曹天元，科普作家，毕业于复旦大学和香港大学，从事通信工程前沿领域，涉及量子物理科学，对该领域有所钻研。代表作《上帝会掷骰子吗？》被称为中国的《时间简史》，曾获国家图书馆文津图书奖等多个奖项。
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《上帝掷骰子吗？（升级版） 》
Part.1
为什么我会对科学特别感兴趣呢？其实我这个人的兴趣爱好特别广泛。我是研究历史的，特别是对明清史多有涉猎。另外我还是做金融行业的，但是我终身保持对科学异乎寻常而又非常极致的兴趣。这是为什么呢？我觉得这是源于我小时候初中时的一次郊游。
因为我出生在上海，所以晚上虽然你能看到天上有几个星星，但是也不多而且很暗淡。那次我们郊游就去往郊区的农村，其实晚上住在外面也没事干，我们的地理老师就很好心，他带了一个天文望远镜过去。今天看来，那也不是个很高级的望远镜，但是至少是比较专业一点的望远镜。他把望远镜架好借给我们看，我们四五个小朋友就轮流去看。
从天文望远镜里看到的月亮
那看什么呢？其实就是看月亮。我好像是排在第三个或是第四个，其他人看了以后就特别激动，其中一个说：“哇！这是什么东西？”我还以为他看见了外星人，但是并没有，其实就是看月亮。看到他的反应，我就迫不及待在后面等。轮到我的时候我就去看。当时我的感受真是很难去描绘。你每天都看到月亮，但是你从来没有看到过那样的月亮。第一次从望远镜去看月亮，你会看到月亮充满了你的整个视野，各种的环形山你看得非常清楚，你第一次看到月亮原来是长这个样子的。
很多宗教也会提到人第一次有了一种宗教体验。什么是宗教体验？也就是他第一次感到了一种神秘感，或者说感到了一种震撼自己内心的东西。他可能就由此去信的上帝或者信了某种东西。那么对我来说我的第一次所谓的“宗教体验”是宇宙本身带给我的。所以从此以后我就对科学产生了更多的兴趣，我去看更多的科学方面的书，了解更多关于自然、宇宙、物理、生物和化学各种方面的知识。我在那一刻真的是产生了这样的感觉，就是我第一次觉得我是一个对宇宙产生了好奇的人。
我第一次对宇宙产生了好奇
当然生活有很多现实的东西。对吧？我们也希望过得好，我们希望挣钱，我们希望能够获得名利。但是你发现真的在你的内心深处对宇宙会有一种永不磨灭的热情。你还是很想知道这个宇宙的秘密是什么。所以我觉得纯粹的科学家他是从来不想这个东西有什么用的。今天我们经常听到有人说为什么要研究这个？为什么要我们要去月球上？为什么我们去研究宇宙？其实真正的科学家他不管，他觉得这是我基本的好奇心。
据说有一次美国国防部可能是问费米实验室，他们说：“为什么我们要花钱做这个东西？它对保卫我们的国家有什么好处？”实验室的主任他就说：“花这个钱对保卫国家没有任何好处。但是造了加速器以后，我们这个国家就更加值得保卫了。”所以，科学是我们人类最基本的好奇心所在，我们之所以成为人类，就是靠这个。
位于美国伊利诺斯州的国立加速器实验室成立于1967年，
1974年为纪念美国物理学家恩里科·费米而更名为
“费米国立加速器实验室”
后来到高中分文理科，肯定我是学理科，我是选的物理。我考大学时考的是生物系，在生命科学院。那时候都说生命科学是21世纪最重要的一个科学的未来，所以就考了这个学科。但是后来我就出国了，出国以后我其实就转向研究了量子通信方面的前沿科学，再后来就看了很多这些方面的书，包括专业的书和科普的书以及各种科学家的传记。
那么，看得越多我就觉得量子论或者量子物理是这个世界上最不可思议的一门科学。它其实跟你的日常经验和直觉是完全违背的。量子论其实很简单，一开始研究的是一个非常细小的层面。我们知道从宇宙层面我们是用相对论去研究银河、黑洞，那是很大的层面。但是量子论开始研究非常细小层面，比如电子、原子、原子核，看这些细小的层面上的粒子遵循什么样的规律。科学就发现它遵循的是和我们日常生活的尺度完全不一样的规律。我们日常生活的尺度我们觉得事情是确定的，我只可能坐在这里，我不可能同时坐在这里，又同时坐在那里。但是在量子的微小的尺度上这件事情是可以的，而且是非常普遍的。
