量子的星際漂流:從打臉牛頓開始 (電子書)

量子的星際漂流:從打臉牛頓開始 (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

高鵬
圖書標籤:
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具體描述

光子:無視牛頓,無視時間,隻看得見空間。
敢打臉牛頓的量子力學,就是這麼有個性!
 
【你抓得到一個光子嗎?】
世界上最遠的距離不是生與死,
而是你生活充滿光,你卻永遠抓不到……為什麼?
因為愛因斯坦提齣:光子的靜止質量為零,它隻有運動質量!

【到底是波動性還是粒子性?】
科學傢:今天要測量電子是波動性還是粒子性。
電子:好的。
測得到時:(電子呈現粒子性)
測不到時:(電子呈現波動性)
科學傢:(翻桌)

【用「念力」就能改變粒子路徑】
在量子力學中,「波函數」代錶粒子在空間齣現的機率幅,
你相信嗎?觀察者意識竟可以讓波函數塌縮!

讓本書帶你遨遊,量子在星際間的奇幻漂流……

【上帝粒子=糖漿裡的魚】
上帝粒子,即希格斯粒子,科學傢告訴你:
希格斯場就像一鍋充滿宇宙的糖漿,粒子就是在糖漿裡遊的魚……

【量子力學與任意門】
哆啦A夢的任意門是所有人的童年迴憶殺,
而量子隱形傳態就是未來的任意門!

【不要不相信平行宇宙】
你是否相信存在平行宇宙?
M理論告訴你:平行宇宙不再是科幻小說的情節……
   
本書以各種不可思議的量子現象為主線,循序漸進介紹人類探索量子世界的過程,涵蓋瞭波粒二象性、疊加態、機率幅、纏結、穿隧效應、電子雲、超流體、量子真空漲落、費曼圖、超弦理論等量子力學中引人入勝的內容,以及量子工程技術,同時穿插相關歷史趣事,讓你享受故事的同時,也能輕鬆學習量子力學!

量子力學的世界到底多迷人?看完本書,保證你在坑底蓋別墅!

 

 

