《魔鬼物理学2:迷人又有趣的量子力学》简介

更新于 2026年10月10日 版权声明

《魔鬼物理学2:迷人又有趣的量子力学》这本书是由.[美]詹姆斯·卡卡里奥斯 著;孔垂鹏 张彧彧译创作的,《魔鬼物理学2:迷人又有趣的量子力学》共有33章节

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前言

量子物理学?你正置身其中! 进入21世纪,我们仍然在期待能飞的汽车、喷气飞行背包、圆顶水下城市和机器人私人助理。对此,你可能和我一样沮丧。自20世纪30年代起,
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目录

前言 第一部分 脑洞大开的故事 第1章 量子力学三部曲 第2章 得诺奖的光电效应 第3章 神奇的物质波 第4章 超能力般的粒子自旋 第二部分 探索未知的谜题 第
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第一部分 脑洞大开的故事

图1-1 巴克·罗杰斯在1928年8月发行的通俗科幻杂志《惊奇故事》的封面上炫酷登场
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第1章 量子力学三部曲

“未来”曾两度开启:1900年12月14日和1928年8月26日。1900年12月14日,马克斯·普朗克在德国物理学会的例会上做了有关“紫外灾难”问题解决方案的
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第2章 得诺奖的光电效应

在《惊奇故事》1928年8月刊的封面上(如图1-1所示),巴克·罗杰斯以在半空中背着飞行装置的年轻人形象炫酷登场。尽管喷气飞行背包从此以后就被打上“巴克·罗杰斯
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第3章 神奇的物质波

《科学奇妙故事》(Science Wonder Stories)1930年2月刊的读者们有幸读到了激动人心的《死亡飘带》(Streamers of Death)
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第4章 超能力般的粒子自旋

由杰里·西格尔和乔·舒斯特创作的超人系列漫画,在很长一段时间里都无处发表。他们两人多年来四处碰壁,最终不得不将他们创作的故事连同超人形象的版权以130美元的价格
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第5章 波函数的发现与认知

1958年,乔恩·奥斯特曼(普林斯顿大学原子物理学博士)在亚利桑那沙漠的吉拉公寓研究中心开始了他的博士后研究工作,参与了探索“本征场”性质的实验。这个“本征场”
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第6章 打开未来之门的薛定谔方程

薛定谔方程之于原子物理学,堪比牛顿运动定律在经典力学中的地位。早在17世纪,改变物体的运动需要外力作用的理论已为人所知。但缺乏一种精确计算方法,告诉我们任何给定
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第7章 著名的海森堡不确定性原理

在薛定谔提出他的方程之前,沃纳·海森堡正在发展原子物理学的另一种理论。物质的波动性也是著名的海森堡不确定性原理的核心,但海森堡对德布罗意的物质波如何解释原子的吸
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第8章 平行宇宙中的曼哈顿博士

我在第5章中说过,曼哈顿博士在《守望者》漫画小说和影视片中展示出的令人惊叹的超能力,是他控制量子力学波函数的结果。现在,我们对波函数有了更深的了解,我们来看看它
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第9章 原子是我们的好朋友

在1949年华纳兄弟出品的音乐电影《梦中情》(My Dream Is Yours)中,年轻的多丽丝·戴为了获得一档热门电台秀的主唱职位而参加了试音。她没有采纳经
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第10章 或快或慢的原子核衰变

无论是米基·鲁尼在《原子小子》中的不幸遭遇,还是托·约翰逊在《亚卡的野兽》中的意外突变,这些都是对核辐射所造成伤害的荒谬、失真的描述。到20世纪50年代中期,多
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第11章 太阳中心的核聚变反应

在物理学家乔恩·奥斯特曼之前,科幻故事中出现过另一位物理学家——菲利普·索拉尔。在1986年的DC漫画《守望者》中,奥斯特曼在吉拉公寓的实验室内因其本征场被意外
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第12章 水火不相容的费米子

利用量子力学理论对原子性质做出的预测,如处于激发态的氢原子回归基态时发射的光的波长,与在实验中测得的波长,两者之间的一致程度令人称奇。倘若量子力学仅此而已,它当
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第13章 如蜜蜂般团结的玻色子

伯特·荷尔多布勒与爱德华·威尔逊在《超个体:昆虫社会的美丽、优雅和奇妙》一书中提出,黄蜂、蚂蚁、蜜蜂或者白蚁的聚居地(巢穴),可以被整体地视为一个动物体。他们认
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第14章 荧光材料和隐形墨水

1933年,纽约市内耸立着许多摩天大楼,但其中只有一幢有86层高。在现实世界中,帝国大厦的第86层被专门用作观光层;但在通俗科幻杂志描绘的世界里,帝国大厦的86
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第15章 “死光”:天使还是魔鬼?

巴克·罗杰斯的漫画风靡一时,由该漫画改编的广播剧也大获成功。1934年,“飞侠哥顿”冒险主题漫画问世,与巴克·罗杰斯系列形成竞争之势。至20世纪30年代中期,以
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第16章 半导体和二极管

50年前的通俗科幻小说和漫画书曾预测,到2000年机器人将挣脱枷锁,反抗人类霸权。这一切得以实现的前提条件是,机器人必须具备能够独立自主地进行思考的电子大脑。它
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第17章 晶体管和闪存设备

二极管的发明是人类进入半导体时代迈出的重要一步,第二个重大进步也是由贝尔实验室驱动的,这就是晶体管的发明。晶体管内包含两种不同的结构:一种是将另一个N型半导体添
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第18章 自旋电力学和硬盘驱动器

在探索原子内部世界时,物理学家们取得的最惊人的发现之一就是电子,它是亚原子粒子中携带负电荷的基本单位,也是一个小磁体,如第4章图4-3所示。这种内部磁场与一种被
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第19章 X射线视力和核磁共振成像

1963年,在罗杰·科曼执导的科幻题材影片《X:有透视眼的男人》中,詹姆斯·泽维尔医生在寻找改善病人护理方式的过程中,研制出一种类似眼药水的血清,这种血清能让人
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第20章 量子计算机和量子通信

我已经解释了量子力学的基本概念,并讲述了如何利用这些原理来解释单个原子、原子核以及多体系统(比如,金属和半导体)的性质。通过对激光、二极管、晶体管和光盘驱动器所
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第21章 太阳能电池和纳米技术

正如我在本书的引言中提到的那样,通俗科幻故事的作者们曾经预测,未来人类将会进入一个能源生产与储备的新纪元。而事实上,由于量子力学的出现,我们所经历的大多是信息技
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后记

向科学致敬! 清晨每当我望向窗外,发现在遥远的天际线上根本找不到齐柏林飞艇的影子时,我便会知道世界并未变成通俗科幻杂志预测的样子。然而,在我起床之前,可编程固态
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