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从量子到宇宙——颠覆人类认知的科学之旅


从量子到宇宙——颠覆人类认知的科学之旅

作  者:高鹏

出 版 社:清华大学出版社

出版时间:2017年01月

定  价:45.00

I S B N :9787302452102

所属分类: 专业科技  >  自然科学  >  总论    

标  签:自然科学  总论  

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TOP内容简介

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。
【作者简介】
哈工大(威海)应用化学系教师,在哈工大读本科、硕士和博士。主讲《电化学原理》和《结构化学》两门课程已经十几年,主编了专业教材《电化学基础教程》,2013年由化学工业出版社出版。参与多项科研课题,发表科研论文20余篇,其中第一作者SCI最高影响因子6.2。
【媒体评论】
评论
【目录】

1 光的本性之争:光是粒子还是波? 001

1.1 惠更斯的波动学说 001

1.2 牛顿的粒子学说 002

1.3 杨氏双缝干涉实验 003

1.4 泊松的乌龙球 004

1.5 光就是电磁波 006

2 电磁波能量谜团:能量竟然不连续? 007

2.1 黑体辐射谜团 007

2.2 光电效应谜团 009

2.3 原子光谱谜团 010

2.4 石破天惊的量子化假设 011

3 量子化与连续性之辩 014

3.1 芝诺悖论:你能追上乌龟吗? 014

3.2 玄而又玄的无穷 015

3.3 时空是量子化的 017

3.4 运动是连续的吗? 017

3.5 量子化才是世界的本质 018

4 光的波粒二象性 020

4.1 爱因斯坦的光子理论 020

4.2 光子理论是牛顿粒子论的回马枪吗? 022

4.3 原子能量量子化与原子光谱 024

4.4 量子理论与光的本性 026

5 爱因斯坦的疑问:什么是光子? 028

5.1 光与电磁波:剪不断理还乱 028

5.2 波动光学与量子光学:为什么有两种? 030

5.3 光的偏振:光子也会思考吗? 031

5.4 光速不变:相对中的绝对 034

5.5 静止质量为零:有还是没有? 035

6 实物粒子的波粒二象性 038

6.1 德布罗意的惊人假设 038

6.2 实物粒子波动性的观察 041

6.3 实物粒子的双缝干涉实验 042

6.4 德布罗意波的应用 045

7 量子力学的建立 047

7.1 薛定谔的波动力学 047

7.2 概率构成的物质波 049

7.3 玻尔的对应原理 051

7.4 海森堡的矩阵力学 052

7.5 量子力学正式建立 054

7.6 概率论与决定论的争论:上帝掷骰子吗?056

8 单个粒子的波粒二象性 059

8.1 单个电子的双缝干涉实验 059

8.2 概率波与概率幅 061

8.3 观察电子的轨迹 065

8.4 跟人类捉迷藏的电子 067

9 量子力学正统解释:哥本哈根解释 068

9.1 不确定原理 068

9.2 互补原理 070

9.3 叠加态:人为测量竟如此重要? 072

9.4 波函数坍缩 076

附录量子计算机 077

10 神奇的量子隧道效应 079

10.1 隧道效应:穿墙而过不是梦 079

10.2 扫描隧道显微镜 081

11 独辟蹊径的路径积分 084

11.1 路径积分:所有路径求和 084

11.2 路径积分对双缝实验的解释 086

11.3 路径积分的广泛应用 088

11.4 费曼图:物理学家的看图说话 089

12 坚持决定论的隐变量理论 093

12.1 德布罗意的导波理论 093

12.2 玻姆的量子势理论 095

13 量子力学的其他解释 098

13.1 意识论:我思故我在? 098

13.2 热力学不可逆过程 099

13.3 退相干理论 100

13.4 GRW理论 101

13.5 多世界理论:人人都能创造平行宇宙 102

14 人类和光子的博弈 106

14.1 单光子偏振实验 106

14.2 单光子广角干涉实验 108

14.3 单光子延迟选择实验 110

14.4 量子擦除实验 113

15 幽灵般的超距作用:纠缠态之谜 115

15.1 玻尔与爱因斯坦过招 115

15.2 EPR佯谬:纠缠态登场 119

15.3 纠缠态的实验证明 120

15.4 GHZ三粒子纠缠 124

15.5 量子隐形传态: 超空间传送能实现吗?125

16 原子内部的世界 128

16.1 古人的物质组成观点 128

16.2 原子论的胜利 129

16.3 原子还不是最小 130

16.4 原子内部结构 132

16.5 原子结构的初期模型 134

16.6 电子云:电子在哪儿? 136

16.7 电子云节面之谜 139

16.8 电子的自旋 140

16.9 电子自旋之谜 142

17 组成世界的基本粒子 145

17.1 物质的镜像:反物质 145

17.2 宇宙隐形人:中微子 148

17.3 世界的基石:夸克 149

17.4 世界的基石:轻子 152

17.5 四种基本力和力的传递粒子 153

17.6 上帝粒子:希格斯粒子 156

17.7 标准模型 157

附录高速粒子对狭义相对论的检验 158

18 宏观量子现象:玻色–爱因斯坦凝聚 161

18.1 费米子与玻色子 161

18.2 泡利不相容原理 163

18.3 玻色.爱因斯坦凝聚 165

18.4 液氦超流现象 168

19 量子场论 171

19.1 场与粒子的统一 171

19.2 粒子的产生与转化 172

19.3 真空里隐藏的奥秘 174

19.4 再析费曼图:时间能倒流吗? 177

19.5 量子电动力学:精确度惊人的预测 180

19.6 量子色动力学:夸克禁闭 182

20 超弦理论:万物至理? 183

20.1 统一理论的探索 183

20.2 宇宙的琴弦:超弦理论 185

20.3 M理论:终极理论? 188

20.4 平行宇宙 190

附录是否存在交叉宇宙? 191

21 宇宙大爆炸 193

21.1 膨胀的宇宙 193

21.2 广义相对论与宇宙学 196

21.3 宇宙理论的发展 199

21.4 宇宙的演化 202

21.5 恒星的演化 204

21.6 暗物质与暗能量之谜 208

21.7 时空的颤抖:引力波 210

后记 215

参考文献 217

谁要是不为量子理论感到震惊,那就是因为他还不了解量子理论。

——尼尔斯·玻尔

我想我可以相当有把握地说,没有人能理解量子力学。

——理查德·费曼

TOP作者简介

哈工大(威海)应用化学系教师,在哈工大读本科、硕士和博士。主讲《电化学原理》和《结构化学》两门课程已经十几年,主编了专业教材《电化学基础教程》,2013年由化学工业出版社出版。参与多项科研课题,发表科研论文20余篇,其中第一作者SCI最高影响因子6.2。
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【目录】

