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零基礎量子力學!史詩般壯麗的量子論發展史:雙狹縫實驗×普朗克常數×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

出版日期
2023/10/03
閱讀格式
EPUB
書籍分類
學科分類
ISBN
9786263576445

文化部計次

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借閱天數 14
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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?
大自然的真實面貌?量子力學顛覆人類認知?
雙狹縫干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,
月亮就只按一定的「機率」掛在天空!

•在量子世界,光似粒子,也似波,表現出「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,孫悟空就會出現在很多地方!

•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,只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,走近才發現,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!
◎突出量子力學的核心思想,以此為主線貫穿於全書,從而給出了量子力學的清晰脈絡,向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出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,只有經過廣泛的普及和應用,才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了貫穿整個20世紀的量子思想革命,向讀者完整地展示了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了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。
  • 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」,拔根猴毛就會出現很多小悟空
    • 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,普朗克提出了量子概念
    • 2.2 1905年,愛因斯坦提出了光量子假設
    • 2.3 1913年,波耳提出了量子化的原子模型
    • 2.4 1924年,德布羅意提出了物質波理論
    • 2.5 1924年,玻色提出了一種新的全同粒子的統計理論
    • 2.6 1925年,海森堡提出了矩陣力學
    • 2.7 1925年,包立提出了不相容原理
    • 2.8 1926年,薛丁格提出了波動力學
    • 2.9 1927年,海森堡提出了測不準原理
    • 2.10 1927年,波耳提出了互補原理
    • 2.11 1928年,狄拉克提出了相對論性的波動方程式
    • 2.12 1942年,費曼提出了路徑積分法
    • 2.13 1964年,貝爾提出了貝爾不等式
  • Chapter3 一個電子可以同時通過兩條狹縫
    • 3.1 光的雙狹縫干涉實驗
    • 3.2 電子的雙狹縫干涉實驗
    • 3.3 單個電子的雙狹縫干涉實驗
    • 3.4 帶探測器的單個電子雙狹縫干涉實驗
    • 3.5 單光子延遲選擇實驗
      • 第一種情況:不放置半透鏡Q
      • 第二種情況:放置半透鏡Q
      • 第三種情況:延遲放置半透鏡Q
  • Chapter4 大自然的真實面貌是什麼
    • 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,只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 琴簫合奏─EPR與量子貓
    • 5.1 兩個基本概念
      • 5.1.1 定域性與非定域性
      • 5.1.2 物理實在
    • 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
      • (1)量子資訊的傳遞速度是非定域的、超光速的
      • (2)量子糾纏能夠實現隱形傳態
      • (3)量子糾纏是量子資訊的基礎
  • Chapter7 量子力學的「華山論劍」
  • Chapter8 為什麼量子力學顛覆了人類認知
    • 8.1 牛頓時代
    • 8.2 愛因斯坦時空
    • 8.3 量子世界
      • 8.3.1 研究對象不同
      • 8.3.2 對自然本性的認識不同
      • 8.3.3 描述世界的物理法則不同
      • 8.3.4 測量方法不同
    • 8.4 量子思維
      • 8.4.1 從簡單性到多樣性
      • 8.4.2 從連續性到非連續性
      • 8.4.3 從觀察者到參與者
      • 8.4.4 從因果關係到測不準關係
      • 8.4.5 從化約論到系統論
    • 8.5 量子創新
      • 8.5.1 量子力學發現時空是分立的,必須在非連續時空中討論粒子運動
      • 8.5.2 量子力學第一次把機率概念引進物理學中,機率主宰著宇宙萬物
      • 8.5.3 量子力學用一個不可觀察的波函數來描述粒子狀態,量子的所有祕密都濃縮在波函數中
      • 8.5.4 量子力學對一些古典物理量施加了一種應用限制,並提出了全新的物理量,不存在古典對應
  • Chapter9 量子力學的哲學啟示
    • 9.1 只有量子化,沒有連續性 ─離散物質觀
    • 9.2 只有機率,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 量子力學的困惑
    • 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 誰塌縮了波函數
  • Chapter11 夢幻的超算天才─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 量子電腦的物理體系
    • 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
      • 11.5.1 量子模擬
      • 11.5.2 量子優化
      • 11.5.3 量子人工智慧
      • 11.5.4 量子質因數分解
    • 11.6 量子電腦發展的困境
  • Chapter12 資訊絕對安全的保障─量子密碼
    • 12.1 RSA密碼系統
    • 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 走向未來的技術─量子人工智慧
    • 14.1 行動革命
    • 14.2 人工智慧
      • 14.2.1 數據是人工智慧的「生產資料」
      • 14.2.2 算法是人工智慧的「生產模式」
      • 14.2.3 算力是人工智慧的「生產工具」
    • 14.3 量子人工智慧
      • 14.3.1 徹底破解天道
      • 14.3.2 徹底破解道地
      • 14.3.3 徹底破解人道
  • 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 波函數包含了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」作出自己特有的解釋
  • 參考文獻
  • 版權頁

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