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　　量子力学，是二十世纪最重要的物理理论，也是最扑朔迷离的一门学问。它颠覆牛顿力学，和我们对事物的一般认知不同，但它却能完美解释许多古典力学无法说明的现象。本书透过拟人化的薛家小猫，以浅显易懂的叙述方式、精彩的比喻，以及生动扼要的图示，将量子力学里最基础、也最难充分掌握的概念一此讲清楚、说明白。你将会发现微观的世界竟是如此奇妙！

　　除此之外，本书最后一章还介绍量子力学如何被运用，包括：在原子大小的范围内作结构的控制，制造出临界温度高的超导体、兼具磁铁与超导体等复合性质的新机能材料，以及有用的新元件；大幅提高硬碟储存资讯密度；制造高速且容量大的记忆体；制造能同时并列执行许多计算的量子电脑；未来更可望制造出超高速电脑。

　　量子力学丰富了我们的生活，却也留下诸如原子弹的负面产物。如何好好利用这项利器，不能只倚赖科学家埋头钻研及其道德自律，而得靠全人类的睿智。第一步，就从「了解什么是量子力学」开始！

本书特色

　　以简单易懂的文字，清楚的图解，说明深奥的量子力学知识。

作者简介

椎木一夫

　　1971年取得庆应大学工学硕士后，同年，进入日立制作所中央研究所（The Central Research Laboratory of Hitachi, Ltd.）从事研究工作。取得庆应大学工学博士后，于1993年受聘为庆应大学理工学院副教授，次年便升任教授。着作有《给工学院学生的量子力学》等书。

译者简介

朱丽真

　　自由工作者，辅仁大学化学系毕业，日本筑波大学环境科学研究所硕士。喜欢工作、旅行、登山。日文是年轻困顿时的一条线索，沿路走来意外发现许多生命里的可能性，是到目前为止所做过最好的投资。

前言

第一章　不问Why，问How
1.从日常世界进入量子力学的世界
2.古典力学的胜利
3.电与磁
4.把牛顿力学踢到一边去
5.不问Why，问How，然后是What
专栏1：量子力学的价值观

第二章　先来看光的问题
1.古典力学的破绽来自光的问题
2.量子力学－－开始是产官学界的共同计画？
3.黑体辐射问题
4.何谓波？
5.光是粒子吗？
专栏2：发掘的才能

第三章　波与粒子的二元性
1.光是波，也是粒子
2.自然界的借贷也有基本单位
3.数位世界－－量子是什么？
4.普朗克假设的意义
5.货币的单位就是普朗克常数
专栏3：创造性的工作需要水平思考法

第四章　量子力学家族
1.何谓电子？
2.德布罗意的逆向思考
3.电子是粒子，也是波
4.量子力学家族的名字里都有「on」
5.如何同时表现出是粒子，也是波的性质？
专栏4：物理学与音乐

第五章　直觉的波动力学
1.薛丁格方程式
2.波动函数的值的平方代表什么意思？
3.波动函数的解释
4.波包的缩併
5.测量问题的解答
专栏5：隐变数

第六章　量子力学的奇幻世界
1.两个量不可置换
2.何谓算符？
3.进退两难的测不准原理
4.摄氏零下273度的零点振动
5.神奇的穿隧效应
专栏6：分析性的思考

第七章　悖论
1.薛丁格的灾难∕爱因斯坦的抵抗
2.薛丁格的猫
3.平行的世界
4.量子力学式的「扭曲」方法
5.量子国的犯人
专栏7：魏格纳的友人

第八章　电脑应用了矩阵力学
1.薛丁格王国与波耳联邦的战争
2.何谓矩阵？
3.矩阵力学
4.电脑很懂矩阵
5.包矢＋括矢＝一个完整的括弧
专栏8：物理学家与数学家

第九章　粒子不可分辨
1.不可分辨性
2.电子计分板理论
3.如果无法分辨粒子的话……
4.玻色子与费米子
5.电子是费米子
专栏9：不可分辨性之谜

第十章　原子的世界
1.欢迎进入微观世界
2.原子的结构
3.电子的住址
4.核分裂
5.核融合
专栏10：日本的原子弹研究

第十一章　相对论量子力学
1.四次元的世界
2.狄拉克方程式
3.驴子电子
4.基本粒子的世界
5.基本粒子家族
专栏11：磁单极子

第十二章　现代炼金术
1.现代炼金术
2.不可思议的超流体
3.超导现象
4.超导城市
5.磁矩
6.电晶体
7.电脑的机制
8.小型大容量硬碟
9.终极的记忆体－－MRAM
10.约瑟夫森电脑
11.量子电脑
专栏12：许诺一个更美好的未来

