曹天元（Capo），80年代出生于上海，毕业于复旦大学和香港大学。由于本行通信工程前沿涉及量子物理，遂对该领域稍有钻研。作者兴趣广博，尤好历史和自然科学，除科普之外，也长期从事金融投资和媒体工作。
以《上帝掷骰子吗？量子物理史话》开创了科普类写作新风格，把严肃的科学变成高潮迭起的量子物理学演义，本书获得『科学时报读书杯』最佳科普创作奖、第三届『吴大猷科普奖』、国家图书馆文津图书奖，赢得科普学者的一致赞誉。

谁不拥有此书，他就是一个和时代脱节的人。
——进击的上帝 读者
量子论是一个极其奇妙的理论：从物理角度来说
，它与爱因斯坦的相对论一道，彻底地推翻并重建了
整个物理学体系，在科学家中间引起了激烈的争论和
关注；从现实社会角度来说，它给我们的社会带来了
巨大的变化和进步；从科学史角度来说，没有哪段历
史比量子论的发展更精彩绝伦。
——朝阳区爱因斯坦 读者
作者底子深厚，文学、历史、哲学、物理融会贯
通，让人读出了与一般科普读物不同的味道，多次读
到热泪盈眶，又多次感受到窥见真理前那刻的激动。
我甚至认真对待了书中出现的每一道公式，对于学理
科的人来说，书不难懂，但书中的每一个段落都值得
认真对待，用自己的智慧去参与其中，一定会被科学
本身的神奇和伟大震慑，跟随这些量子物理的历史人
物一起悲喜沉浮。
——薛定谔的猫 读者

《上帝掷骰子吗？量子物理史话》本来是笔者利用业
余时间发表在网络论坛上的作品，没想到读者反应热烈，
才得以集结成书并出版。十多年来，它受到了很多人的欢
迎，远远出乎我当初的预料，也让我深深感动。这说明，
在这个浮躁喧嚣的网络时代，人们心中对于自然的好奇和
向往，却始终不曾更改。
当然，作为面向大众的通俗读物，本书仍以故事性和
娱乐性为主。只要大家读完后，觉得这是一个有趣的故事
，这就已经是它最大的成功。我一直强调一个概念，如果
科学是一种产品，那么科普就好比是它的广告。广告的作
用，并不在于让人了解这个产品的技术细节，而只是引发
人们对这个产品的购买兴趣。因此，本书尽量以历史叙述
为主，同时降低理论的知识门槛。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，而就算你
对数理完全不通，我也希望你可以从本书中得到一点感染
和启示。然而不可避免地运用日常化的语言和比喻有时会
显得牵强附会，不符合物理上的严格概念。所以，如果各
位想要获得对量子论更好、更准确的认识，还是要去参考
教科书和专业书籍。因为上帝是数学家，唯一能够描述宇
宙的语言是数学！
另外，本书原是利用业余时间断断续续而成的作品，
其信息全部来自各种媒体，没有任何第一手的资料。虽然
经过多次修订，但因为时间和水平有限，所以难免仍然包
含了一些错误。虽然我已经尽量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，本书中的历史场
景都是有据可查的），但仍可能在某些地方查证得不够，
对于那些态度认真的读者来说，也需要小心对待。其实，
我和各位一样是门外汉，只是想和大家一起分享科学的快
乐。如果各位也从中体味到了一点点量子论曾经给我们带
来的激动和惊奇，此书的目的便已经达到。
作为网络作品，我有意使文字风格偏向网络化一些，
虽然实体书经过修订，类似的风格已经减少了许多，不过
我很高兴它仍然带有一些可以辨认的痕迹，可以让人回忆
起当初那样热烈的讨论。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。
时间一晃，离本书首次出版已经过去了十多年，在这
十多年里，科学界又发生了许多重大突破。人们做出了首
次贝尔不等式的无漏洞检验，发现了希格斯玻色子和引力
波的存在，发明了第一台商用量子计算机，等等。此次再
版时我做了一些修订，将一些科学的新进展补充进了正文
，希望使它能够跟上时代的发展。
最后，关于本书任何的意见和反馈，都可以发信到
capo1234@qq.com进行交流，我很乐意听取各位的意见，
也算是网络文字保留的一种互动形式。
CAPO
2016年12月于北京

序
第一章 黄金时代
第二章 乌云
第三章 火流星
第四章 白云生处
第五章 曙光
第六章 殊途同归
第七章 不确定性
第八章 决战
第九章 歧途
第十章 回归经典
第十一章 不等式的判决
第十二章 新探险
尾声
外一篇 海森堡和德国原子弹计划
后记
主要参考资料
书中的人名翻译与原名对照

