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从量子到宇宙——颠覆人类认知的科学之旅电子书

    作者对量子物理很感兴趣,十余年来钻研图书馆中的相关科普和专业书籍超过百本,具备了撰写量子力学科普作品的能力。作者在结合实际讲课经验的基础上,总结了学生对于量子力学知识的认知规律,由此根据循序渐进、通俗易懂的原则,用自己的方式把神奇的量子世界系统介绍给读者。随着大众受教育程度的提高,科普作品具有越来越广阔的读者群,目前国内量子力学方面的畅销科普书大都是翻译的外国作品,且大多只专注于某一方面,并不系统,该书体系完整,简明扼要又深入浅出,和同类科普书籍相比具有鲜明特点。本书的定位是一本适合高中水平以上人群的大众科普读物,以青少年读者为主。

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作       者:高鹏,宋成斌

出  版  社:清华大学出版社

出版时间:2017-01-01

字       数:14.7万

所属分类: 科技 > 自然科学 > 科技史

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本书以各种不可思议的量子现象为主线,以物理学家们所做的各种令人惊奇的实验为脉络,循序渐进地介绍了人类探索量子世界的整个过程。作为一本科普读物,本书涵盖了波粒二象性、叠加态、概率幅、纠缠态、隧道效应、电子云、超流体、量子真空涨落、费曼图、超弦理论等量子力学中引人入胜的大部分内容,也介绍了扫描隧道显微镜、量子计算机、量子隐形传态等量子工程技术,同时还把相关的历史趣事穿插其中。另外,书中还介绍了一些与量子物理相关的粒子物理、相对论、宇宙学等内容,其中就包括了目前更前沿的领域,如反物质、希格斯粒子、暗物质、平行宇宙,以及引力波等。 本书以各种不可思议的量子现象为主线,以物理学家们所做的各种令人惊奇的实验为脉络,循序渐地介绍了人类探索量子世界的整个过程。作为一本科普读物,本书涵盖了波粒二象性、叠加态、概率幅、纠缠态、隧道效应、电子云、超流体、量子真空涨落、费曼图、超弦理论等量子力学中引人胜的大部分内容,也介绍了扫描隧道显微镜、量子计算机、量子隐形传态等量子工程技术,同时还把相关的历史趣事穿插其中。另外,书中还介绍了一些与量子物理相关的粒子物理、相对论、宇宙学等内容,其中就包括了目前更前沿的领域,如反物质、希格斯粒子、暗物质、平行宇宙,以及引力波等。
【推荐语】
    作者对量子物理很感兴趣,十余年来钻研图书馆中的相关科普和专业书籍超过百本,具备了撰写量子力学科普作品的能力。作者在结合实际讲课经验的基础上,总结了学生对于量子力学知识的认知规律,由此根据循序渐、通俗易懂的原则,用自己的方式把神奇的量子世界系统介绍给读者。随着大众受教育程度的提高,科普作品具有越来越广阔的读者群,目前国内量子力学方面的畅销科普书大都是翻译的外国作品,且大多只专注于某一方面,并不系统,该书体系完整,简明扼要又深浅出,和同类科普书籍相比具有鲜明特。本书的定位是一本适合高中水平以上人群的大众科普读物,以青少年读者为主。
【作者】
高鹏,男,哈工大威海校区应用化学系教师,在哈工大总校取得学士、硕士和博士学位。参与多项科研课题,出版教材一部,发表专业论文20余篇,2006年被评为校级优秀教师。主讲以量子物理为基础的专业课《结构化学》已经十几年,并先后设公共选修课《化学元素趣谈》、《不可思议的量子世界》和《从量子到宇宙》,讲课旁征博引、生动风趣,深受学生欢迎。
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作者简介

内容简介

自序

1 光的本性之争:光是粒子还是波?

1.1 惠更斯的波动学说

1.2 牛顿的粒子学说

1.3 杨氏双缝干涉实验

1.4 泊松的乌龙球

1.5 光就是电磁波

2 电磁波能量谜团:能量竟然不连续?

2.1 黑体辐射谜团

2.2 光电效应谜团

2.3 原子光谱谜团

2.4 石破天惊的量子化假设

3 量子化与连续性之辩

3.1 芝诺悖论:你能追上乌龟吗?