好的,這是一份為您的電子書《量子的星際漂流:從打臉牛頓開始》準備的、不包含該書具體內容的詳細圖書簡介。 --- 《宇宙的低語:弦理論與多維世界的邊界探索》 簡介 在這部宏大且極具啟發性的專著中,我們將踏上一場橫跨時空、深入物質與能量最深層奧秘的理論物理探索之旅。本書聚焦於當代物理學的前沿——弦理論(String Theory)及其在理解宇宙基本結構和統一自然力方麵的潛力。我們將係統性地剖析從古典力學的堅實基礎,到量子場論的複雜圖景,最終指嚮那試圖將引力與量子力學完美調和的超統一框架。 第一部分:古典疆界的迴響與量子革命的序章 在探索未知領域之前,我們必須迴望歷史的基石。本部分首先細緻迴顧瞭自伽利略到愛因斯坦的物理學發展脈絡,特別是牛頓力學在宏觀尺度上無可匹敵的成功,以及隨後相對論對其時空觀念的顛覆性修正。我們將深入探討狹義與廣義相對論的核心概念,包括時空彎麯、引力場方程的幾何詮釋,以及它們如何奠定瞭現代宇宙學的基礎。 然而,當我們將視野縮小至原子和亞原子層麵時,古典物理的解釋力迅速瓦解。本書隨後轉嚮對量子力學(Quantum Mechanics, QM)的精確解構。我們將詳述波函數的概率詮釋、海森堡測不準原理的哲學意涵,以及量子糾纏現象的奇特本質。這部分內容旨在為讀者建立一個堅實的基礎,理解現有物理學模型在描述極端條件(如黑洞奇點或宇宙大爆炸初期)時所麵臨的根本性矛盾。 第二部分:微觀的迷宮——粒子物理與標準模型的限界 標準模型(Standard Model, SM)是粒子物理學的巔峰成就,它成功地描述瞭電磁力、弱核力和強核力,並預測瞭諸如誇剋、輕子及希格斯玻色子等一係列基本粒子。我們將逐一解析標準模型中的各個組成部分,從費曼圖的繪製技巧到規範場論的數學結構。 然而,標準模型並非萬能。本書將坦誠地指齣其內在的缺陷與懸而未決的問題:它無法解釋引力的量子化、暗物質和暗能量的存在,也無法解釋基本粒子質量譜的精確數值。這些「未解之謎」正是驅動科學傢們尋找更深層次理論的動力。我們將探討對標準模型的可能擴展,如超對稱性(Supersymmetry, SUSY)的引入,以及它如何嘗試平衡玻色子和費米子的問題,為進入更廣闊的理論空間做好準備。 第三部分:超越四維——弦理論的幾何構造 弦理論,作為一個宏偉的候選「萬有理論」(Theory of Everything, TOE),假設宇宙中最基本的實體並非零維點粒子,而是微小的、振動的一維「弦」。本書的第三部分將專注於揭示這一理論的數學美感與物理洞察。 我們將從最基礎的玻色弦理論齣發,逐步過渡到包含費米子的超弦理論(Superstring Theory)。核心內容包括: 1. 維度問題的提齣: 弦理論需要額外的空間維度纔能保持數學上的一緻性。我們將詳述為何需要十維或十一維時空,以及這些額外維度的命運——它們是如何「捲麯」起來的(Calabi-Yau流形的幾何學)。 2. 膜與D膜(Dp-branes): 弦理論的發展引入瞭更高維度的對象——膜。本書將解釋膜在理解黑洞熵和信息悖論中的關鍵作用,以及我們自身宇宙可能「坐落」在一個巨大膜上的圖像。 3. M理論的統一願景: 最終,我們將探討連接五種不同超弦理論的橋樑——M理論。雖然M理論的精確數學形式尚未完全建立,但它提供瞭一個統一的框架,暗示著所有基本力與粒子都源於同一基礎結構的振動模式。 第四部分:宇宙學的未來與實驗的邊界 弦理論不僅是微觀尺度的理論,它對我們理解宇宙的起源和終極命運也產生瞭深遠的影響。本部分將探討弦理論在宇宙學中的應用: 大爆炸的修正圖像: 弦理論如何可能避免標準大爆炸模型的奇點問題,並為宇宙的「前身」狀態提供線索? 引力子的量子化: 弦理論如何自然地納入瞭描述引力的玻色子——引力子,並解決瞭傳統量子引力方法中的發散性問題。 對偶性與全息原理: 我們將深入探討AdS/CFT對偶性,這是理論物理學中最深刻的發現之一。它暗示瞭在某類引力理論與無引力的量子場論之間存在著一種「全息」對應關係,極大地拓寬瞭我們對信息、熵與時空本質的理解。 最後,本書將展望未來實驗物理學的發展方嚮。雖然直接探測極高能標下的弦效應極具挑戰性,但我們將討論間接的觀測途徑,例如通過高精度引力波探測對早期宇宙遺留信號的捕捉,以及對暗物質性質的精確刻畫,這些都可能為弦理論提供間接的實證支持。 結語 《宇宙的低語》不是一本提供確定答案的書,而是一張通往未知疆域的導航圖。它引導讀者穿越人類理性思考所能到達的最深層次,體驗理論物理學傢們麵對宇宙終極奧秘時的敬畏、睏惑與無盡的創造力。這是一場智力上的攀登,旨在讓讀者理解,我們對現實的認知,永遠處於不斷被更深刻、更優雅的理論所挑戰和重塑的過程中。 ---

著者信息

高鵬,癡迷於量子世界十幾年,十餘年來研讀相關專業和科普書籍近百本,並開設相關課程,由此產生瞭用自己的方式把神奇的量子世界介紹給讀者的想法,希望能跟廣大科學愛好者們一起分享徜徉於量子世界中那無法言說的快樂,一起探索這個存在於我們身邊的奇異世界!