微观粒子遵循着和我们日常生活的尺度完全不一样的规律
一个电子我们经常说它在这里，同时又在那里，也就是说同时在两个地方。它是一个叠加。在微小如量子的这样尺度上，这个神奇的事情确实天天都在发生。而且科学还告诉我们，其实我们所感知到的这个世界才是不合理的，才是奇怪的。所以，我觉得这是一个日常经验带给我们的一个误区，就是宇宙它在不同尺度上有不同的规律，它最本质的规律其实不是我们的常识所感受的那样，只有从数学从科学的角度才能给我描述这个宇宙真正的一个真相。
Part.2
我可以说，其实量子论本身的发展过程是一波三折的。这不是说它的理论，而是它的故事是一波三折的。大家都知道爱因斯坦是世界上最伟大的物理学家，但是爱因斯坦反对量子论。所以就有一帮量子派的物理学家去反驳他，而且最终还取得了胜利。那么这个故事本身其实在物理学的历史上也是非常激动人心的。
大家原来都觉得科学家千篇一律的，都是很严肃，很古板的。但我突然发现其实科学家跟我们日常生活中的普通人是一样的，每个科学家都有不同的性格，科学家也不都是兢兢业业为了科学奉献终生的。也有品德上不好的科学家，也有剽窃别人的科学家，甚至追随纳粹的科学家都有。科学家也是普通人，科学的世界也是一个江湖的世界。科学家也有他的功利性，他也想宣传自己某些方面的成就。
科学家中也有品德不好的，
比如Rick and Morty中的Rick
科学史上有很多争论，两个科学家争功，都说这是我先发现的。那怎么证明呢？其实说不清楚的时候，有些人就编一个故事，比方说瓦特的水壶，大家都以为是瓦特小时候看到水蒸气推动壶盖，他后来就发明了蒸汽机，教科书上都是这么告诉你的。其实第一点瓦特没有发明蒸汽机，在瓦特诞生之前很久就有蒸汽机了。在古罗马时代就有蒸汽机了，只不过非常原始。瓦特改良了蒸汽机，让蒸汽机的效率在一定程度上可以推动工业革命。
茶壶的故事是怎么出来的呢？其实那是瓦特死了以后，因为有人给瓦特写传记，就去采访瓦特的儿子，他就说，瓦特的姨妈告诉我，我爸爸小时候看茶壶烧水的时候是怎么样的。但是他的用意不是告诉你瓦特发明了蒸汽机，其实他有另外的用意。瓦特其实不愿意提自己改善了蒸汽机，因为你知道改善蒸汽机是一个什么工作，它不是一个科学家的工作，它是一个工程师的工作。
19世纪的一幅描绘“瓦特的水壶”的绘画作品
这是一个科学跟技术的区别，一个是科学家，一个是工程师。就是说科学家是发现理论，工程师在这理论基础上造出一个实用的东西。但当时是有这样的鄙视链的，就是觉得科学家最高大上，工程师就不那么高大上，所以人人都想当科学家，不想当工程师。因而瓦特从来不说自己改善了蒸汽机，他愿意说我是个科学家。
那么瓦特有什么科学发现呢？瓦特他认为他发现了水的结构，两个氢原子加一个氧原子，瓦特认为这是他发现的。但是英国人说不是，这是卡文迪许先发现的，而法国人说不对，这是拉瓦锡发现的。所以当时有几个人在争这个发现者到底是谁。瓦特一直说是他发现的，后来他死了以后他的儿子就跟传记作者说，你知道我父亲小时候就看这个水壶在烧水，他看着水蒸气推动壶盖，就这样瓦特就发现了水的powers,就是水的力量。意思是说他发现了水有力量，蒸汽可以做功。
为了纪念詹姆斯·瓦特，
功率的国际标准单位以瓦特命名
他儿子后来把这个力量这两个字划掉了，改成了性质property这两个字。他的儿子想告诉你什么？他想告诉你的意思是瓦特小时候很聪明，他看到了水壶烧水，所以他就开动脑筋，他想这水是由什么性质构成的，所以他长大以后就发现了，原来水是由两个氢原子加一个氧原子构成的。
