要自學量子力學！）
本書可以幫助你。

羅金海
擁有100萬粉絲「量子學派」部落格的創始人，曾在中國國家技術中心設計潛艇，還在新聞行業做過評論主編。熱愛科學，迷戀人文，左半腦和右半腦戰鬥力均等。既是「數理世界懂詩詞歌賦的工程師」，又是「人文學科裡懂量子力學的主編」。
在量子學派部落格上連載的〈量子物理趣畫〉，以詼諧幽默、輕鬆搞笑的筆法，解說難懂的量子物理知識，閱讀量近十萬次，累計閱讀也超過三千萬次。

推薦序
老師，應該是知識的表演者

大同高中物理老師╱劉彥廷

最初，我以為我拿的是一本談量子力學的正經科普書；翻了幾頁後，我開始懷疑它是漫畫書；再看了幾回，我發現我看的應該是章回小說；最後，闔上書本我才明白，我看的是一場精彩的「科學脫口秀」！
知識工作者，可以就知識鏈的位置，概略的分成兩種類型：「知識的生產者」和「知識的傳遞者」。前者如大學教授、科學家等，他們位於知識的上游，專門研究、產出知識，不斷的將人類的認知邊界往外拓寬。後者如老師，他們位於知識的中游，負責捧起前人努力獲得的知識，小心翼翼的傳到下游，讓所有的孩子都能拿著知識果實，站在巨人的肩膀上，看得更遠，跳得更高。
我是一名科學教育工作者，但比起將自己定義為知識的傳遞者，我更喜歡將自己定義為知識的表演者。我認為，好的老師應該像一名演員，盡可能的將知識「演」得有趣，將課程設計成一場場精彩的「秀」，吸引學生、引起學生的興趣。
在科學教學上，課程要「有趣」，不外乎就是三點：
第一，深具張力的演示實驗。
第二，幽默的口條。
第三，生動有趣的比喻和例子。
關於第一點，深具張力的演示實驗，在我學習、教授物理的生涯中，看過最精彩、最具戲劇性的演示實驗，莫過於麻省理工學院（MIT）的瓦爾特．列文（Walter Lewin）教授，有興趣的讀者可上網查詢。看完後，保證讓你印象深刻，點燃你的物理之魂。
至於後面兩點──幽默的口條、生動有趣的比喻和例子，我認為本書的作者絕對是個中翹楚，值得所有科學教育工作者取經。
關於幽默的口條，我很少看科學類的書會從頭笑到尾。舉個例子，作者在引言開頭，談到如何學習量子力學時，引用了「不自量力」這個成語，但這四個字，絕對不是你知道的那個意思！他說，什麼是不自量力呢？就是「不要自學量子力學」。
再舉個例子，提到量子力學之父──普朗克時，作者說他「除了彈鋼琴之外，什麼興趣都沒有」；談到與愛因斯坦齊名的大神級科學家──波耳，作者調侃他「擁有北歐海盜血統，從小就是科學流氓」；談到包立（沒錯！就是「包立不相容原理」的那個包立），因其不畏懼權威，敢於批評老師和前輩的個性，被比喻為「上帝之鞭」。這些科學大神，在作者詼諧的文筆下，雖稍誇大了缺點，卻也因此有了「人性」。科學與人文，作者用幽默，調出了黃金比例。
至於生動有趣的比喻和例子，作者在書中提到牛頓三大運動定律時，他是這樣講述的：
第一定律：所有的物體都很懶，都想活在舒適區！
第二定律：想加速前進，你就得多用點力！
第三定律：一個巴掌拍不響，兩個巴掌啪啪響！
看到這，也許有部分物理專業的人，開始眉頭緊皺，心中暗道：「這種胡說八道的內容，可以稱得上物理嗎？」
以前的我，也有同樣的想法，總認為真正的科學知識是嚴謹的、不容戲謔的。但隨著教學經驗的積累，我慢慢的體會到，對於一般學生來說，並不是所有人將來都要投入物理領域，所以嚴謹的、正確的知識，也許並不是首要考量。
有效的教學，必須做到「先講學生想聽的，再講老師想講的」。本書的作者深諳此道，他完美的體現了什麼叫做知識的表演者，為我們演出了一場精彩的科學脫口秀。
誠心推薦《上帝的骰子，量子物理大白話》，給所有想了解量子力學卻不得其門而入，還有對量子力學有興趣的朋友。這本圖文並茂、幽默詼諧的好書，絕對不會讓你有「不自量力」的感覺！



