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| 編輯推薦: |
1. 优兔教育类视频“网红”数学教师,让你一小时理解量子力学; 2. 结合生活实例以轻松、有趣的对话讲解量子力学的基础知识; 3. 完全不涉及公式和计算,通过图形和文字说明量子力学的核心; 4. 波粒二象性、量子隧穿效应、不确定性原理、量子纠缠……从全新的角度看待世界; 5. 读懂量子计算、量子通信的底层逻辑,看清科技与社会发展趋势。
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| 內容簡介: |
本书是“超简单科普系列”的第四部作品,摒弃复杂公式,通过对话形式,以文字和示意图解析量子力学核心概念。來源:香港大書城megBookStore,http://www.megbook.com.hk 本书先介绍量子力学是研究微观世界(原子、分子层面)的物理学,区别于经典物理学,其核心是四大核心定律(波粒二象性、观测前微观粒子状态不确定、位置与速度无法同时精确测量、量子隧穿效应)。然后介绍量子力学的核心概念,包括:“波”的衍射(如电磁波穿墙传播)与干涉(如降噪耳机原理);再通过双缝实验,说明光和电子的波粒二象性,引入“波函数”描述电子存在概率,以及观测导致“波函数坍缩”;随后介绍量子隧穿效应(如太阳核聚变依赖此现象)、斯特恩-盖拉赫实验揭示的不确定性(位置与速度、不同方向自旋无法同时确定),还有量子纠缠(粒子超距关联)。最后介绍量子计算机、量子隐形传态等应用。 本书讲解循序渐进,生动亲切,是关于量子力学的入门读物。
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| 關於作者: |
拓巳,优兔(YouTuber)教育类视频主讲人,硕士,毕业于东京大学,本科和硕士专业均为物理学相关专业。 在攻读博士学位期间,他辞去了工作6年的预科学校讲师职务,创设优兔科普频道“预科学校必学的‘大学数学和物理’”,通过网络视频讲授数学和物理知识。 许多日本的大学都将他的授课视频定为教辅材料,推荐给学生学习参考。 2023年,他因为“通过网络视频促进人们对科学的理解”而获得日本“科学技术领域文部科学大臣表彰”中的“科学技术奖(促进理解部门)”。 他著有《超简单的微积分》《超简单的相对论》《超简单的量子力学》和《超简单的概率和统计》。
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| 目錄:
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第一部分 课前准备
课前准备1 无需数学公式也能理解量子力学
课前准备2 量子力学是当今时代的必备知识
课前准备3“微观世界”的物理学
课前准备4 在微观世界中,物理定律会发生变化
课前准备5 学习量子力学的好处
课前准备6 量子力学的四大核心定律
第二部分 量子力学中至关重要的“波”的思维方式
第1课 物理学中的“波”是指什么?
第2课 波的性质①“衍射”
第3课 波的性质②“干涉”
第三部分 “二象性”是指什么?
第1课 “光”是粒子还是波?
第2课 波粒二象性
第3课 用“波”来描述电子的存在概率
第四部分 “观测”后,结果会发生改变?!
第1课 “观测”会对结果造成影响
第五部分 “隧穿效应”是指什么?
第1课 量子力学中的“隧穿效应”
第2课 “隧穿效应”与太阳之间的关系
第六部分 “不确定性”是指什么?
第1课 斯特恩- 盖拉赫实验①
第2课 斯特恩- 盖拉赫实验②
第3课 量子力学的“不确定性
第七部分 “量子纠缠”是指什么?
第1 课 即便天各一方,仍能互相“感应”
第八部分 应用量子力学的新技术
第1课 量子计算机
第2课 量子隐形传态
第3课 在日常生活中无法感受到量子效应存在的原因
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| 內容試閱:
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本书是“超简单科普系列”的第四部作品。该系列的特色是用60分钟介绍关于数学和物理领域的专业知识。 该系列第一部作品的主题是“微积分”,第二部作品的主题是“相对论”、第三部作品的主题是“概率和统计”。这次我们将探讨的主题是“量子力学”。 想必很多人在看到本书之后都会认为:想要真正理解量子力学,需要具备相当扎实的理科知识基础。 确实如此,许多理工科专业的大学生都会因为量子力学晦涩难懂而打退堂鼓。我自己在刚开始学习量子力学时,也经历过从愤怒到崩溃的过程,觉得“自己根本理解不了”,甚至多次想要放弃学习量子力学。现在回想起来,自己当时还是太稚嫩了。 但是,在坚持不懈学习量子力学的过程中,我逐渐发现大家之所以会对量子力学产生难以理解的印象,往往是因为其中的数学公式看起来让人感觉复杂难懂。 我认为,如果有人因为被数学公式吓倒,导致自己与精彩而美妙的量子力学擦肩而过,无缘领略这门学科的独特魅力,那将是一件令人抱憾终身的事情。 近年来,在新闻报道中,经常会出现“量子计算机”和“量子通信”等专业名词。 除此以外,量子力学的知识已经被广泛应用于智能手机和计算机的开发工作中。 本书将结合我们身边的实例,在不涉及数学公式的前提下,带领广大读者朋友走进量子力学的世界,感受量子力学的本质。我想在读完本书后,广大读者朋友肯定会产生“之前从没有人能将量子力学讲得这么通俗易懂”的感觉。 如果本书能够激发读者的灵感,将大家带入理科的神圣殿堂,就是对我最大的肯定与褒奖!
课前准备2 “微观世界”的物理学”
原子和分子世界的物理学
惠理:不知道为什么,我突然觉得自己对量子力学充满了兴趣。
拓巳:这就对了!如果用一句话来概括量子力学,我想最恰当的说法就是:“微观世界”的物理学。
惠理:微观世界?
拓巳:是的,在介绍量子力学时,最重要的关键词就是“微观”。也就是说,量子力学是研究极其细微世界的物理学。
惠理:具体细微到什么程度呢?
拓巳:要细微到原子和分子的程度。
惠理:那么,原子和分子世界的物理规律与我们日常生活的世界的物理规律之间有什么不同呢?
拓巳:这是一个非常好的问题!当深入探索极其细微世界的本质时, 我们就会发现一些经典物理学无法解释的现象。量子力学正是研究这个世界的学科。
量子力学有截然不同的观测尺度
惠理:拓巳老师,您说的“经典物理学”是指什么?
拓巳:既然你提出了这个问题,那我们就先聊一聊物理学的历史。一提到物理学,大家最先想到的可能就是力学、电磁学、热力学等高中“物理”课程的核心内容。实际上,这些学科在19世纪就基本发展成熟了。在当今时代,人们将这个时期发展成熟的物理学称为“经典物理学”。
惠理:“经典”这个词意味着具有典型性而且具有较大的影响力,对吧?
拓巳:是这样的,针对我们日常生活中常见的投球或者用电、用火等,经典物理学能够给出非常精准的解释,因此时至今日仍然被广泛使用。
惠理:哦,我明白了。这里的“经典”是“经受住时间检验、至今仍有重要价值”的意思。
拓巳:是的。我希望你能注意这一点,不要对经典物理学产生误解。下面,我们将学习一下在“微观世界”中,物理定律会有什么变化。
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