我们的故事要从1887年的德国小城——卡尔斯鲁厄（Karlsruhe）讲起。美丽的莱茵河从阿尔卑斯山区缓缓流下，在山谷中辗转向北，把南方温暖湿润的风带到这片土地上。它本应是法德两国之间的一段天然边界，但在1870年，雄才大略的俾斯麦通过一场漂亮的战争击败了拿破仑三世，攫取了河对岸的阿尔萨斯和洛林，也留下了法国人的眼泪和我们课本中震撼人心的《最后一课》的故事。和阿尔萨斯隔河相望的是巴登邦，神秘的黑森林从这里延展开去，孕育着德国古老的传说和格林兄弟那奇妙的灵感。卡尔斯鲁厄就安静地躺在森林与大河之间，无数辐射状的道路如蛛网般收聚，指向市中心那座著名的18世纪的宫殿。这是一座安静祥和的城市，据说它的名字本身就是由城市的建造者卡尔（Karl）和“安静”（Ruhe）一词所组成。对于科学家来说，这里实在是一个远离尘世喧嚣，可以安心做研究的好地方。
海因里希·鲁道夫·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz）正站在卡尔斯鲁厄大学的一间实验室里，专心致志地摆弄他的仪器。那时候，赫兹刚刚30岁，新婚燕尔，也许不会想到他将在科学史上成为和他的老师亥姆霍兹（Hermannyon Helmholtz）一样鼎鼎有名的人物，他不会想到将和汽车大王卡尔·本茨（Carl Benz）一起成为这个小城的骄傲。现在，他的心思只是完完全全地倾注在他那套装置上。
赫兹给他的装置拍了照片，不过在19世纪80年代，照相的网目铜版印刷技术还刚刚发明不久，尚未普及，以致连最好的科学杂志如《物理学纪事》（Annalen der Physik）都没能把它们印在论文里面。但是我们今天已经知道，赫兹的装置是很简单的：它的主要部分是一个电火花发生器，有两个大铜球作为电容，并通过铜棒连接到两个相隔很近的小铜球上。导线从两个小球上伸展出去，缠绕在一个大感应线圈的两端，然后又连接到一个梅丁格电池上，将这套古怪的装置连成了一个整体。
赫兹全神贯注地注视着那两个几乎紧挨在一起的小铜球，然后合上了电路开关。顿时，电的魔力开始在这个简单的系统里展现出来：无形的电流穿过装置里的感应线圈，并开始对铜球电容进行充电。赫兹冷冷地注视着他的装置，在心里面想象着电容两端电压不断上升的情形。在电学的领域攻读了那么久，赫兹对自己的知识是有充分信心的。他知道，当电压上升到2万伏左右，两个小球之间的空气就会被击穿，电荷就可以从中穿过，往来于两个大铜球之间，从而形成一个高频的振荡回路（Lc回路）。但是，他现在想要观察的不是这个。
果然，过了一会儿，随着细微的“啪”的一声，一束美丽的蓝色电花爆开在两个铜球之间，整个系统形成了一个完整的回路，细小的电流束在空气中不停地扭动，绽放出幽幽的荧光来。火花稍纵即逝，因为每一次振荡都伴随着少许能量的损失，使得电容两端的电压很快又降到击穿值以下。于是这个怪物养精蓄锐，继续充电，直到再次恢复饱满的精力，开始另一场火花表演为止。
赫兹更加紧张了。他跑到窗口，将所有的窗帘都拉上，同时又关掉了实验室的灯，让自己处在一片黑暗之中。这样一来，那些火花就显得格外醒目而刺眼。赫兹揉了揉眼睛，让它们更为习惯于黑暗的环境。他盯着那串间歇的电火花，还有电火花旁边的空气，心里面想象了一幅又一幅图景。他不是要看这个装置如何产生火花短路，他这个实验的目的，是为了求证那虚无缥缈的“电磁波”的存在。那是一种什么样的东西啊，它看不见，摸不着，到那时为止谁也没有见过、验证过它的存在。可是，赫兹对此是坚信不疑的，因为它是麦克斯韦（Maxwell）理论的一个预言，而麦克斯韦理论……哦，它在数学上简直完美得像一个奇迹！仿佛是上帝之手写下的一首诗歌。这样的理论，很难想象它是错误的。赫兹吸了一口气，又笑了：不管理论怎样无懈可击，它毕竟还是要通过实验来验证的呀。他站在那里看了一会儿，在心里面又推想了几遍，终于确定自己的实验无误：如果麦克斯韦是对的话，那么每当发生器火花放电的时候，在两个铜球之间就应该产生一个振荡的电场，同时引发一个向外传播的电磁波。赫兹转过头去，在不远处，放着两个开口的长方形铜环，在接口处也各镶了一个小铜球，那是电磁波的接收器。如果麦克斯韦预言的电磁波真的存在的话，那么它就会飞越空间，到达接收器，在那里感生一个振荡的电动势，从而在接收器的开口处也同样激发出电火花来。
实验室里面静悄悄的，赫兹一动不动地站在那里，仿佛他的眼睛已经看见那无形的电磁波在空间穿越。当发生器上产生火花放电的时候，接收器是否也同时感生出火花来呢?赫兹睁大了双眼，他的心跳得快极了。铜环接收器突然显得有点异样，赫兹简直忍不住要大叫一声，他把自己的鼻子凑到铜环的前面，明明白白地看见似乎有微弱的火花在两个铜球之间的空气里跃过。是幻觉，还是心理作用?不，都不是。一次，两次，三次，赫兹看清楚了：虽然它一闪即逝，但上帝啊，千真万确，真的有火花正从接收器的两个小球之间穿过，而整个接收器却是一个隔离的系