前言
量子力學的前夜

在開始讀量子力學之前，我們先了解一下「不自量力」這個詞。
其實，我在這裡想說的是：不要自學量子力學。
雖然物理學家費曼先生說過：「沒有人真正了解量子力學。」
不過，可別被「不自量力」給嚇到了。

但真正的勇士，敢於面對複雜的量子，敢於追趕智商的差距。
不過，為什麼要了解量子力學呢？
有什麼用嗎？

因為它是現代科學的基石，現代工業有50%與量子力學有關。
雖然沒有辦法直接體驗量子力學，但它確實是最有用的物理理論。
沒有量子力學，就不會有雷射、手機、電腦、衛星導航；
沒有量子力學，也不會有電子顯微鏡、原子鐘、核磁共振……，
沒有量子力學，更不會有量子計算、量子通信。

想了解量子力學，
得先學習一下牛頓力學。

國中時我們就學過牛頓三大運動定律。
牛頓第一定律即慣性定律：不受外力的物體，將在慣性中保持靜止或等速直線運動的狀態不變。
接著，他又給出第二定律，說明力、質量和運動之間的定量關係：物體的加速度與它所受的外力成正比，與它的質量成反比。
牛頓第三定律則指出：兩個物體間的作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在一條直線上。

說得通俗一點就是，牛一定律說：所有的物體都很懶，都想活在舒適區！
牛二定律說：想加速前進，你就得多用點力！
牛三定律說：一個巴掌拍不響，兩個巴掌啪啪響。

牛一定律說明了力是改變物體運動狀態的原因；牛二定律指出了力使物體獲得加速度；牛三定律解釋了力是物體間的相互作用。
除了牛頓三大運動定律，再加一個萬有引力定律。牛頓完成了古典力學架構，統一了萬物運行背後的道理。
這非常簡單易懂，理解起來完全無障礙。但是，對今天的人們來說非常簡單的牛頓力學，卻是兩千多年來科學家們的智慧結晶。

在牛頓建立宏觀力學之前，人類尊崇鬼神之學。
神學家、占卜家、星相學家、巫師等都是搶手貨。
不要說目不識丁的小老百姓，就連接受過高等教育的帝王也會「不問蒼生問鬼神」。
誰最會裝神弄鬼糊弄人，誰就能成為一方教主……。
上帝實在是看不下去了：再這樣下去，我的位置都保不住了。

天不生牛頓，萬古如長夜：讓牛頓誕生吧！
就這樣，天之驕子牛爵爺誕生，開始了他兩百餘年的科學界統治。

牛爵爺總結的定律太厲害了，使得一大批粉絲蜂擁而至！
大家都相信牛頓定律就是宇宙的終極真理，宏觀世界很快熱鬧了起來。

科學家們苦幹實幹加巧幹，一直幹到20世紀，終於建成了一座宏觀物理學大廈。
古典力學、熱力學、光學、電磁學等在大廈裡各司其職。

1900年，物理學界的「大巫師」克耳文男爵也露出了老父親般欣慰的笑容，他躊躇滿志的宣布：「科學大廈已經建成，往後的物理學家能做的，僅僅是一些零星的修補工作。」

這下好了，科學大廈都建好了，科學家似乎也沒什麼事好做的了。叫你們沒日沒夜的追求真理，現在都要失業了吧！
眼看科學研究經費一年比一年少，前途一片黯淡。這時，哥本哈根學派的一幫年輕科學家開始掀桌子。
這群科學家囔囔著：必得自謀生路了，再這樣下去都得去工地搬磚頭了。宏觀世界確實沒什麼事能做了，但是還有微觀世界啊！

牛頓力學只適用於宏觀世界，可是一旦深入微觀世界，例如原子級別，這套理論就完全無用武之地了。
於是，這幫年輕科學家轉戰微觀世界。終於不用擔心失業了，他們激動的歡呼：牛頓力學主宰宏觀世界，量子力學主宰微觀世界！
這兩個世界，最後讓奧地利物理學家薛丁格的貓管理邊界，大家井水不犯河水，各自領取研究經費。

