零基礎量子力學！史詩般壯麗的量子論發展史：雙狹縫實驗×普朗剋常數×薛丁格的貓×精密測量×資訊加密，從假設開端到未來發展，量子力學主宰人類社會 pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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吳今培

圖書標籤:

量子力學
物理學
科普
雙狹縫實驗
薛丁格的貓
量子資訊
普朗剋常數
科學史
精密測量
未來科技

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具體描述

愛因斯坦：「親愛的，上帝不擲骰子！」
波耳：「愛因斯坦，別去指揮上帝應該怎麼做！」

機率就是這麼無緣無故，隨機就是這麼無因無果
不僅能解釋微小事物，量子定律也能解釋現實世界的一切

量子力學如何產生？量子世界的神奇之處？
大自然的真實麵貌？量子力學顛覆人類認知？
雙狹縫乾涉實驗如何揭示量子力學最深刻的奧祕？
電腦、通訊、人工智慧……最新量子應用本書通通都有！

　　▎錯綜複雜、迷霧重重，量子力學所描繪的世界
　　•在量子世界，如果你不看月亮，
　　月亮就隻按一定的「機率」掛在天空！

　　•在量子世界，光似粒子，也似波，錶現齣「雙重人格」，
　　將兩種截然不同的東西統一在一個物理客體，性質如此詭異！

　　•在量子世界，粒子有點像「孫悟空」，
　　拔一根猴毛，一吹之後，孫悟空就會齣現在很多地方！

　　•在量子世界，粒子就像精通穿牆術的「嶗山道士」，
　　能夠輕易穿過厚厚的牆而毫髮無損！

　　•在量子世界，一對同源粒子就像一對「雙胞胎」，
　　無須任何溝通，即使相距百萬光年，也能感知彼此狀態的變化！

　　➔不同於古典力學的嶄新物理觀念？本書讓你真正理解！
　　◎機率統計的概念
　　微觀世界的未來是不確定的，我們永遠無法知道微觀粒子準確的動態數據，隻能基於機率的方法去預言。

　　◎世界本質是量子化的
　　微觀世界是不連續的，它可能更像一片沙漠，遠看是連在一起的，走近纔發現，它是由一粒一粒的細沙所構成。

　　◎波粒二象性的物質觀
　　微觀物質具有「雙重人格」，它既是粒子，又是波，將兩種性質截然不同的東西統一到一個物理客體。

　　➔如何應用量子力學造福人類？本書帶你親身體驗！
　　◎突齣量子力學的核心思想，以此為主線貫穿於全書，從而給齣瞭量子力學的清晰脈絡，嚮讀者立體地展現量子思想的全貌。

　　◎力求對所講述的問題盡可能給齣數學之外的物理意義，使讀者從零開始讀懂量子力學，逐漸認識一個完全陌生的世界，並真正窺見它的神祕和美麗。

　　◎注重科普性及應用性，科學屬於人類的共同事業，科學的威力在於普及和創新，科學理論從來都不會停留在紙上，隻有經過廣泛的普及和應用，纔會推動人類文明的進步。

本書特色

　　本書以平實易懂的語言介紹瞭貫穿整個20世紀的量子思想革命，嚮讀者完整地展示瞭大自然神祕的量子本性。全書沒有鋪陳深奧的數學知識，重在思維的貫通，不僅可以作為一般讀者瞭解量子思想的普及讀物，也可以作為量子理論初學者和研究者的參考書。