1 光的本性之争:光是粒子还是波? 001

1.1 惠更斯的波动学说 001

1.2 牛顿的粒子学说 002

1.3 杨氏双缝干涉实验 003

1.4 泊松的乌龙球 004

1.5 光就是电磁波 006

2 电磁波能量谜团:能量竟然不连续? 007

2.1 黑体辐射谜团 007

2.2 光电效应谜团 009

2.3 原子光谱谜团 010

2.4 石破天惊的量子化假设 011

3 量子化与连续性之辩 014

3.1 芝诺悖论:你能追上乌龟吗? 014

3.2 玄而又玄的无穷 015

3.3 时空是量子化的 017

3.4 运动是连续的吗? 017

3.5 量子化才是世界的本质 018

4 光的波粒二象性 020

4.1 爱因斯坦的光子理论 020

4.2 光子理论是牛顿粒子论的回马枪吗? 022

4.3 原子能量量子化与原子光谱 024

4.4 量子理论与光的本性 026

5 爱因斯坦的疑问:什么是光子? 028

5.1 光与电磁波:剪不断理还乱 028

5.2 波动光学与量子光学:为什么有两种? 030

5.3 光的偏振:光子也会思考吗? 031

5.4 光速不变:相对中的绝对 034

5.5 静止质量为零:有还是没有? 035

6 实物粒子的波粒二象性 038

6.1 德布罗意的惊人假设 038

6.2 实物粒子波动性的观察 041

6.3 实物粒子的双缝干涉实验 042

6.4 德布罗意波的应用 045

7 量子力学的建立 047

7.1 薛定谔的波动力学 047

7.2 概率构成的物质波 049

7.3 玻尔的对应原理 051

7.4 海森堡的矩阵力学 052

7.5 量子力学正式建立 054

7.6 概率论与决定论的争论:上帝掷骰子吗?056

8 单个粒子的波粒二象性 059

8.1 单个电子的双缝干涉实验 059

8.2 概率波与概率幅 061

8.3 观察电子的轨迹 065

8.4 跟人类捉迷藏的电子 067

9 量子力学正统解释:哥本哈根解释 068

9.1 不确定原理 068

9.2 互补原理 070

9.3 叠加态:人为测量竟如此重要? 072

9.4 波函数坍缩 076

附录量子计算机 077

10 神奇的量子隧道效应 079

10.1 隧道效应:穿墙而过不是梦 079

10.2 扫描隧道显微镜 081

11 独辟蹊径的路径积分 084

11.1 路径积分:所有路径求和 084

11.2 路径积分对双缝实验的解释 086

11.3 路径积分的广泛应用 088

11.4 费曼图:物理学家的看图说话 089

12 坚持决定论的隐变量理论 093

12.1 德布罗意的导波理论 093

12.2 玻姆的量子势理论 095

13 量子力学的其他解释 098

13.1 意识论:我思故我在? 098

13.2 热力学不可逆过程 099

13.3 退相干理论 100

13.4 GRW理论 101

13.5 多世界理论:人人都能创造平行宇宙 102

14 人类和光子的博弈 106

14.1 单光子偏振实验 106

14.2 单光子广角干涉实验 108

14.3 单光子延迟选择实验 110

14.4 量子擦除实验 113

15 幽灵般的超距作用:纠缠态之谜 115

15.1 玻尔与爱因斯坦过招 115

15.2 EPR佯谬:纠缠态登场 119

15.3 纠缠态的实验证明 120

15.4 GHZ三粒子纠缠 124

15.5 量子隐形传态: 超空间传送能实现吗?125

16 原子内部的世界 128

16.1 古人的物质组成观点 128

16.2 原子论的胜利 129

16.3 原子还不是最小 130

16.4 原子内部结构 132

16.5 原子结构的初期模型 134

16.6 电子云:电子在哪儿? 136

16.7 电子云节面之谜 139

16.8 电子的自旋 140