那麼，量子力學到底是怎樣誕生的呢？
這就說來話長了……

人類在研究光的過程中，偶然邂逅了無辜的量子。因此我們的故事，得追溯到一個古老的問題──光是什麼？

那麼，光究竟是什麼呢？
是粒子？還是波？

推薦序 老師，應該是知識的表演者╱劉彥廷

引言 量子力學的前夜
第一章 從光的本質說起
第二章 舊量子論的奠基
第三章 量子力學的基本定律
第四章 愛因斯坦和哥本哈根學派的偉大戰爭
第五章 薛丁格的貓
第六章 貝爾不等式
第七章 量子力學的應用

第一章 從光的本質說起

誰能想到，人類會在與光的較勁中發現量子。有人曾經說過，越是簡單的事物，本質就越複雜！
這是一個漫長的故事，讓我們先從光的本質說起──
很久很久以前，人類祖宗的祖宗就在思考：這世界到底是由什麼構成的？
腦洞最大的是古希臘哲學家，他們的思考力超過了全球99.99% 的人類。
不僅如此，他們的動手能力也相當強──
找到世界的本質很簡單：把一塊石頭敲碎，再把最小塊敲碎，再把最最小塊敲碎⋯⋯。
敲敲敲，一直敲下去。最後敲不碎的，就是──「原子」。
敲個石頭，古希臘人就敲出了「世界由原子構成」的理論？看來，這世界沒有什麼可以阻擋古希臘人前進的步伐。如果有，那就是光了。那麼，光是由什麼構成的？
但是再厲害也不能用槌子去砸光吧？看能不能砸個「光子」出來。只聽說過司馬光砸缸，但沒聽說過司馬缸砸光啊。
所以，這些智商過剩的人類，就開始研究光了。
古希臘哲人再一次展示出他們驚人的物理直覺：光由一粒一粒非常小的光原子所組成。
古印度人不服氣：你們瞎編的，我怎麼只看到一條線？
古埃及人表示贊同：我看到的也是一條線。
古希臘人點點頭：嗯，普通人看到的光是一條線，天才看到的光是一粒一粒的。
古巴比倫人剛打算開口反對──聽完這話，還是乖乖閉嘴吧⋯⋯。
古印度人一臉執拗，
古希臘人再回嗆：還不服？那你們搞個新理論出來單挑！
古印度人嚇得再也不敢說話。
就這樣，微粒說一直統治著上古科學界。直到17 世紀初，它才迎來宿敵──波動說。
這個理論率先由情場失意的數學教授格里馬爾迪（Francesco Grimaldi）提出，這個失戀的男人躲在小黑屋裡瘋狂的做實驗。讓一束光穿過兩個小孔後，他彷彿看到舊情人眼裡水波的流動。一瞬間他頓悟了，這不正是一種「繞射」現象嗎？
最後，他哭鬧著向全世界宣布：光是一種波。
不得不說，失戀的人最會找事了。
就這樣，波動說與微粒說開啟了長達三百多年的戰爭。
1663 年左右，英國科學家虎克加入波動學說的陣營中。一開始波動派挺高興的，總算盼來一位猛將。
誰知道，虎克同時也招來了一位瘟神⋯⋯一向視虎克為死對頭的牛頓發話了：既然你虎克支持波動說，那──我牛頓從今以後支持微粒說！
雖說敵人的朋友就是敵人，但牛爵爺你這樣任性──實在太不科學了！
1672 年，牛頓發布光的色散實驗，矛頭直指波動說要害。行家一出手，便知有沒有。形勢不妙，另一位波動說大將荷蘭物理學家惠更斯急得直跳腳：牛頓，你實驗搞錯了！
牛爵爺何曾這樣受過別人的質疑，在惠更斯和虎克相繼去世後，1704年，他開了大絕出版《光學》（Opticks）一書，並在序言中寫下：「為了避免對這些論點的無謂爭論，我推遲了這本書的發行。」波動說陣營群龍無首，無人應戰。
就這樣，牛頓帶著微粒說威震四方，成為當時無人能及的一代科學巨匠。
整整一個世紀，幾乎無人敢向牛爵爺與微粒說挑戰。