后来因为瓦特打输了这个官司，大家觉得好像瓦特不是第一个发现水的结构的人，还是卡文迪许是第一个。那么瓦特的这个故事就没人知道了。但是大家越来越知道瓦特改良蒸汽机很重要，推动了工业革命。所以后来又看到他在传记上说瓦特小时候还看到水壶烧水的事，大家就把水壶烧水跟蒸汽机联系在一起。其实这并不是原来的意思，他会错意了，他原来想告诉你的是瓦特发现了水的结构。
所以，你看这些科学史上的小故事，其实背后都有很多你不知道的背景。包括牛顿的苹果其实都有很多小心思在里面，我们每一个耳熟能详的科学小寓言，后面基本上都有你不知道的东西。
Part.3
相对论是爱因斯坦一个人创立的，而量子论是由一大批科学家创立的。最早提出量子概念的人叫普朗克，后面又有一大堆像玻尔、海森堡、薛定谔等等。那批人被我们叫做黄金时代的科学家。我们说20世纪的前半叶是物理史上最后的一个黄金时代，那是物理学大发展的时代。那么这一批黄金时代的科学家背后的故事都非常非常的丰富多彩，都是很有传奇性的人物。
1927年第五次索尔维会议上一张著名的合影，
照片上有爱因斯坦、普朗克、薛定谔、海森堡等著名科学家
创立量子论的两大科学家，一个是海森堡，一个是薛定谔。海森堡这个人他是第一个真正创立了现代量子力学框架的人，海森堡这个人就很有争议，也很有传奇性。他是一个正邪难分的人。因为他在二战的时候是为希特勒服务的。当时大家不是都在造原子弹嘛。美国在造原子弹，德国也造原子弹。德国当时的科技应该说是领先世界的。在希特勒上台之前，当时世界的科技中心在德国。那么德国当时造原子弹，就是由海森堡领头，他带了一批人去造原子弹，但是最后我们知道德国没有造出原子弹。
他们为什么没有造出原子弹？因为海森堡当年跟希特勒说，以德国现在的工业力量，造不出原子弹。为什么？因为造出原子弹要分离铀，分离铀要花非常大的工业力量。要发电，还要花钱。他说要分离很多铀，以我们的国家力量，我们造不出来。后来到了战后，大家就问，说希特勒的纳粹德国为什么没有造出原子弹？是你们科学家的理论不行还是说你们知道怎么造，但是没有力量造？区别在于，一个是连知道怎么造都不知道，这是你们的知识不行。另一个是你知识行，但是你的实际力量造不出来。
德国物理学家维尔纳·海森堡
海森堡就说，不是我们知识不行，我肯定是最牛的，我肯定是完全清楚怎么造的，知道要用多少的铀才能造原子弹。但是就是因为我们的力量不行，而且他说是我亲自骗了希特勒，我骗他说造不出来。因为我品德很好，我知道造出原子弹对人类有很大的危害，所以出于对人类的责任心，我骗了希特勒，我骗他说造不出来，其实我知道应该可以造出来。
但是有人不相信海森堡的话。因为德国战败的时候，海森堡和一批造原子弹的科学家都被抓起来了，被关在英国的一个房子里面。他们当时不知道这个房子里面全是窃听器，然后他们就听到广岛原子弹爆炸的时候就开始讨论。一开始他们非常惊讶，他们惊讶美国居然能够造出原子弹。
德国科学家当时被扣押在英国戈德曼彻斯特的Farm Hall
他们说美国居然可以分裂出来这么多的铀。他们不知道美国花了多少钱，搜集了多少铀，造了多少机器，发了多少电才造得出来。他觉得这是不可能的事情。一开始他们想不通为什么美国可以造出来原子弹。后来他们说海森堡你算错了。当时不是你知道应该怎么造，你把需要的铀的数据算得太多了。这是你的问题，不是德国的问题。海森堡不承认，他后来就说：“我算的是对的，但是我骗希特勒。”
这段历史有很多人研究，包括听他们窃听的录音，包括分析他当时的算法。现在很多人认为就是海森堡算错了。他还特地跑到丹麦，找他的老师玻尔。玻尔也是量子理论的一个泰斗，他去找玻尔干什么？海森堡他自己说是想问问，有没有可能德国跟英国、美国之间达成某种协议。比如我们讲好，打仗就打仗，我们就用常规武器打仗，大家都不要研究原子弹。原子弹这东西研究出来两败俱伤，全人类都毁灭了，没有好处。我知道我们在研究原子弹，我也知道你们也要研究原子弹，但是我们两个可不可以协商一下，大家都不要研究，我们就这样打仗。他是这样说的，但玻尔的说法就不一样。玻尔说海森堡找他来就是想探听机密，去问问盟国有没有在造原子弹。