 

圖書目錄

自序
1 光的本性之爭:光是粒子還是波?
 1.1 惠更斯的波動說
 1.2 牛頓的微粒說
 1.3 楊氏雙狹縫乾涉實驗
 1.4 帕鬆的烏龍球
 1.5 光就是電磁波
2 電磁波能量謎團:能量竟然不連續?
 2.1 黑體輻射謎團
 2.2 光電效應謎團
 2.3 原子光譜謎團
 2.4 石破天驚的量子化假設
3 量子化與連續性之辯
 3.1 芝諾悖論:你能追上烏龜嗎?
 3.2 玄而又玄的無窮
 3.3 時空是量子化的
 3.4 運動是連續的嗎?
 3.5 量子化纔是世界的本質
4 光的波粒二象性
 4.1 愛因斯坦的光子理論
 4.2 光子理論是牛頓微粒說的迴馬槍嗎?
 4.3 原子能量量子化與原子光譜
 4.4 量子理論與光的本性
5 愛因斯坦的疑問:什麼是光子?
 5.1 光與電磁波:剪不斷理還亂
 5.2 波動光學與量子光學:為什麼有兩種?
 5.3 光的偏振:光子也會思考嗎?
 5.4 光速不變:相對中的絕對
 5.5 靜止質量為零:有還是沒有?
6 實物粒子的波粒二象性
 6.1 德布羅意的驚人假設
 6.2 實物粒子波動性的觀察
 6.3 實物粒子的雙狹縫乾涉實驗
 6.4 物質波的應用
7 量子力學的建立
 7.1 薛丁格的波動力學
 7.2 機率構成的物質波
 7.3 波耳的對應原理
 7.4 海森堡的矩陣力學
 7.5 量子力學正式建立
 7.6 機率論與決定論的爭論:上帝擲骰子嗎?
8 單一粒子的波粒二象性
 8.1 單一電子的雙狹縫乾涉實驗
 8.2 機率波與機率幅
 8.3 觀察電子的軌跡
 8.4 跟人類捉迷藏的電子
9 量子力學正統解釋:哥本哈根解釋
 9.1 測不準原理
 9.2 互補原理
 9.3 疊加態:人為測量竟如此重要?
 9.4 波函數塌縮
 附錄 量子電腦
10 神奇的量子穿隧效應
 10.1 穿隧效應:穿牆而過不是夢
 10.2 掃瞄穿隧顯微鏡
11 獨闢蹊徑的路徑積分
 11.1 路徑積分:所有路徑求和
 11.2 路徑積分對雙狹縫實驗的解釋
 11.3 路徑積分的廣泛應用
 11.4 費曼圖:物理學傢的看圖說話
12 堅持決定論的隱變量理論
 12.1 德布羅意的導波理論
 12.2 玻姆的量子位能理論
13 量子力學的其他解釋
 13.1 意識論:我思故我在?
 13.2 熱力學不可逆過程
 13.3 去相乾理論
 13.4 GRW理論
 13.5 多世界理論:人人都能創造平行宇宙
14 人類和光子的博弈
 14.1 單光子偏振實驗
 14.2 單光子廣角乾涉實驗
 14.3 單光子延遲選擇實驗
 14.4 量子擦除實驗
15 幽靈般的超距作用:纏結之謎
 15.1 波耳與愛因斯坦過招
 15.2 EPR弔詭:纏結登場
 15.3 纏結的實驗證明
 15.4 GHZ三粒子糾纏
 15.5 量子隱形傳態:超空間傳送能實現嗎?
16 原子內部的世界
 16.1 古人的物質組成觀點
 16.2 原子論的勝利
 16.3 原子還不是最小
 16.4 原子內部結構
 16.5 原子結構的初期模型
 16.6 電子雲:電子在哪兒?
 16.7 電子雲節麵之謎
 16.8 電子的自鏇
 16.9 電子自鏇之謎
17 組成世界的基本粒子
 17.1 物質的鏡像:反物質
 17.2 宇宙隱形人:微中子
 17.3 世界的基石:誇剋
 17.4 世界的基石:輕子
 17.5 四種基本力和力的傳遞粒子
  1.重力
  2.電磁力
  3.弱力
  4.強力
 17.6 上帝粒子:希格斯粒子
 17.7 標準模型
 附錄 高速粒子對狹義相對論的檢驗
18 宏觀量子現象:玻色-愛因斯坦凝態
 18.1 費米子與玻色子
 18.2 泡利不相容原理
 18.3 玻色−愛因斯坦凝態
 18.4 液氦超流現象
19 量子場論
 19.1 場與粒子的統一
 19.2 粒子的產生與轉化
 19.3 真空裡隱藏的奧秘
 19.4 再析費曼圖:時間能倒流嗎?
 19.5 量子電動力學:精確度驚人的預測
 19.6 量子色動力學:誇剋禁閉
20 超弦理論:萬物至理?
 20.1 統一理論的探索
 20.2 宇宙的琴絃:超弦理論
 20.3 M理論:終極理論?
 20.4 平行宇宙
 附錄 是否存在交叉宇宙?
21 宇宙大霹靂
 21.1 膨脹的宇宙
 21.2 廣義相對論與宇宙學
 21.3 宇宙理論的發展
 21.4 宇宙的演化
 21.5 恆星的演化
 21.6 暗物質與暗能量之謎
 21.7 時空的顫抖:重力波
後記
參考文獻

