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量子概論:神奇的量子世界之旅 封面

量子概論:神奇的量子世界之旅

吳今培

2447人在讀
6.8萬字總字數
¥24.5定價

內容簡介

本書把一個奇妙的量子世界展示給讀者,內容涵蓋量子的誕生、波粒二象性、玻爾原子模型、物質波、矩陣力學、波動力學、測不準原理、量子疊加、量子糾纏等量子理論中引人入勝的內容,也介紹了量子信息、量子計算、量子通信等量子的最激動人心的新應用。本書與量子理論的專著不同,書中沒有鋪陳深奧的數學知識,因此,可以面向更爲廣泛的讀者。既可作爲一般讀者瞭解量子思想的普及讀物,也可作爲量子理論初學者和研究者的參考書。本書獻給所有對量子充滿好奇的讀者。

讀者書評

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上帝坐在天堂裏哈哈大笑😂因爲他隨手擲出了一個骰子,直徑僅有1米的100億分之一,卻被無數人類最偉大的物理學家們供奉在神壇上,百年來不斷披荊斬棘,開疆拓土。然而即使是這些最高階的智慧,至今依舊無法完全理解。 量子的鬼魅之處在於,它如同幽靈般的中間態或疊加態一一觀測也不對,不觀測也不對。當你知道它的位置時,就無法得知它的動態。而當你得知它的動態時,卻又無法知道他的位置。 量子力學出生於1900年12月14日,父親叫普朗克。此後爆發了兩次震動科學界的世紀論戰:愛因斯坦PK波爾,薛定諤單挑海登堡學派。物理大牛們個展平生絕學,大膽假設,小心求證,最後促成了量子力學的發展。 量子糾纏也許在未來能夠證明平行時空和親人間的心靈感應。根據力學矩陣也許能研發比核彈威力更強大的武器。 量子計算機也許能實現魔法縮地成寸一一使經典計算機原本需要幾百年才能計算出的結果驟然收縮到幾分鐘。甚至創造出永遠無法被竊取的密碼。想想都很興奮啊! 這本書用淺顯的語言解釋了燒腦的理論,還闡述了對未來的美好憧憬。另推薦同類作品:簡易版李淼《給孩子講量子力學》和進階版吉姆埃爾《神祕的量子生命》。

★★★★★

你可以不懂,但不能不瞭解。 在讀《量子理論》讀不懂才找到這本書《量子概論》。量子理論不是想懂,只是想了解,被人傳的神乎其神的量子力學是怎麼個情況,在小說中把量子力學吹得神乎其神,簡直是萬能的,想要什麼就有什麼…… 我讀過量子理論《量子概論》才瞭解,現有人類前沿量子力學以後是如果運用,比如,量子測不準原理,量子疊加態,量子糾纏,量子右旋左旋。 量子力學神奇之處在於:你不對粒子進行觀測,也就處於疊加態,你一觀測,它的這種疊加態就崩潰了,坍縮到一個唯一狀態(不是左旋右旋)。 當不觀察時,量子處於疊加態中,當觀察時,量子坍縮(左旋或右旋),比如你把一對粒子分開分別放在一個盒子裏,一個盒子放在地球,另一個放在火星或者放在銀河之外,當你打開放在地球盒子裏的粒子觀察,粒子瞬間坍縮爲,比如,左旋,那麼火星或銀河系之外的盒子裏的粒子你就會知道它是右旋。兩者好似沒有距離限制,只要你去觀察一個粒子,另一個瞬間察覺,立即做出反應,做出與你觀察粒子相對動作。因此,科學家稱這爲,測不準原理。 粒子最厲害的地方是,無視距離的感應,愛因斯坦稱“魔鬼般的超距作用”。 大家都知道光是最快的速度,但是,粒子比光速快1萬倍,這只是粒子的最低下限罷了。 因此,還有很多等待未來,等待科學家們探索發現我們微觀世界底層代碼,從而反推宇宙一切生命的祕密。