好的，以下是一本關於量子力學發展的書籍簡介，其中不包含您提到的書名和具體內容： --- 《微觀世界的奇異法則：一場跨越世紀的物理學革命》簡介自人類開始仰望星空、探索世界以來，我們便渴望理解自然界最深層的奧秘。19世紀末，經典物理學的宏偉殿堂似乎已臻完美，牛頓的力學定律和麥剋斯韋的電磁理論完美地描繪瞭宏觀世界的運行規律。然而，當物理學傢將目光投嚮原子與亞原子粒子的微觀領域時，一個前所未有的迷宮展現在眼前。經典物理學的工具在此處徹底失靈，一係列令人睏惑的實驗現象——黑體輻射的“紫外災難”、光電效應的突變、原子光譜的離散性——無一不在宣告著一個新時代的到來。本書將帶領讀者穿越時空，親曆這場深刻改變人類對實在理解的物理學革命。這不是一本枯燥的教科書，而是一部充滿思辨與探索精神的史詩，講述瞭那些大膽的先驅者如何挑戰傳統觀念，最終揭示瞭支配微觀世界的奇特法則。第一幕：理論的萌芽與突破故事始於世紀之交，物理學界的一場小小“烏雲”。本書將深入解析馬剋斯·普朗剋（Max Planck）如何為瞭調和理論與實驗，被迫提齣瞭一個革命性的假設：能量是以不連續的“量子”形式發射和吸收的。這一看似微小的數學修正，卻猶如投入平靜湖麵的一顆石子，激起瞭巨大的漣漪。隨後，愛因斯坦（Albert Einstein）的齣現將“量子”概念從一個純粹的數學工具提升到瞭物理實在的高度。通過對光電效應的精彩解釋，他確立瞭光的粒子性——光子（Photon）的存在。我們不僅會探討這些奠基性的實驗是如何進行的，更會剖析當時物理學界對這種“不連續性”的抵觸與震撼。第二幕：波粒二象性的衝突與融閤隨著研究的深入，物理學傢們發現，光的行為既像波又像粒子，這種矛盾引發瞭更深層次的思考。路易·德布羅意（Louis de Broglie）大膽地提齣，如果光具有粒子性，那麼物質粒子，如電子，是否也應具有波動性？這一猜想得到瞭實驗的驗證，物理世界的基本構成要素——物質——也被賦予瞭雙重身份。本書將詳盡闡述這一核心概念如何顛覆瞭我們對粒子軌跡的傳統認知。如果粒子同時是波，那麼我們該如何描述它的運動？隨後的理論發展，尤其是埃爾溫·薛定諤（Erwin Schrödinger）和維爾納·海森堡（Werner Heisenberg）分彆發展齣的波動方程和矩陣力學，標誌著成熟量子力學的誕生。這些數學工具以全新的方式描述瞭粒子的狀態和演化，但其物理圖像卻令人費解。第三幕：概率的幽靈與實在的本質量子力學的數學結構是令人驚嘆的，但其內在的哲學含義卻引發瞭自牛頓時代以來最激烈的爭論。本書將聚焦於量子力學中“測量”的中心地位。當係統處於多種可能狀態的疊加態時，隻有在被觀測的一瞬間，係統纔會“坍縮”到一個確定的狀態。這種隨機性和不確定性，特彆是海森堡提齣的不確定性原理，直接挑戰瞭決定論——物理學賴以生存的基石。讀者將跟隨玻爾（Niels Bohr）與愛因斯坦之間著名的世紀辯論，探討“定域性”、“實在性”以及“上帝是否擲骰子”等深刻的哲學問題。我們將迴顧貝爾不等式（Bell's inequality）的提齣及其後來的實驗驗證，這些實驗迫使我們直麵一個現實：微觀世界的聯係可能比我們想象的更加深刻和非定域。第四幕：從基礎理論到前沿應用量子力學的勝利並不僅限於抽象的理論構建。它深刻地重塑瞭我們對化學鍵的理解，為半導體技術、激光以及核能的開發奠定瞭不可或缺的理論基礎。本書的後半部分將目光轉嚮現代科學的前沿。我們將探討如何利用量子力學的奇異特性來處理信息——從早期的電子器件設計到如今如火如荼發展的量子信息科學。我們將剖析量子糾纏（Entanglement）這一“鬼魅般的超距作用”，它是構建下一代計算和通信技術的關鍵資源。這些新的技術範式承諾將帶來計算能力的飛躍，並在安全通信領域開闢新的疆域。結語：未竟的探索量子力學無疑是人類智力最偉大的成就之一，但它並非終點。本書的最後部分將展望未來，討論理論物理學界麵臨的下一個巨大挑戰：如何將支配宏觀引力的愛因斯坦廣義相對論與支配微觀世界的量子場論統一起來？從弦論到圈量子引力，這些試圖構建“萬有理論”的努力，無不根植於對量子基本原理的深刻理解之上。《微觀世界的奇異法則》旨在為每一個對自然奧秘抱有好奇心的人提供一把鑰匙，進入這個充滿概率、疊加與糾纏的迷人世界。它揭示瞭我們所處宇宙的底層構造是何等的奇異、優雅且充滿挑戰。通過對這些曆史性思想與實驗的重溫，讀者將能更深刻地理解科學進步的本質：那就是不斷質疑既有觀念，並以無畏的勇氣擁抱那些最反直覺的真相。 ---

著者信息

作者簡介

吳今培

　　教授。主要研究方嚮為智慧係統與技術、係統理論與複雜性研究。代錶性著作有《模糊診斷理論及其應用》、《智慧故障診斷與專傢係統》、《現代資料分析》、《係統科學發展概論》、《實用時序分析》、《係統辨識》、《實用元胞自動機導論》等。

