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量子之道电子书

谁要是不为量子理论感到震惊,那是因为他还不了解量子理论。

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作       者:吴今培,李雪岩

出  版  社:清华大学出版社

出版时间:2021-09-01

字       数:9.8万

所属分类: 科技 > 科普读物 > 科学知识

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量子究竟是什么?应当如何理解量子理论?大多数读者无不感到困惑。本书用平实易懂的语言介绍了贯穿整个20世纪的量子思想革命,向读者完整地展示了大自然神秘的量子本性。内容涵盖量子世界神奇在哪里?量子力学是怎样产生的?大自然的真实面貌是什么?为什么量子力学颠覆了人类认知?双缝干涉实验为什么揭示了量子力学深刻的奥秘?以及量子计算机、量子通信、量子人工智能等量子激动人心的新应用。 《量子之道》没有铺陈深奥的数学知识,重在思路的贯通,不仅可以作为一般读者了解量子思想的普及读物,也可以作为量子理论初学者和研究者的参考书。<br/>【推荐语】<br/>谁要是不为量子理论感到震惊,那是因为他还不了解量子理论。<br/>【作者】<br/>吴今培,教授、博士生导师、全国优秀教师、享受政府特殊津贴者,曾任长沙铁道学院、五邑大学副校长;受聘于中南大学、北京航天大学兼职博士生导师。代表性著作:《模糊诊断理论及其应用》(科学出版社),《智能故障诊断与专家系统》(科学出版社),《现代数据分析》(机械工业出版社),《系统科学发展概论》(清华大学出版社),《实用时序分析》(湖南科技出版社),《系统辨识》(中国铁道出版社),《实用元胞自动机导论》(第二作者,英文版,德国施普林格Springer出版社)。主要研究方向:智能系统与技术,系统理论与复杂性研究。<br/>
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内容简介

前言

1 量子世界神奇在哪里

1.1 上帝掷骰子吗

1.2 光似波,又似粒子

1.3 飘忽不定的幽灵——不能同时确定微观粒子的位置和速度

1.4 微观粒子就像“孙悟空”,拔根猴毛就会出现很多小悟空

1.5 微观粒子就像精通“穿墙术”的崂山道士

1.6 微观粒子好像“双胞胎”,产生“鬼魅般的超距作用”

2 量子力学是怎样产生的

2.1 1900年,普朗克提出了量子概念

2.2 1905年,爱因斯坦提出了光量子假设

2.3 1913年,玻尔提出了量子化的原子模型

2.4 1924年,德布罗意提出了物质波理论

2.5 1924年,玻色提出了一种新的全同粒子的统计理论

2.6 1925年,海森堡提出了矩阵力学

2.7 1925,泡利提出了不相容原理

2.8 1926年,薛定谔提出了波动力学

2.9 1927年,海森堡提出了测不准原理

2.10 1927年,玻尔提出了互补原理

2.11 1928年,狄拉克提出了相对论性的波动方程

2.12 1942年,费曼提出了路径积分法

2.13 1964年,贝尔提出了贝尔不等式

3 一个电子可以同时通过两条狭缝

3.1 光的双缝干涉实验

3.2 电子的双缝干涉实验

3.3 单个电子的双缝干涉实验

3.4 带探测器的单个电子双缝干涉实验

3.5 单光子延迟选择实验

4 大自然的真实面貌是什么

4.1 微观物质的行为是不连续的,世界本质是量子化的

4.2 微观物质的行为是不确定的,只能进行概率上的预测

4.3 微观物质的行为要用波来描述,呈现波粒二象性

5 琴箫合奏 ——EPR与量子猫

5.1 两个基本概念

5.1.1 定域性与非定域性

5.1.2 物理实在

5.2 EPR佯谬

5.3 薛定谔的“猫”

6 量子的迷人风采

6.1 微观粒子的波粒二象性

6.2 量子态叠加性

6.3 量子隧穿效应

6.4 量子态纠缠性

7 量子力学的“华山论剑”

8 为什么量子力学颠覆了人类认知

8.1 牛顿时代

8.2 爱因斯坦时空

8.3 量子世界

8.3.1 研究对象不同

8.3.2 对自然本性的认识不同

8.3.3 描述世界的物理法则不同

8.3.4 测量方法不同

8.4 量子思维

8.4.1 从简单性到多样性

8.4.2 从连续性到非连续性

8.4.3 从观察者到参与者

8.4.4 从因果关系到测不准关系

8.4.5 从还原论到系统论

8.5 量子创新

8.5.1 量子力学发现时空是分立的,必须在非连续时空中讨论粒子运动

8.5.2 量子力学第一次把概率概念引进物理学中,概率主宰着宇宙万物

8.5.3 量子力学用一个不可观察的波函数来描述粒子状态,量子的所有秘密都浓缩在波函数中

8.5.4 量子力学对一些经典物理量施加了一种应用限制,并提出了全新的物理量,不存在经典对应

9 量子力学的哲学启示

9.1 只有量子化,没有连续性——离散物质观

9.2 只有概率,没有因果——概率统计观

9.3 测得准这个,就测不准那个——不确定世界观

9.4 我似粒子,也似波——互补世界观

9.5 粒子是实在,还是幽灵——测量创造实在观

10 量子力学的困惑

10.1 “薛定谔猫佯谬”有没有结案

10.2 波函数是物质波还是概率波

10.3 谁坍缩了波函数

11 梦幻的超算天才 ——量子计算

1 1.1 经典计算机发展的瓶颈

11.2 经典计算机与量子计算机的比较

11.3 量子计算机的物理体系

11.4 量子计算机的实用标准及原理样机研制

11.5 量子计算机的基本功能

11.5.1 量子模拟

11.5.2 量子优化

11.5.3 量子人工智能

11.5.4 量子质因数分解

11.6 量子计算机发展的困境

12 信息绝对安全的保障 ——量子密码

12.1 RSA密码系统

12.2 量子密钥分发

13 超越经典测量极限的技术 ——量子精密测量

13.1 原子钟

13.2 量子传感器

14 走向未来的技术 ——量子人工智能

14.1 移动革命

14.2 人工智能

14.2.1 数据是人工智能的“生产资料”

14.2.2 算法是人工智能的“生产模式”

14.2.3 算力是人工智能的“生产工具”

14.3 量子人工智能

14.3.1 彻底破解天道

14.3.2 彻底破解地道

14.3.3 彻底破解人道

15 深居闺阁的量子进入大众视野 ——“墨子号”成功发射

16 尾 声

16.1 量子化是世界的本质

16.2 大自然遵循概率统计规律

16.3 波函数包含了量子运动的全部信息

16.4 波粒二象性是量子力学的灵魂

16.5 量子世界允许非定域性

16.6 量子力学对“测量”作出自己特有的解释

参考文献

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