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從《上帝擲骰子嗎》過來的,這本可以說是它的精簡版,簡明扼要,對於大概瞭解量子物理學發展史還是很有用處。 量子的概念,由普朗克提出,愛因斯坦將量子的概念用於光的研究,於是有了光子的概念,波爾又將量子的概念引入原子模型的解釋,後面又發現電子、質子這些微觀粒子的特性也符合量子的概念,於是量子這個概念就成了表述各種微觀粒子的總概念,就像人這個概念表示人這一類別的總概念一樣。科學家們圍繞量子的各種特性,進行各種研究、驗證,發現了各種特性,比如量子的狀態的疊加性、不確定性原理、互補原理、糾纏性等等,就像研究人的哲學家政治家發現人具有貪財好色、見義勇爲等等特性一樣。不過到目前爲止,目前對於量子的解釋還衆多紛紜,沒有定論,儘管如此對它的各種應用已經開始了,在現在這個信息時代,尤其是關於它在通信方面的應用和計算方面的應用,潛力巨大,對於發展有很大的顛覆性潛力,應加大力度進行研究。

★★★★★

首先可以確定的是,這是諸多量子力學科普書中最好的一本,它非常通俗易懂又深入淺出地介紹了量子力學的各種性質及當前應用,尤其令人印象深刻的是,它沒有那些讓人煩惱的公式、方程以及論證過程,更沒有大量的專業術語,讀起來倍感輕鬆。 已知量子力學存在兩種描述方式:矩陣力學和波動力學,分別對應於海森堡表象和薛定諤表象,這兩種描述方式實際上是等價的。事實上,這兩種表述正好處於兩個極端,在它們中間還有其它的表述方式。數學家馮·諾依曼已經證明量子力學有無數種描述方式。矩陣力學是將狀態視作獨立於時間的矢量,將物理量視作隨時間變化的矩陣;而波動力學則是將狀態視作隨時間變化的波函數,將物理量視作獨立於時間的算符。 在量子力學中有一隻貓非常有名,那就是大名鼎鼎的薛定諤的貓。很顯然,這隻所謂的貓並不真實存在,它只是一種形象的說法,或是一個思想實驗,其實就是指量子的疊加態。在沒有觀測時,量子系統會同時處於兩種狀態,只有在實際觀測時,系統纔會塌縮成兩種狀態中的一種。換句話說,觀測或測量的行爲本身會使量子波函數發生塌縮從而成爲一個確定值。 讓人感到有些意外的是,還有另外一隻貓也正在進入人們的視野,好像以前從未聽到過它的名字,也許是由於過於孤陋寡聞。這就是讓人幾乎驚掉下巴的“量子柴郡貓”,看來這應該是一隻剛剛誕生不久的貓。 在經典物理學中,物體都有各種不同的屬性,如質量、體積等,正是由於這些屬性的存在,才能完整地認識和描述這些物體,也才能進一步研究其相互聯繫及運動規律。無論如何,物體的屬性與它們的本體是不可分離的。但微觀粒子世界裏的風景卻與此截然不同,微觀粒子的物理屬性(電子的電荷/自旋、光子的偏振等)可以與其本體相分離,這種現象被稱爲量子柴郡貓。這就意味着,粒子的基本性質可以脫離粒子本身而存在,也可以理解爲信息能在兩點之間傳遞而無需某種粒子作爲載體。這種現象的確非常令人震驚,實在讓人難以理解,但它也許揭示了粒子的非局域特性:量子的性質有時可能比其本身的存在更重要,也加深了人們對“物理實在”這一物理基本問題的認識。 按書中所述:微觀物理的“實在”既不是波,也不是粒子,真正的“實在”是量子態。微觀體系的實在性還表現在它的不可分離性上。量子力學把研究對象及其所處的環境看做一個整體,它不允許把世界看成是由彼此分離的、獨立的部分組成的。給人的感覺是要麼不存在什麼真正的物理實在,要麼微觀世界的實在顯得有些過於“虛無縹緲”。 更加讓人感到不可思議的是量子糾纏。所謂的量子糾纏是指一對粒子的屬性完全相反,比如一個粒子的自旋向上,則另一個粒子的自旋一定向下。當其中的一個粒子的屬性改變時,另一個粒子會立刻變成相反的屬性,無論距離多遠。就是說,兩個糾纏的粒子無論相隔多遠都會即時相互影響彼此的狀態和屬性,其瞬間變化的速度甚至可以超過光速。兩年前科學家曾經首次拍到量子糾纏的照片,從而再次證實了微觀世界的自然法則與宏觀世界的完全不同。 書中敘述量子糾纏的速度至少比光速高出四個數量級,即至少是光速的一萬倍。經過我國科學家的多次觀測和計算證實,量子糾纏的速度存在一個最下極限,即量子糾纏最低的速度極限爲光速的兩萬倍,而糾纏速度的上限則無法測定。因爲量子糾纏中間不存在任何介質或光子等傳輸粒子,所以量子糾纏並不傳遞任何信息,因此量子糾纏的超光速現象並不違反物理學定律。 突然間感覺糾纏速度這件事似乎可以類比於溫度。其實溫度的實質不過是指微觀粒子如原子或分子運動的劇烈程度,就是說粒子運動的越快溫度就越高,運動的越慢溫度就越低。所以它的最下極限是絕對零度(-273.15°C),即意味着物體內部的原子或分子的運動完全停止。但是不能確定溫度的最上限,太陽中心的溫度爲1500萬°C,而中子星內部的溫度超過60億°C。根據科學家的最新計算,宇宙中最高溫度有可能達到1.42億億億億度。 量子力學所展示的微觀世界的各種現象,不論是疊加、糾纏、還是塌縮,都無法用經典的物理學理論去解釋,也不能用一般正常的思維方式去領悟,但這些現象都是宇宙的真實面目,只是人類目前還無法恰當解讀而已。不管怎樣,伴隨着人類發現探索腳步的前行,人類必然越來越接近宇宙的真相,如時空的本質,物質的本質等等。也許只有量子力學纔是揭露和解釋世界的唯一一把鑰匙,但是這把鑰匙還不夠完美,還需要進一步發展和完善,期待人類在新量子革命的浪潮中能付出更多努力,同時也能收穫更多驚奇!