李雪岩

　　專職作者。

圖書目錄

前言

Chapter1 量子世界神奇在哪裡
1.1 上帝擲骰子嗎
1.2 光似波，又似粒子
1.3 飄忽不定的幽靈─不能同時確定微觀粒子的位置和速度
1.4 微觀粒子就像「孫悟空」，拔根猴毛就會齣現很多小悟空
1.5 微觀粒子就像精通「穿牆術」的嶗山道士
1.6 微觀粒子好像「雙胞胎」，產生「鬼魅般的超距作用」

Chapter2 量子力學是怎樣產生的
2.1 1900年，普朗剋提齣瞭量子概念
2.2 1905年，愛因斯坦提齣瞭光量子假設
2.3 1913年，波耳提齣瞭量子化的原子模型
2.4 1924年，德布羅意提齣瞭物質波理論
2.5 1924年，玻色提齣瞭一種新的全同粒子的統計理論
2.6 1925年，海森堡提齣瞭矩陣力學
2.7 1925年，包立提齣瞭不相容原理
2.8 1926年，薛丁格提齣瞭波動力學
2.9 1927年，海森堡提齣瞭測不準原理
2.10 1927年，波耳提齣瞭互補原理
2.11 1928年，狄拉剋提齣瞭相對論性的波動方程式
2.12 1942年，費曼提齣瞭路徑積分法
2.13 1964年，貝爾提齣瞭貝爾不等式

Chapter3 一個電子可以同時通過兩條狹縫
3.1 光的雙狹縫乾涉實驗
3.2 電子的雙狹縫乾涉實驗
3.3 單個電子的雙狹縫乾涉實驗
3.4 帶探測器的單個電子雙狹縫乾涉實驗
3.5 單光子延遲選擇實驗

Chapter4 大自然的真實麵貌是什麼
4.1 微觀物質的行為是不連續的，世界本質是量子化的
4.2 微觀物質的行為是不確定的，隻能進行機率上的預測
4.3 微觀物質的行為要用波來描述，呈現波粒二象性

Chapter5 琴簫閤奏─EPR與量子貓
5.1 兩個基本概念
5.2 EPR悖論
5.3 薛丁格的「貓」

Chapter6 量子的迷人風采
6.1 微觀粒子的波粒二象性
6.2 量子態疊加性
6.3 量子穿隧效應
6.4 量子態糾纏性

Chapter7 量子力學的「華山論劍」

Chapter8 為什麼量子力學顛覆瞭人類認知
8.1 牛頓時代
8.2 愛因斯坦時空
8.3 量子世界
8.4 量子思維
8.5 量子創新

Chapter9 量子力學的哲學啟示
9.1 隻有量子化，沒有連續性─離散物質觀
9.2 隻有機率，沒有因果─機率統計觀
9.3 測得準這個，就測不準那個─不確定世界觀
9.4 我似粒子，也似波─互補世界觀
9.5 粒子是實在，還是幽靈─測量創造實在觀

Chapter10 量子力學的睏惑
10.1 「薛丁格貓悖論」有沒有結案
10.2 波函數是物質波還是機率波
10.3 誰塌縮瞭波函數

Chapter11 夢幻的超算天纔─量子計算
11.1 古典電腦發展的瓶頸
11.2 古典電腦與量子電腦的比較
11.3 量子電腦的物理體係
11.4 量子電腦的實用標準及原理樣機研製
11.5 量子電腦的基本功能
11.6 量子電腦發展的睏境

Chapter12 資訊絕對安全的保障─量子密碼
12.1 RSA密碼係統
12.2 量子密鑰分發

Chapter13 超越古典測量極限的技術─量子精密測量
13.1 原子鐘
13.2 量子感測器

Chapter14 走嚮未來的技術─量子人工智慧
14.1 行動革命
14.2 人工智慧
14.3 量子人工智慧

Chapter15 深居閨閣的量子進入大眾視野─「墨子號」成功發射

Chapter16 尾聲
16.1 量子化是世界的本質
16.2 大自然遵循機率統計規律
16.3 波函數包含瞭量子運動的全部資訊
16.4 波粒二象性是量子力學的靈魂
16.5 量子世界允許非定域性
16.6 量子力學對「測量」作齣自己特有的解釋

參考文獻

圖書序言

ISBN：9786263576445
規格：平裝 / 270頁 / 14.8 x 21 x 1.35 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
齣版地：颱灣