16.9 电子自旋之谜 142

17 组成世界的基本粒子 145

17.1 物质的镜像:反物质 145

17.2 宇宙隐形人:中微子 148

17.3 世界的基石:夸克 149

17.4 世界的基石:轻子 152

17.5 四种基本力和力的传递粒子 153

17.6 上帝粒子:希格斯粒子 156

17.7 标准模型 157

附录高速粒子对狭义相对论的检验 158

18 宏观量子现象:玻色–爱因斯坦凝聚 161

18.1 费米子与玻色子 161

18.2 泡利不相容原理 163

18.3 玻色.爱因斯坦凝聚 165

18.4 液氦超流现象 168

19 量子场论 171

19.1 场与粒子的统一 171

19.2 粒子的产生与转化 172

19.3 真空里隐藏的奥秘 174

19.4 再析费曼图:时间能倒流吗? 177

19.5 量子电动力学:精确度惊人的预测 180

19.6 量子色动力学:夸克禁闭 182

20 超弦理论:万物至理? 183

20.1 统一理论的探索 183

20.2 宇宙的琴弦:超弦理论 185

20.3 M理论:终极理论? 188

20.4 平行宇宙 190

附录是否存在交叉宇宙? 191

21 宇宙大爆炸 193

21.1 膨胀的宇宙 193

21.2 广义相对论与宇宙学 196

21.3 宇宙理论的发展 199

21.4 宇宙的演化 202

21.5 恒星的演化 204

21.6 暗物质与暗能量之谜 208

21.7 时空的颤抖:引力波 210

后记 215

参考文献 217

谁要是不为量子理论感到震惊,那就是因为他还不了解量子理论。

——尼尔斯·玻尔

我想我可以相当有把握地说,没有人能理解量子力学。

——理查德·费曼

TOP目录

1 光的本性之争:光是粒子还是波 001

1.1 惠更斯的波动学说 001

1.2 牛顿的粒子学说 002

1.3 杨氏双缝干涉实验 003

1.4 泊松的乌龙球 004

1.5 光就是电磁波 006

2 电磁波能量谜团:能量竟然不连续 007

2.1 黑体辐射谜团 007

2.2 光电效应谜团 009

2.3 原子光谱谜团 010

2.4 石破天惊的量子化假设 011

3 量子化与连续性之辩 014

3.1 芝诺悖论:你能追上乌龟吗 014

3.2 玄而又玄的无穷 015

3.3 时空是量子化的 017

3.4 运动是连续的吗 017

3.5 量子化才是世界的本质 018

4 光的波粒二象性 020

4.1 爱因斯坦的光子理论 020

4.2 光子理论是牛顿粒子论的回马枪吗 022

4.3 原子能量量子化与原子光谱 024

4.4 量子理论与光的本性 026

5 爱因斯坦的疑问:什么是光子 028

5.1 光与电磁波:剪不断理还乱 028

5.2 波动光学与量子光学:为什么有两种 030

5.3 光的偏振:光子也会思考吗 031

5.4 光速不变:相对中的绝对 034

5.5 静止质量为零:有还是没有 035

6 实物粒子的波粒二象性 038

6.1 德布罗意的惊人假设 038

6.2 实物粒子波动性的观察 041

6.3 实物粒子的双缝干涉实验 042

6.4 德布罗意波的应用 045

7 量子力学的建立 047

7.1 薛定谔的波动力学 047

7.2 概率构成的物质波 049

7.3 玻尔的对应原理 051

7.4 海森堡的矩阵力学 052

7.5 量子力学正式建立 054

7.6 概率论与决定论的争论:上帝掷骰子吗056

8 单个粒子的波粒二象性 059

8.1 单个电子的双缝干涉实验 059

8.2 概率波与概率幅 061

8.3 观察电子的轨迹 065

8.4 跟人类捉迷藏的电子 067

9 量子力学正统解释:哥本哈根解释 068

9.1 不确定原理 068

9.2 互补原理 070

