100年前,一项具有划时代意义的物理理论诞生了。这一全新的物理理论,接连揭开了传统物理理论无法解释的自然现象背后的奥秘,最终奠定了现代科技的基础。这项极其了不起的物理理论,就是“量子力学”。
所有物质,若不断细分下去,最终都会抵达原子层面。原子的直径约为千万分之一毫米。而量子论,正是针对这一微观领域的物理理论。
在微观世界中,宏观世界的物理理论不再适用。例如,微观物质既具有波的特性,又具备粒子的特性。此外,一个物质可以同时存在于任何地方,只有通过观测,其位置才会被确定。这些理论虽然难以理解,但正是得益于这些超越常识的物理理论,原子的真实结构才得以被揭示,化学反应的机制也被成功解开。计算机和智能手机不可或缺的半导体特性,也是由量子论揭示的。可以说,我们生活的IT社会,在很大程度上是由量子论催生的,这一点毫不夸张。
当前,全球范围内正在研发利用量子论特性的“量子计算机”,以及“量子隐形传态”等新技术。或许,随着量子论的诞生,科幻电影中描绘的世界即将成为现实。本书是牛顿对量子力学世界通俗易懂的讲解。请一同来探索这奇妙无比的量子世界吧!
松尾泰
东京大学大学院理学系研究科教授,理学博士。1960年出生于福冈县,毕业于东京大学理学部物理学科。专业为理论物理,目前的研究主题是M理论、超弦理论、规范理论中的对偶性及相关数理物理学。
目录:
第一课时
量子论是什么?
未来,一切都是注定的吗?
量子论——超微观世界的物理法则
理解量子论的两把“钥匙”
量子论的世界,超级奇妙!
量子论或许能解开宇宙诞生之谜
第二课时
微观物质,
既是波也是粒子
波和粒子是什么样的存在?
光或许是波!?
光的真面目是电磁波!
“光是波”无法解释的现象
光既是波也是粒子!
原子的真实面貌得以揭示
电子也具有波的特性!
电子以“波”的形式存在于轨道上
第三课时
微观物质,
能够同时存在于多个位置
电子会施展分身术!?
电子绘制的条纹图案
电子波代表电子出现的概率
电子被观测时,会从波变为粒子
一个电子能同时通过两条路径
表示无线电波的公式
生与死共存的“薛定谔的猫”
无法同时知晓电子的位置和运动状态
微观世界里,物质不断生成又湮灭
电子能像幽灵一样穿墙而过
爱因斯坦指出的量子论矛盾
第四课时
在现代社会大放异彩的
量子论
量子论成为物理学与化学的桥梁
量子论揭示了化学反应的机制!
IT社会由量子论催生
目标是实现量子论与广义相对论的融合
量子引力理论或许能解开宇宙起源之谜
宇宙中或许存在平行世界
实现超高速计算的“量子计算机”
利用“量子纠缠”的量子隐形传态
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