海森堡与他的老师玻尔
所以这个事情到底真相是什么？也就成了著名的海森堡之谜。但是现在大家就相信海森堡肯定没有那么高尚的品格。他肯定也是想去跟玻尔探听一些事。包括玻尔自己的回忆录，后来也披露了。这些公案，包括这些量子论历史上的人物，都有人性上的这样一个冲突。
我们一提到科学家都觉得他们是道德完美的人物。不爱名，不爱利，专门为了人类的科学事业献身。其实，每个人都有自己的政治想法，有自己的做人的风格，他有自己的黑点和黑历史，他也有光辉的一面，无私高尚的一面。所以每个人的人性都非常复杂。我们都知道“薛定谔的猫”，其实薛定谔的私生活就简直是不用提了，他有好多好多情人，女朋友多得数不过来。他是公开和两个女人同时生活的，所以很多大学都不要他，说这个人生活作风方面不太好。但是薛定谔也是很伟大的，“薛定谔的猫”这个思想实验大家都知道。
作为知名的思想实验，
“薛定谔的猫”已经进入流行文化领域
（美剧《生活大爆炸》剧照）
所以每个人其实都是一个很有特色的故事，也就造成了量子理论发展的这段历史非常精彩。它不光是科学，也是人和人之间的冲突，人和人之间的碰撞。这就是为什么这段历史故事这么好看的原因。
我们为什么要做科普？科普的意思不是说通过这本科普书就让你学会了量子物理，这是不可能的事情。你看了一本书肯定连最简单的一个方程式也不会解。我们写科学故事的目的就是想让大家都觉得科学并不是枯燥的东西，科学其实是一个非常非常好玩的东西，是让你觉得非常有趣的东西。它同时也是可以给你造成非常深刻的个人体验和冲击的一个东西。
宇宙那么大，我们看见了多少？
我们说世界这么大，我们想看看。但是我想说宇宙真的那么大，你看见了多少？其实我们普通人只看见了极其细小的部分。我们看不见宇宙的整体是什么样子，但是我们希望能够看见更多。这是我们作为人的一个最基本的好奇心。
我觉得每一个人他是小孩子的时候，他的心里面都装着对大自然各种问题的好奇心。只不过随着我们成长的过程中，在慢慢长大的时候，这种好奇心被慢慢地压制住。社会上有一种声音告诉你不要去研究没有用的东西，你要研究对你生存有帮助的东西，但是我相信这种好奇心只是被压制，但它还是埋在每个人心里面的。
本期背景音乐
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Time Will Tell - X-Ray Dog
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くじら - 小松原俊
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Ballade in c Minor - Chad Lawson
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眼泪 - 薛汀哲
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Unspoken Words - Hiko
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下期嘉宾
张萌，畅销书作家、青创智慧科技董事长、“下班加油站”创始人、“极北咖啡青年创新加速器”创始人、“立德领导力(LEAD)”创始人，其创业故事被共青团中央评为“最美青春故事”，代表作《人生效率手册》。
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