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主编推荐语

这本书不仅让你读懂科幻小说,更会让你爱上物理。

内容简介

对未知世界的幻想和期待,使我们对科幻世界充满了好奇:

《超人》漫画中的超级英雄超人是如何将煤炭挤压成两块大钻石的?

《X战警》漫画中的“万磁王”使用变种人超能力时,金属物理为什么会向着他的方向弯曲?

《海底两万里》里面的“鹦鹉螺”号为什么能远距离航行并且不需要补充燃料?

《变形金刚》中,邪恶的霸天虎是如何使用量子计算机侵入美国五角大楼电脑安全系统的?

《星际迷航》中,如何做到人员的“瞬间传输”?

《钢铁侠》中,“心脏反应堆”又如何为史塔克的高科技盔甲提供能量?

······

也许你从未想过,这些令人感到无比困惑又充满好奇的问题里面,都隐藏着量子力学知识。你以为量子力学古怪并且难以理解,那你真是错怪它了,在这里,抛开让人头昏脑胀的数学运算,普朗克、玻尔、爱因斯坦、薛定谔、海森堡等量子物理学家们都变成了科幻世界中光芒万丈的“超级英雄”,借助异想天开的观点,剖析令人费解的科学实验。

X射线光谱技术,促进了晶体结构的研究,从而解码人体基因组;笔记本电脑,手机的出现要得益于电子的自旋。量子力学的发展推动着现代科技的发展,改变着我们世界的方方面面。

看过这本书,科幻迷一定大呼过瘾,量子力学解答了科幻世界的所有疑惑,为我们开启新世界的大门。

目录

  • 版权信息
  • 前言
  • 第一部分 脑洞大开的故事
  • 第1章 量子力学三部曲
  • 第2章 得诺奖的光电效应
  • 第3章 神奇的物质波
  • 第4章 超能力般的粒子自旋
  • 第二部分 探索未知的谜题
  • 第5章 波函数的发现与认知
  • 第6章 打开未来之门的薛定谔方程
  • 第7章 著名的海森堡不确定性原理
  • 第8章 平行宇宙中的曼哈顿博士
  • 第三部分 原子的传奇世界
  • 第9章 原子是我们的好朋友
  • 第10章 或快或慢的原子核衰变
  • 第11章 太阳中心的核聚变反应
  • 第四部分 量子力学的神奇力量
  • 第12章 水火不相容的费米子
  • 第13章 如蜜蜂般团结的玻色子
  • 第五部分 伟大的技术与发明
  • 第14章 荧光材料和隐形墨水
  • 第15章 “死光”:天使还是魔鬼?
  • 第16章 半导体和二极管
  • 第17章 晶体管和闪存设备
  • 第18章 自旋电力学和硬盘驱动器
  • 第19章 X射线视力和核磁共振成像
  • 第六部分 开启未来世界
  • 第20章 量子计算机和量子通信
  • 第21章 太阳能电池和纳米技术
  • 后记
  • 致谢
  • 注释
  • 图片说明
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评分及书评

评分不足
1个评分
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    给这本书评了
    4.0

    最近看了第三本关于量子力学的书,结合对于三本书的思考,我总结了五个反直觉但又有趣的知识点。1、你不看月亮时,月亮还存在吗?这个问题是爱因斯坦曾经的提问。提出这个问题的缘由是因为量子具有叠加态,具体处于什么样的状态取决于量子是否被观测到。举个例子,一位客人来成都拜访我们,当我们去双流机场接这位客人,我们会发现他是坐飞机来的,当我们去成都东站接他,会发现他是坐动车来的。而当我们不去接他,他则实际上是同时坐了飞机和动车来的。这个反直觉的却又客观存在的特性就是量子的叠加态 —— 当我们不观测它时,它同时处于多种状态之下。王阳明在《传习录》里有这样一句话:“你未看此花时,此花与汝同归于寂;你来看此花时,此花颜色一时明白过来,便知此花不在你的心外。” 这个典型的唯心主义理论恰恰与量子的特性吻合:量子的实际状态,取决你是否观测它。与此相关的还有一个著名的实验,就是薛定谔的猫。2、万物皆为波粒二象性。也就是组成世间万物、包括组成你我的最小单位 —— 量子,都具备波粒二象性。它们既是连续的波,也是不连续的粒子,而且这两种属性同时存在。通俗来说,它就像五彩斑斓的黑,方方正正的圆,振聋发聩的沉默一样,从逻辑上无法成立,但它确确实实地存在。3、量子纠缠 —— 如同鬼魅的超距作用。假如两个粒子形成了量子纠缠,只要测量其中一方的状态,就能瞬间知道另一方此刻的状态,不管这两个粒子相隔多远。打个比方,假如拜登和岸田文雄是两个反向纠缠的粒子,把他俩分别放到冥王星和水星上面。假如拜登做了一个前滚翻,岸田文雄此时必然正在做后滚翻。但他俩到底在做什么动作,你得看了才知道。如果不看他们,他们就同时处于前滚翻和后滚翻两种状态,而只要看了其中一个,就能瞬间推断另一个此时在做什么。4、量子延迟 —— 未来决定过去。我们大多具备的常识是,现在的选择决定了未来的演变。而在量子世界中却存在相反的情况:未来的事实决定了过去的选择。在惠勒的量子延迟选择实验中,对光的双缝干涉进行了调整,得出了以下结论:在此时观测到的光子通过了哪条缝,决定了它在之前选择了哪条路线。简单来说,如果有人看到我在国庆登机出行,那么我才会在前几天买了机票。如果没有人看到我,那么我在前几天同时处于买了机票和没买机票两种状态中。也就是说,当我在出行被看到的一瞬间,影响了过去的我会选择是否买机票 —— 不是根据现有事实推断过去的情况,而是通过现有事实影响过去会怎么选择。可以说未来的我们影响了宇宙的过去或者历史。这个结论听起来很诡异,但是在量子世界中确实客观存在。5、暗物质 —— 可能存在的平行宇宙。人类当前科技所能观测到的所有物质 —— 包括恒星、行星、生命等等,只占宇宙内所有物质的质量的 1/6。也就是说宇宙中有 5 倍的物质是我们无法观测到,只能通过相对论和万有引力的理论体系确定它们客观存在的。这些暗物质遍布整个宇宙,甚至就在我们身边。有科学家猜测这些无法观测却又客观存在的物质体系,就是科幻文学中经常提到的平行宇宙。严格来说,暗物质不属于量子力学的范畴,但在不少关于天文学通识的书中,把对量子力学的研究作为探索暗物质的重要手段。这些反直觉的知识点虽然奇怪但并不意外。经典物理学的诞生只有三百多年,量子力学的诞生也仅有一百多年,而从宇宙大爆炸至今已足足有 138 亿年。我们当前的知识框架,还远远无法揭露这个世界的真实面貌。也许科学的尽头,真的是玄学。遇事不决,量子力学。

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