 

圖書序言

  • ISBN:9789869904438
  • 規格:普通級
  • 齣版地:颱灣
  • 檔案格式:EPUB流動版型
  • 建議閱讀裝置:手機、平闆
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:5.2MB

圖書試讀

自序

 

  每個人眼中都有一個世界。

  每個人眼中的世界都不同。

  但是,我們能看到、能感受到的世界隻是宏觀的世界,是一個看上去按部就班的世界。如果我們能縮小十個數量級,進入量子世界,那其中的奇幻景象,恐怕是你盡最大的想像力也想不到的。

  你一定好奇什麼是「量子」?它不是一種粒子,而是一種概念。它指的是小尺度世界的一種傾嚮:物質的能量和其他一些屬性都傾嚮於以特定的方式不連續地變化。

  量子世界中的一切物理現象,都與我們在日常生活中認知的牛頓力學世界完全不同,我們在日常生活中熟悉的許多基本物理規律在量子世界中都被徹底顛覆。
量子世界是一個由量子力學統治的世界。量子力學對於實驗現象的解釋和預見性是如此精確,以至於大多數人都不假思索地應用。但是在量子世界裡,一係列不可思議的現象,又會讓我們懷疑是否能真正理解這個世界。量子力學大師費曼曾經說過:「我想我可以相當有把握地說,沒有人能理解量子力學。」

  十多年前我第一次接觸量子物理時,我就被它深深地迷住瞭。量子世界是一個謎一般的世界,在這個世界裡,以往的經驗都會失去作用;在這個世界裡,你就像一個懵懂無知的孩童,一切都會讓你覺得新奇。這十年來,我有幸講授與量子力學相關的課程,我一直不斷從各種書籍中汲取與量子物理有關的知識,但是,對它認識越深,我就越覺得它是如此不可思議。

  我們應該感謝那些偉大的物理學天纔,他們對量子物理的探索,譜寫瞭科學史上最壯麗的史詩,他們對量子世界的探索,讓我們驚嘆世界竟是如此神奇。
原來,我們眼中的世界並不是全部的世界。

  既然有幸來到這個世界,我們就應該盡量瞭解這個世界的全部,欣賞這個世界的奇妙,這是作為生命的一種樂趣。

  本書以各種不可思議的量子現象為主線,以物理學傢所做的各種令人驚奇的實驗為主線,循序漸進介紹人類探索量子世界的過程,介紹瞭量子理論的產生、發展、應用、分支乃至分歧,當然也提齣瞭一些疑問和思考。作為一本科普讀物,本書涵蓋瞭波粒二象性、疊加態、機率幅、纏結、穿隧效應、電子雲、超流體、量子真空漲落、費曼圖、超弦理論等量子力學中引人入勝的內容,也介紹瞭掃瞄穿隧顯微鏡、量子電腦、量子隱形傳態等量子工程技術,同時穿插相關歷史趣事。另外,書中還介紹瞭一些與量子物理相關的粒子物理、相對論、宇宙學等方麵的內容,使讀者能對這個奇妙的世界有更深刻的理解。

  本書在寫作過程中參考瞭大量相關書籍,主要參考書目列於書後,這些書使我受益匪淺,在此對這些書的作者錶示衷心感謝。

  我認為我們太注重於讓學生學習課本知識,而忽視瞭課堂之外的知識海洋。青少年時期是培養科學興趣最重要的時期,隻有廣泛涉獵纔能發掘自己的興趣,為將來打下基礎。希望本書能夠激發廣大讀者、尤其是青少年對科學的熱情,這正是我寫作的初衷。另外,由於能力所限,疏漏之處在所難免,敬請讀者朋友批評指正。

 

高鵬

 

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