　　本书是关于量子论的故事。量子论是一个极为奇妙的理论：从物理角度来说，它在科学家中间引起了最为激烈的争议和关注；从现实角度来说，它给我们的社会带来了无与伦比的变化和进步；从科学史角度来说，也几乎没有哪段历史比量子论的创立得到了更为彻底的研究。然而不可思议的是，它的基本观点和假说至今没有渗透到大众的意识中去，这无疑又给它增添了一道神秘的光环。
本书带读者做一次量子之旅，从神话时代出发，沿着量子发展的道路，亲身去经历科学史上的乌云和暴雨，追逐流星的辉光，穿越重重迷雾和险滩，和最伟大的物理学家们并肩作战。除了回顾基本的历史背景，还将向着未来探险，去逐一摸索量子论面前的不同道路，闯入人迹罕至的未知境地，和先行者们一起开疆扩土。让人惊叹的，不仅仅是沿途那令人眼花缭乱的绚丽风景，更来自于人内心深处的思索和启示——那是科学深植在每个人心中不可抗拒的魅力。
本书适合任何有中学基本物理概念的读者。　

如果要评选物理学发展史上最伟大的那些年代，那么
有两个时期是一定会入选的：17世纪末和20世纪初。前者
以牛顿《自然哲学之数学原理》的出版为标志，宣告了近
代经典物理学的正式创立；而后者则为我们带来了相对论
和量子论，并彻底地推翻和重建了整个物理学体系。所不
同的是，今天当我们再次谈论起牛顿的时代时，心中更多
的已经只是对那段光辉岁月的怀旧和祭奠；而相对论和量
子论却至今仍然深深地影响和困扰着我们，就像两颗青涩
的橄榄，嚼得越久越有滋味。
我在这里要给大家讲的是量子论的故事。这个故事更
像一个传奇：由一个不起眼的线索开始，曲径通幽，渐渐
地落英缤纷，乱花迷眼，正在没个头绪处，突然间峰回路
转，天地开阔，如河出伏流，一泻汪洋。然而还未来得及
一览美景，转眼又大起大落，误入白云生处不知归路……
量子力学的发展史是物理学上最激动人心的篇章，我们会
看到物理大厦在狂风暴雨下轰然坍塌，却又在熊熊烈焰中
得到了洗礼和重生。我们会看到最革命的思潮席卷大地，
带来了让人惊骇的电闪雷鸣，同时却又展现出震撼人心的
美丽。我们会看到科学如何在荆棘和沼泽中艰难地走来，
却更加坚定了对胜利的信念。
量子理论是一个极为复杂而又难解的谜题。她像一个
神秘的少女，我们天天与她相见，却始终无法猜透她的内
心世界。今天，我们的现代文明，从电脑到激光，从核能
到生物技术，几乎没有哪个领域不依赖于量子论。但量子
论究竟是什么？这个问题至今却依然难以回答。在自然哲
学观上，量子论带给了我们前所未有的冲击和震动，甚至
改变了整个物理世界的基本思想。它的观念是如此革命，
乃至最不保守的科学家都在潜意识里对它怀有深深的惧意
。现代文明的繁盛是理性的胜利，而量子论无疑是理性的
最高成就之一，但是它被赋予的力量太过强大，以致连它
的创造者本身都难以驾驭——量子论的奠基人之一玻尔
(Niels Bohr)都要说：“如果谁不为量子论而感到困惑，
那他就是没有理解量子论。”
掐指算来，量子概念的诞生已经超过整整100年，但不
可思议的是，它的一些基本思想却至今不为大众所熟知。
那么，就让我们再次回到那个伟大的年代，去回顾一下那
场史诗般壮丽的革命吧。我们将沿着量子论当年走过的道
路展开这次探险，我们将和20世纪最伟大的物理天才们同
行，去亲身体验一下他们当年曾经历过的那些困惑、激动
、恐惧、狂喜和震惊。这注定是一次奇妙的旅程，我们将
穿越幽深的森林和广袤的沙漠，飞越迷雾重重的峡谷和惊
涛骇浪的狂潮。你也许会感到晕眩，可是请跟紧我的步伐
，不要随意观光而掉队，否则很有可能陷入沼泽中无法自
拔。请记住我的警告。
不过现在，已经没时间考虑这么多了。请大家坐好，
系好安全带，我们的旅程开始了。

本书回顾量子论从无到有发展的风云录，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。
通过本书，你会知道：
1.用武侠小说般的语言，清晰勾勒量子物理发展风云录。
2.量子究竟是什么，为什么说量子论是上帝在掷骰子？
3.对双缝干涉实验、薛定谔的猫、量子纠缠、多重宇宙等硬核知识的生动解读。
4.量子物理如何影响世界，量子计算机、量子通信……量子物理未来将有哪些应用。
5.牛顿、普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森堡、霍金……科学版的《人类群星闪耀时》，兼具科普、哲学、文学、传奇、探险故事、名人传记等多项功能。