★☆☆☆☆

科普的比較低幼,量子力學在不斷的發展,以前的弄不清楚的概率在80年代後很多都解釋清楚了,整本書還是用上世紀30年代前,量子力學剛剛起步時候的觀點,那時候自然而然的很多爭議,比如薛定諤的毛,量子波粒二性等,如果讀者是上世紀30年代的人,這本科普無疑是優秀的 按照現在的人們對量子力學理解的深度來說,這本書無疑是矯揉造作,亂生是非的。對量子力學的現代發展一無所知,這也是很多網上視頻博主的通病,無視現代發展,一直在上世紀30年代轉來轉去。比如量子相干性的時間空間測度,上世紀80年代的富勒烯雙縫實驗,已經解釋清楚了例子間的相關性,在比如2025年中國科學家已經測出了時間的量子尺度。比如90年代的弦論已經在開始構想統一場模型了。 總體來說,就是材料太落後了,物理科普書,怎麼能這樣,給你科普上世紀的東西,搞的量子力學一百年都沒有發展一樣,很讓人痛心。

★★★★★

總的來講,寫的還是很好的,相比其他讀過書,這本書其實相對難一點,但是收穫也很大,包括科學上和哲學上。全書前半部分還是比較好理解的,後面需要一些專業知識(我也沒看懂)。建議先看一看相關的簡單一些的書籍再來看這本書!

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量子態的疊加性,糾纏性,相干性,量子的測不準,不可克隆,不可區分的六大特性:內容涵蓋量子的誕生、波粒二象性、玻爾原子模型、物質波、矩陣力學、波動力學、測不準原理、量子疊加、量子糾纏等量子理論中引人入勝的內容,也介紹了量子信息、量子計算、量子通信等量子的最激動人心的新應用。趣味可讀…

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時代最流行的一個詞,讓量子酷起來!

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⛳⛳20世紀初,👉🏼在物理學陽光燦爛的天空中漂浮著兩朵烏雲:1⃣️一朵是光以太問題;2⃣️另一朵是黑體輻射問題,它們成為經典物理學研究中遇到的難題。🤔正是這兩朵不起眼的烏雲,💎給世界帶來一場前所未有的狂風暴雨,驅散這兩朵烏雲,將會導致物理學的偉大新生。 🌈第一朵烏雲,最終導致了相對論革命的爆發。 🌈第二朵烏雲,最終導致了量子論革命的爆發。

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科學的盡頭是玄學,玄學的盡頭是量子力學,量子力學專攻微觀世界不確定性,連續性和糾纏性。與我們按部就班的經典物理世界背道而馳。量子力學也有規律,是人類對高等數學的突破和認知邊界的突圍。“讓量子酷起來。”

書籍信息

作者吳今培
出版社清華大學出版社
出版時間2019-05-01
ISBN9787302528364
分類科學技術-自然科學
格式EPUB
完結狀態連載中
章節數52