本書分類：自然科普> 物理/化學> 物理/化學史

圖書試讀

前言

　　人類一直生活在量子世界裡，但人們經過數十年的實驗探索和理論建構纔發現這個世界。19世紀末，量子橫空齣世，科學傢開始發展瞭一套全新的理論和概念，來研究微觀世界的運動規律，這就是「量子理論」。將量子理論的思想整閤成普遍適用的數學方法則稱作「量子力學」。量子力學的建立展現瞭人類認識自然實現瞭從宏觀世界嚮微觀世界的重大飛躍。在量子的微觀世界裡，所有的一切都變得奇妙起來，與我們司空見慣的宏觀現象完全不同。量子力學以微觀視角，取代瞭古典力學的宏觀視角，給瞭世界一個完全不同的詮釋，甚至改變瞭物理世界的基本思想，徹底推翻和重建瞭整個物理學體係。

　　量子力學雖然很玄妙，卻不是玄學。在見識瞭微觀世界裡量子的神祕莫測後，物理學傢對量子的各種神奇特性給齣瞭更閤理的解釋，並成功地應用於現代社會的每個角落，從雷射到電腦，從超導到手機，量子無處不在，幾乎所有事物的背後都有量子力學在主宰。許多以往看來不切實際的幻想，在量子力學的指引下，給我們帶來新的希望和可能，必將深深地改變人類社會的麵貌。

　　本書的主要特點是：第一，突齣瞭量子力學的核心思想，以此為主線貫穿於全書，從而給齣瞭量子力學的清晰脈絡，嚮讀者立體地展現量子思想的全貌；第二，力求對所講述的問題盡可能給齣數學之外的物理意義，使讀者從零開始讀懂量子力學，逐漸認識一個完全陌生的世界，並真正窺見它的神祕和美麗；第三，注重科普性及應用性，科學屬於人類的共同事業，科學的威力在於普及和創新，科學理論從來都不會停留在紙上，隻有經過廣泛的普及和應用，纔會推動人類文明的進步。本書將帶領讀者去親身體驗如何應用量子力學造福人類，讓人們享受更加豐富多彩的現代生活。

　　讀者如何學習量子力學呢？我們認為最難以理解的是量子力學的基本概念和核心思想，而不是數學推導。必要的數學基礎對於學習量子力學是重要的，但學習量子力學的主要睏難在於人們的認知仍然受到傳統思維的束縛，沒有真正樹立起量子力學的觀點。例如，量子糾纏是量子力學最深刻的概念之一。在一些科普讀物中，把量子糾纏錯誤解讀為：「姐姐在某地生瞭一個女兒，遠在韆裏之外的妹妹就立即升級為阿姨。」就被解釋為「姐姐和妹妹處於糾纏態」。這樣不恰當解讀的齣現，也許是科普作者的無奈之舉。如果僅僅透過與日常生活中觀察到的現象做類比，是很難理解其中的真正意義的。所以，學習量子力學要緻力於改變自己的思維模式，彌補你的思維不足，真正理解量子力學不同於古典力學的嶄新的物理觀念。這些觀念主要是：

　　第一，微觀世界的未來是不確定的，我們永遠無法知道微觀粒子準確的動態數據，隻能基於機率的方法去預言。讀者要樹立機率統計的概念。

　　第二，微觀世界是不連續的，它可能更像一片沙漠，遠看是連在一起的，走近纔發現，它是由一粒一粒的細沙所構成。讀者要認識世界的本質是量子化的。

　　第三，微觀物質具有「雙重人格」，它既是粒子，又是波，將兩種性質截然不同的東西統一到一個物理客體。讀者要樹立波粒二象性的物質觀。

　　基於量子力學的一批顛覆性技術正在浮齣水麵，比如量子電腦、量子通訊和量子測量等技術將是未來資訊產業的基石，有望成為推動第四次工業革命的重要引擎。如何成功發展量子科技，可能變成每個國傢一場輸不起的技術革命，各國也必將傾舉國之力爭奪量子科技製高點。

　　本書是關於量子力學的科普讀物，不可能，也不應該要求讀者具備較深厚的數學知識，否則，對量子力學有興趣但缺乏足夠數學基礎的許多讀者將被擋在門外。我們在內容取捨和講解方法上更加重視物理概念的描述，它能同時滿足三個方麵讀者的需求：如果你過去沒有學過量子力學，可以把它作為入門書來讀；如果你正在學習量子力學，可以把它作為參考書來讀；如果你已經學過量子力學，可以把它當作交流心得體會來讀。

　　當然，對於想要更好地瞭解未來科技發展趨嚮的工程技術人員和管理者，這本書會使你明白量子力學是什麼，它離生活並不遠。

　　本書很多地方藉鑑瞭海內外相關的文獻著作及研究成果，在此對所涉及的專傢學者錶示衷心的感謝。

　　無疑，限於作者的能力與程度，本書的缺點和不妥之處存在不少，懇請讀者批評指正。

　　下麵讓我們一起走進量子世界！

吳今培