3.2 玄而又玄的无穷

3.3 时空是量子化的

3.4 运动是连续的吗?

3.5 量子化才是世界的本质

4 光的波粒二象性

4.1 爱因斯坦的光子理论

4.2 光子理论是牛顿粒子论的回马枪吗?

4.3 原子能量量子化与原子光谱

4.4 量子理论与光的本性

5 爱因斯坦的疑问:什么是光子?

5.1 光与电磁波:剪不断理还乱

5.2 波动光学与量子光学:为什么有两种?

5.3 光的偏振:光子也会思考吗?

5.4 光速不变:相对中的绝对

5.5 静止质量为零:有还是没有?

6 实物粒子的波粒二象性

6.1 德布罗意的惊人假设

6.2 实物粒子波动性的观察

6.3 实物粒子的双缝干涉实验

6.4 德布罗意波的应用

7 量子力学的建立

7.1 薛定谔的波动力学

7.2 概率构成的物质波

7.3 玻尔的对应原理

7.4 海森堡的矩阵力学

7.5 量子力学正式建立

7.6 概率论与决定论的争论:上帝掷骰子吗?

8 单个粒子的波粒二象性

8.1 单个电子的双缝干涉实验

8.2 概率波与概率幅

8.3 观察电子的轨迹

8.4 跟人类捉迷藏的电子

9 量子力学正统解释:哥本哈根解释

9.1 不确定原理

9.2 互补原理

9.3 叠加态:人为测量竟如此重要?

9.4 波函数坍缩

附录 量子计算机

10 神奇的量子隧道效应

10.1 隧道效应:穿墙而过不是梦

10.2 扫描隧道显微镜

11 独辟蹊径的路径积分

11.1 路径积分:所有路径求和

11.2 路径积分对双缝实验的解释

11.3 路径积分的广泛应用

11.4 费曼图:物理学家的看图说话

12 坚持决定论的隐变量理论

12.1 德布罗意的导波理论

12.2 玻姆的量子势理论

13 量子力学的其他解释

13.1 意识论:我思故我在?

13.2 热力学不可逆过程

13.3 退相干理论

13.4 GRW理论

13.5 多世界理论:人人都能创造平行宇宙

14 人类和光子的博弈

14.1 单光子偏振实验

14.2 单光子广角干涉实验

14.3 单光子延迟选择实验

14.4 量子擦除实验

15 幽灵般的超距作用:纠缠态之谜

15.1 玻尔与爱因斯坦过招

15.2 EPR佯谬:纠缠态登场

15.3 纠缠态的实验证明

15.4 GHZ三粒子纠缠

15.5 量子隐形传态:超空间传送能实现吗?

16 原子内部的世界

16.1 古人的物质组成观点

16.2 原子论的胜利

16.3 原子还不是最小

16.4 原子内部结构

16.5 原子结构的初期模型

16.6 电子云:电子在哪儿?

16.7 电子云节面之谜

16.8 电子的自旋

16.9 电子自旋之谜

17 组成世界的基本粒子

17.1 物质的镜像:反物质

17.2 宇宙隐形人:中微子

17.3 世界的基石:夸克

17.4 世界的基石:轻子

17.5 四种基本力和力的传递粒子

17.6 上帝粒子:希格斯粒子

17.7 标准模型

附录 高速粒子对狭义相对论的检验

18 宏观量子现象:玻色-爱因斯坦凝聚

18.1 费米子与玻色子

18.2 泡利不相容原理

18.3 玻色−爱因斯坦凝聚

18.4 液氦超流现象

19 量子场论

19.1 场与粒子的统一

19.2 粒子的产生与转化

19.3 真空里隐藏的奥秘

19.4 再析费曼图:时间能倒流吗?

19.5 量子电动力学:精确度惊人的预测

19.6 量子色动力学:夸克禁闭

20 超弦理论:万物至理?

20.1 统一理论的探索

20.2 宇宙的琴弦:超弦理论

20.3 M理论:终极理论?

20.4 平行宇宙

附录 是否存在交叉宇宙?

21 宇宙大爆炸

21.1 膨胀的宇宙

21.2 广义相对论与宇宙学

21.3 宇宙理论的发展

21.4 宇宙的演化

21.5 恒星的演化

21.6 暗物质与暗能量之谜

21.7 时空的颤抖:引力波

后记

参考文献

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