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沙灘上的薛定諤:帶著量子物理學(xué)去度假 版權(quán)信息
- ISBN：9787521724400
- 條形碼：9787521724400 ; 978-7-5217-2440-0
- 裝幀：暫無
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
沙灘上的薛定諤:帶著量子物理學(xué)去度假 本書特色
法國物理學(xué)家?guī)闵裼瘟孔拥钠娈愂澜纾ど涎Χㄖ@開辟的非凡旅程，收獲平行宇宙的快樂和知識！ 硬核科普放心讀。當(dāng)你懶洋洋地坐在躺椅上翻開這本書時，你離搞懂量子理論又近了一步！ 1. 一本令人鼓舞的量子物理入門書，閑暇時光的科學(xué)能量站。法國物理學(xué)家夏爾·安東尼用精巧布置的七個章節(jié)，讓你對量子物理的了解從0到1，由皮毛探入肌理，盡顯科學(xué)的功底，不講段子也能讓你快速get量子物理是什么。 2.撇開公式和計(jì)算，用輕松好懂的表達(dá)、精準(zhǔn)切題的圖表，解答關(guān)于量子物理的十大疑問，明辨量子物理被誤用的概念，呈現(xiàn)這一理論構(gòu)建的代表性人物和實(shí)驗(yàn)。 3.量子理論與現(xiàn)實(shí)世界的奇妙關(guān)聯(lián)，竟然就在身邊！波粒二象性、雙縫實(shí)驗(yàn)、量子測量、薛定諤的貓、量子意識……這些奧澀的理論究竟跟我們的現(xiàn)實(shí)世界有何關(guān)聯(lián)？ GPS、原子彈、醫(yī)學(xué)成像、磁懸浮列車、智能手機(jī)、量子通信……這些應(yīng)用背后的理論依據(jù)是什么？本書盡數(shù)展現(xiàn)量子物理對于我們生活的不可或缺以及對未來的指導(dǎo)。 4.由薛定諤串聯(lián)起愛因斯坦、玻爾、海森伯、德布羅意、理查德·費(fèi)曼等偉大物理學(xué)家的研究路徑，再現(xiàn)量子大咖們的高光時刻，一步步見證量子大廈的落成。 5.小小一冊書，并非讓你登頂量子物理的高峰，而是為你攀登高峰配好有用的工具、提供關(guān)鍵要領(lǐng)。當(dāng)你合上書起身時，你已經(jīng)離這座科學(xué)高峰更近了一步。
沙灘上的薛定諤:帶著量子物理學(xué)去度假 內(nèi)容簡介
什么是量子？ 什么是波粒二象性？ 量子物理究竟在研究什么？ 它用哪些理論“積木”構(gòu)建起嶄新的科學(xué)大廈？ 它如何定義了整個世界的“不確定性”？ 它在我們的日常生活和科技領(lǐng)域中有哪些應(yīng)用？ 自從20世紀(jì)初量子物理誕生，我們的世界觀就發(fā)生了顛覆性的改變！ “從探索量子物理學(xué)的那一天起，我們便yong遠(yuǎn)不再是曾經(jīng)的我們了。” 埃爾溫·薛定諤正是這一時期的標(biāo)志性人物，他幾乎參與了量子力學(xué)的每一個關(guān)鍵階段，他的研究給這一理論不斷帶來決定性的啟發(fā)。他創(chuàng)立了波動力學(xué)，他那只“處于生與死疊加態(tài)”的貓成為人人皆知的譬喻。他的方程描述了微觀狀態(tài)下粒子隨時間而發(fā)生的變化，他與愛因斯坦一同提出了量子糾纏這一概念，他還成功地為80年后出現(xiàn)的新興的量子生物學(xué)開辟道路。 時至今日，我們每個人都在不知不覺中享受著這一理論為我們帶來的便利。從GPS、原子鐘到智能手機(jī)，從醫(yī)學(xué)成像到量子通信，量子物理學(xué)不可遏制地改變了我們的生活，影響了我們的未來。 法國物理學(xué)教授夏爾·安東尼用輕松詼諧的語言、直觀明了的圖表向我們展示了奇異的量子世界，我們在了解量子物理發(fā)展的同時，更能深刻地感受這一理論所構(gòu)建的遠(yuǎn)大前景。
沙灘上的薛定諤:帶著量子物理學(xué)去度假 目錄
序言···i
**章 開啟非凡之旅 ···001
量子物理學(xué)，一言以蔽之/ 量子物理十問
第二章 光和它的雙重面孔···019
1900 ：歷史上的重要節(jié)點(diǎn)/ 光是一種波嗎？ / 愛因斯坦眼中不連續(xù)的世界/ 黑體輻射與普朗克常數(shù)
第三章 量子躍遷與確定性的終結(jié) ···047
能量的不連續(xù)性與量子躍遷/ 愛因斯坦的概率，閃耀著智慧的光芒/ 海森伯無窮盡的數(shù)表
第四章 一切都只是波函數(shù)···065
德布羅意揭開物質(zhì)波的神秘面紗/ 波，是的，但……是概率波！ / 量子物理王子的盛裝：薛定諤方程