索引

前言
我是一只猫，我的主人是叫做薛丁格的理论物理学家，所以人们又叫我薛家小猫。有些人不知道是太忙、还是太懒，也叫我薛小猫。算了，怎么叫我都可以。我现在住在量子国里，常常怀念躺在母亲温暖怀抱中听到的古典力学的故事，像是……

咦？大家比较有兴趣我现在待的这个国家的故事？可是在那之前，先听我讲一些以前的故事吧。

我会到这个国家，是因为遇到了普朗克先生。那是一百年前的事啰。那天他从鼓风炉附近的旧建筑走出来，一边逗着我口中一边念念有词地说，「还是搞不懂光子啊」。

没想到他的这句话在后来引发了很大的影响，让我踏上了远赴量子国的旅程。

量子国是一个不可思议的地方。我最喜欢吃鲭鱼了，主人每天都会为我买两条鱼，我都是吃得精光。但是早餐吃一条鱼嫌不饱，吃两条又消化不良。量子国里，似乎不卖1.7条鱼。母亲说以前还有卖1.7条鱼的小贩，所以数位世界还真是伤脑筋啊。

有一天发生了这样的一件事。我跳上一堵砖墙，并朝主人房间开了小缝的窗户跳了过去，没想到我真的穿过了不可能穿过的细缝进到主人房里。原来我是猫也是波啊。

又有一天我出门散步，发现就在稍早还玩在一起的光子正坐在公园的长椅上。她将我抱起放在膝上，安静地摸着我的头。我舒服的微闭眼睛、轻轻抬起头，就看到光子从远处走来。玻色家的小孩都长一个模样，完全分不出谁是谁，实在令人困扰。

在这个国家连做的梦都很奇怪哟。我总梦到远方还有一个我，就像照镜子一样，我举起右手，对方也会举起左手，靠近看，就感觉有一股怪力要拉着我更靠近。还来不及问，「你是谁？」「我是反薛小猫」的对话，我们就合而为一，变成光，然后消失，接着我就醒了。

研究这个奇妙国家的我家主人很辛苦喔。

有一阵子我听到前来探视生病主人的波耳先生与主人的对话，「波动函数表现的是实体，」我的主人这么说，「别开玩笑了，波动函数表现的是机率，我们哥本哈根学派的人都这么认为。」波耳先生说。然后蹲坐在病房角落打瞌睡的我，突然就被主人一把拎起放进了一个箱子里。

他们要做猜测箱子打开时我是生是死的实验。波耳先生说箱子打开的瞬间，我会是半生半死的状态，我家主人则争辩说不可能有那种状态。最可怜的就是我了，他们都不在乎我的感受。不过多亏了这个实验让我的名气大增。

虽然不可思议的事情一箩筐，但是我在量子国里可是过得很舒适，还打算待久一点。那么，就让我来为您介绍这个国家吧！

薛小猫的代言人 椎木一夫

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找能够帮助我构建一个关于宇宙运行基本规律的全面理解的书籍，而量子力学无疑是其中至关重要的一环。《图解量子力学》这个书名，让我产生了一种期待，一种关于“可视化”科学知识的期待。我希望能从这本书中获得对量子现象的直观感受，而不是仅仅停留在概念的字面理解。我希望它能描绘出量子世界的“怪诞”图景，例如，如何形象地展示不确定性原理，让读者明白为什么我们无法同时精确测量一个粒子的位置和动量。关于量子纠缠，我期待能够看到能够可视化“幽灵般的超距作用”的插图，也许是一种能够展示两个纠缠粒子状态关联性的图示。此外，对于量子计算和量子通信等新兴技术，《图解量子力学》是否能够提供一些关于其底层量子原理的生动解释，也是我非常感兴趣的。我希望它能够通过图例，帮助我理解量子比特（qubit）是如何存储和处理信息的，以及量子密钥分发（QKD）为何能够实现理论上的绝对安全。如果这本书能够将那些复杂的量子概念，如量子叠加、量子测量、量子退相干等，通过精心设计的图解，转化为易于理解的视觉语言，那么它将极大地拓宽我的视野，让我能够更深刻地体会到量子力学在现代科学和技术发展中的基石作用。