9.3 叠加态:人为测量竟如此重要 072

9.4 波函数坍缩 076

附录量子计算机 077

10 神奇的量子隧道效应 079

10.1 隧道效应:穿墙而过不是梦 079

10.2 扫描隧道显微镜 081

11 独辟蹊径的路径积分 084

11.1 路径积分:所有路径求和 084

11.2 路径积分对双缝实验的解释 086

11.3 路径积分的广泛应用 088

11.4 费曼图:物理学家的看图说话 089

12 坚持决定论的隐变量理论 093

12.1 德布罗意的导波理论 093

12.2 玻姆的量子势理论 095

13 量子力学的其他解释 098

13.1 意识论:我思故我在 098

13.2 热力学不可逆过程 099

13.3 退相干理论 100

13.4 GRW理论 101

13.5 多世界理论:人人都能创造平行宇宙 102

14 人类和光子的博弈 106

14.1 单光子偏振实验 106

14.2 单光子广角干涉实验 108

14.3 单光子延迟选择实验 110

14.4 量子擦除实验 113

15 幽灵般的超距作用:纠缠态之谜 115

15.1 玻尔与爱因斯坦过招 115

15.2 EPR佯谬:纠缠态登场 119

15.3 纠缠态的实验证明 120

15.4 GHZ三粒子纠缠 124

15.5 量子隐形传态: 超空间传送能实现吗125

16 原子内部的世界 128

16.1 古人的物质组成观点 128

16.2 原子论的胜利 129

16.3 原子还不是最小 130

16.4 原子内部结构 132

16.5 原子结构的初期模型 134

16.6 电子云:电子在哪儿 136

16.7 电子云节面之谜 139

16.8 电子的自旋 140

16.9 电子自旋之谜 142

17 组成世界的基本粒子 145

17.1 物质的镜像:反物质 145

17.2 宇宙隐形人:中微子 148

17.3 世界的基石:夸克 149

17.4 世界的基石:轻子 152

17.5 四种基本力和力的传递粒子 153

17.6 上帝粒子:希格斯粒子 156

17.7 标准模型 157

附录高速粒子对狭义相对论的检验 158

18 宏观量子现象:玻色–爱因斯坦凝聚 161

18.1 费米子与玻色子 161

18.2 泡利不相容原理 163

18.3 玻色.爱因斯坦凝聚 165

18.4 液氦超流现象 168

19 量子场论 171

19.1 场与粒子的统一 171

19.2 粒子的产生与转化 172

19.3 真空里隐藏的奥秘 174

19.4 再析费曼图:时间能倒流吗 177

19.5 量子电动力学:精确度惊人的预测 180

19.6 量子色动力学:夸克禁闭 182

20 超弦理论:万物至理 183

20.1 统一理论的探索 183

20.2 宇宙的琴弦:超弦理论 185

20.3 M理论:终极理论 188

20.4 平行宇宙 190

附录是否存在交叉宇宙 191

21 宇宙大爆炸 193

21.1 膨胀的宇宙 193

21.2 广义相对论与宇宙学 196

21.3 宇宙理论的发展 199

21.4 宇宙的演化 202

21.5 恒星的演化 204

21.6 暗物质与暗能量之谜 208

21.7 时空的颤抖:引力波 210

后记 215

参考文献 217

谁要是不为量子理论感到震惊,那就是因为他还不了解量子理论。

——尼尔斯·玻尔

我想我可以相当有把握地说,没有人能理解量子力学。

——理查德·费曼

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装  帧:平装-胶订

页  数:219

开  本:16开

纸  张:胶版纸

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