第五章 量子測量：本書因你而變！···089
什么是經(jīng)典測量？ / 什么是量子測量？ / 坍縮與流浪/ 某種不確定性/ 讓時間溜走的縫 / 量子物理藍(lán)天中的不協(xié)調(diào)
第六章 薛定諤和他的貓—量子物理的核心 ···121
量子世界的莎士比亞或許會說：生存與死亡同在 / 量子比特：量子密碼學(xué)與量子計(jì)算機(jī)/ 從量子糾纏到量子隱形傳態(tài)/ 與原子發(fā)生糾纏的貓，太奇怪啦！ / 交響曲在尋找演奏者
第七章 自旋、身份特性的喪失和物質(zhì)—光 ···157
自旋，卻不動！ / 身份喪失的奇幻效應(yīng)/ 場的關(guān)鍵之處：光與物質(zhì)的結(jié)合
結(jié) 語 量子世界的眩暈與前景···181
萬有引力、暗物質(zhì)、暗能量……每一次危機(jī)都是機(jī)遇嗎？ / 從量子生物學(xué)到量子意識/ 開啟下一段旅程！
術(shù)語表···199
展開全部
沙灘上的薛定諤:帶著量子物理學(xué)去度假 節(jié)選
第七章 自旋、身份特性的喪失和物質(zhì)——光 量子物理學(xué)認(rèn)為，物質(zhì)和光的結(jié)構(gòu)可以借助粒子的自旋和不可分辨性（玻色子和費(fèi)米子）得以知曉。作為量子力學(xué)與相對論結(jié)合的產(chǎn)物，量子電動力學(xué)的預(yù)言都得到了極好的驗(yàn)證，尤其是關(guān)于真空能量波動效應(yīng)的預(yù)言。 “內(nèi)心必須混沌一片，才能產(chǎn)出一顆舞動的星星。”—弗里德里希·尼采《查拉圖斯特拉如是說》 在量子物理所質(zhì)疑的許多經(jīng)典物理概念中，“身份特性”這一概念或許是*令人困惑的。即便這樣的量子效應(yīng)乍看起來并不適用于像人類這樣的大型和復(fù)雜生物，但這種身份特性的喪失還是不折不扣地顛覆了我們對一個概念的理解，這個概念就是可以定義這個有形世界中的事物的東西—其本身的存在。 實(shí)際上，在量子物理學(xué)中，個體性已不再是一種法則。正如我們在之前的章節(jié)中所講的那樣，兩個糾纏的粒子會形成一個合二為一的物理體系，無論二者距離有多遠(yuǎn)。同樣，量子隱形傳態(tài)和隧道效應(yīng)使一個粒子從一處跳到另一處，不經(jīng)過任何中間位置，就像是在一處瞬間消失，又在另一處瞬間出現(xiàn)一樣。量子態(tài)的疊加和量子躍遷也是如此。因此，量子身份與我們熟識的經(jīng)典物理學(xué)中的身份完全不一樣，量子身份是可以逐級變化的，而且是突然發(fā)生且無法預(yù)料的。如果說這種與生俱來的不確定性由于自旋概念的提出而被部分消除了的話，那也只是為了強(qiáng)化個體性的普遍喪失，這種喪失是統(tǒng)治基本粒子的法則，它能讓我們弄懂物質(zhì)和光的結(jié)構(gòu)。 自從粒子具有不可分辨性這種創(chuàng)新性的說法被提出后，量子物理學(xué)出現(xiàn)了不同的擴(kuò)展理論。在這些被稱為“量子場論”的理論中，量子電動力學(xué)是毫無爭議的原型和毋庸置疑的珍寶，它給我們求知若渴的頭腦帶來了數(shù)不清的形而上學(xué)思考，尤其是關(guān)于多產(chǎn)的虛無與我們之間的關(guān)系這一問題。 自旋，卻不動！ 如果如我在前文中介紹的那樣，一個物體的量子身份可以簡化為它的量子態(tài)，即*終簡化為一種完全符合量子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)解釋的信息，那么量子身份在實(shí)際中到底對應(yīng)著什么呢？ 事實(shí)上，量子身份由兩組列表組成。一組是物理屬性列表，包括質(zhì)量、帶電情況、自旋（稍后再介紹）等，另一組是數(shù)字列表，這里的數(shù)字被稱為量子數(shù)。這些數(shù)字體現(xiàn)了不同物理屬性的特征，如能量或角動量（與物體繞中心軸旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)，如陀螺的旋轉(zhuǎn)）。這些物理屬性可以在一定條件下實(shí)現(xiàn)量子化，也就是說只取某些特定的值，不能取其他值。組成我們周圍普通物質(zhì)的粒子就是這樣。 在這些量子屬性中，有一個屬性對粒子可能具有的個性化特征極其重要，那就是自旋。雖然叫自旋，但其實(shí)完全不是粒子以自我為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這是一個典型的量子屬性，在經(jīng)典物理學(xué)中沒有與之對應(yīng)的概念。