评分☆☆☆☆☆

近期，我一直在关注关于科学哲学以及科学方法论方面的一些讨论，特别是那些涉及到基础物理学革命的书籍。《图解量子力学》这个名字，让我联想到了一种将抽象概念转化为具体意象的尝试，这正是科学理解的关键所在。我设想，这本书应该能够呈现出量子力学发展过程中，那些颠覆经典物理学认知的关键实验和思想实验。例如，双缝实验的图解，是否能清晰地展示出电子在通过双缝时所表现出的干涉条纹，从而揭示其波动性？我期望看到能够可视化“测量问题”的插图，展示观察行为如何影响微观系统的状态，从而引出波函数坍缩的概念。对于量子力学中存在的各种诠释（如哥本哈根诠释、多世界诠释等），我希望能看到一些能够区分它们核心观点的图示，让读者能大致理解这些哲学层面的争论。我特别关注的是，这本书是否能够通过其“图解”的方式，帮助我理解量子力学的概率性本质，以及这种概率性与经典物理学的确定性之间的根本区别。如果它能清晰地描绘出量子世界“不确定”的根源，以及科学家们如何在这种不确定性中寻找规律，那么它将是一本非常有价值的书。

评分☆☆☆☆☆

我一直对物理学怀有浓厚的兴趣，但坦白说，量子力学这个领域总是让我望而却步。那些抽象的概念、反直觉的现象，还有层出不穷的数学公式，都像一道道高墙，将我挡在门外。最近在书架上偶然翻到一本《图解量子力学》，被它清晰的标题吸引住了。我原本期待的是一本能用图画和简单的语言解释那些深奥理论的书，能够帮助我跨越理解的鸿沟，至少能对量子世界的奇妙有个初步的认识。我希望能从这本书里看到微观粒子是如何表现得如此“不像话”的，比如为什么一个粒子可以同时出现在多个地方（叠加态），或者两个遥远的粒子之间又能瞬间产生某种神秘的联系（量子纠缠）。我渴望理解海森堡不确定性原理到底意味着什么，以及薛定谔的猫这个著名的思想实验背后所揭示的量子世界的诡异。更重要的是，我希望这本书能描绘出这些理论是如何被科学家们一步步发现和验证的，那些伟大的思想家们是如何克服困难，最终打开了通往量子世界的大门。如果这本书能够让我不再对量子力学感到畏惧，甚至能激发起我进一步探索的欲望，那它就是一本非常成功的入门读物了。我尤其期待它能在概念的解释上做到深入浅出，避免过于冗长的理论推导，而是通过生动的图示和形象的比喻，将那些抽象的概念具象化，让读者能够真正“看懂”量子力学的魅力所在。

评分☆☆☆☆☆

我最近正在深入研究不同学科交叉领域的最新进展，尤其是那些正在重塑我们对世界认知的基础科学。《图解量子力学》这本书名，听起来就带有一种引人入胜的意味，暗示着一种将复杂理论视觉化的尝试。我设想，这本书应该不仅仅是文字的堆砌，更应该是一次视觉上的盛宴。我想象着书中会出现大量精美的插图，它们不仅仅是为了装饰，更是为了充当理解抽象概念的“桥梁”。例如，在解释波粒二象性时，我期待看到能够直观展示光子或电子既表现出波动性又表现出粒子性的图示。关于量子态的叠加，我期望能看到能够形象化“同时存在”状态的图形，也许是某种概率分布图，或者是一种巧妙的意象。而对于量子隧道效应，我希望看到能够生动描绘粒子“穿墙而过”的动画式插图，能够解释为什么在经典物理学中看似不可能的现象，在量子世界却能发生。除此之外，我还对这本书如何呈现量子力学的数学框架感到好奇。虽然我并不期望这本书会像一本专业的教科书那样给出详尽的数学推导，但我希望它能通过图表和可视化的方式，勾勒出量子力学核心数学工具（如狄拉克符号、希尔伯特空间等）的几何意义和物理含义，让读者对其“长什么样子”有一个大致的感知，而不是仅仅停留在抽象的符号层面。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够用最简洁、最直观的方式解释复杂事物的内容非常着迷。《图解量子力学》这个书名，立刻就吸引了我，因为我渴望的是一种能够“看懂”量子世界的体验，而不是被一堆公式和术语淹没。我设想，这本书会用大量精心绘制的插图来分解那些看似神秘的量子现象。比如，在解释玻尔模型时，我期望看到原子核周围的电子轨道用形象的线条描绘出来，甚至能够动态地展示电子跃迁的过程。对于量子纠缠，我希望能看到一种巧妙的图示，能够形象地表现出两个粒子之间那种“心有灵犀”般的关联，即使相隔遥远也能瞬间同步。我特别想了解，这本书是如何用图解的方式来展示量子场论的，例如，如何可视化基本粒子的产生和湮灭，以及它们之间相互作用的媒介。我希望它能够通过生动的图像，让我们触摸到那些构成宇宙最基本单元的“虚粒子”和“场”。此外，对于量子力学在现代技术中的应用，比如激光、半导体和核磁共振成像，我希望能看到相关的图解，展示量子原理是如何转化为实际应用的，从而让我更深刻地理解量子世界并非只是理论上的抽象，而是与我们的现实生活息息相关的。