自旋是量子力學(xué)和愛因斯坦相對論相結(jié)合的產(chǎn)物，只能通過數(shù)學(xué)、幾何，或者比喻的方式來描述。 泡利和自旋，介于錯誤與天才之間 和物理學(xué)中的許多其他重大發(fā)現(xiàn)一樣，自旋的發(fā)現(xiàn)也是理論和實(shí)驗(yàn)不斷交融的結(jié)果，就好似一支撲朔迷離的舞蹈，節(jié)奏越來越讓人抓得住、識得出。在這支量子舞蹈中，沃爾夫?qū)?middot;泡利盡管并非一直都是耀眼的明星，但毫無疑問是一名編舞大師。是他在1924 年專門引入一個新的量子數(shù)（其意義當(dāng)時還不為人知）來嘗試描述某些金屬所發(fā)出的光的頻率。這個數(shù)只能取兩個值，因此可能描述的是一個特殊物理量的量子化現(xiàn)象。 但這是用來描述哪一個物理量的呢？科學(xué)史上完全找不到與這一奇特屬性相對應(yīng)的物理量。*先提出將這一奇怪的新數(shù)與粒子以自我為中心旋轉(zhuǎn)（這也是自旋一詞的由來）的屬性聯(lián)系起來的是一位來自德國的20 歲年輕助教，他的名字叫拉爾夫·克羅尼格。1925 年初，泡利還對此加以嘲諷并勸阻克羅尼格不要發(fā)表這一成果，但到年底時，荷蘭萊頓大學(xué)的兩位年輕物理學(xué)家喬治·烏倫貝克和塞繆爾·古德斯密特也提出了同樣的想法，情況這時就不同了。 盡管這一解釋是錯誤的（自旋在任何情況下都與粒子以自我為中心旋轉(zhuǎn)毫無關(guān)系），但它對泡利的研究工作還是起到了指引作用。1927 年，泡利認(rèn)識到自旋事實(shí)上表明了一個與旋轉(zhuǎn)屬性有關(guān)的新的物理量的存在。但在經(jīng)典物理學(xué)中，完全沒有與之對應(yīng)的概念，而且在我們所處的這個世界里，自旋是無法看到的。 泡利的觀點(diǎn)與1922 年的斯特恩- 蓋拉赫實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相符，并且在許多方面都可以說是革命性的，它徹底地將科學(xué)思想從圖像和經(jīng)典物理學(xué)概念中解放了出來。 自旋是理解量子世界中個體性概念的關(guān)鍵所在。令人驚訝的是，量子世界在本質(zhì)上是分離主義主宰的世界，考慮到我在前幾章中介紹的波粒二象性和量子世界某些方面的模糊性，這一點(diǎn)就更加令人驚訝了。自旋值特征不同的粒子的行為也截然不同。自旋為半整數(shù)（如1/2 或3/2）的粒子被稱為費(fèi)米子，自旋為整數(shù)（0、1、2 等）的粒子被稱為玻色子。 由于迄今為止觀測到的自旋不是整數(shù)就是半整數(shù)，因此微觀粒子的量子世界就分成了兩大陣營：費(fèi)米子陣營和玻色子陣營。費(fèi)米子陣營中有電子、質(zhì)子、中子、中微子、夸克、氦-3 等，泛泛地說，組成物質(zhì)的大多數(shù)粒子都是費(fèi)米子。玻色子陣營中的成員則是在組成物質(zhì)的粒子間傳遞相互作用的光子、膠子、引力子、聲子等。 請注意，自旋可不只是一個能將粒子分成兩類的抽象的數(shù)！事實(shí)上，它是我們對物質(zhì)的磁性和結(jié)構(gòu)的*新認(rèn)知中一個基本的組成部分。它有著非常重要的物理效應(yīng)，這些物理效應(yīng)并不僅僅局限于實(shí)驗(yàn)室中，而是廣泛地出現(xiàn)在我們的周圍。比如，在解釋物質(zhì)的穩(wěn)定性和堅(jiān)固性，或者超導(dǎo)和超流現(xiàn)象的時候都會用到自旋。它還是核磁共振醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的核心，也是控制讀取硬盤和磁性隨機(jī)存儲器的巨磁阻效應(yīng)發(fā)生機(jī)制的核心（德國科學(xué)家彼得·格林貝格爾和法國科學(xué)家阿爾貝·費(fèi)爾因發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應(yīng)于2007 年獲諾貝爾物理學(xué)獎）。
沙灘上的薛定諤:帶著量子物理學(xué)去度假 作者簡介
巴黎第六大學(xué)副教授，科學(xué)作家，曾出版多部作品，包括《量子力學(xué)導(dǎo)論》《現(xiàn)代物理學(xué)導(dǎo)論：相對論與量子力學(xué)》等。
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