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雙縫實驗和量子力學(xué)

諾貝爾獎得主、著名物理學(xué)家理查德·費曼曾說:“雙縫實驗包含了量子世界的全部奧秘。”我們在中學(xué)物理課都會學(xué)到,一道光穿過兩道狹縫后將會發(fā)生干涉形成明暗條紋,這就是眾所周知的雙縫實驗。如果只讓單個光子進(jìn)入設(shè)備,光子竟然也會自己與自己發(fā)生干涉,在多次實驗后同樣形成明暗條紋。更神奇的是,一旦研究者試圖探測光子到底通過了哪道狹縫,干涉條紋即刻就消失了,仿佛能感知到我們的意識一般。托馬斯·楊在19世紀(jì)早期設(shè)計了這個模型,以證明光像波一樣運動,這與艾薩克·牛頓的粒子觀點形成了鮮明的對比。近一個世紀(jì)后,阿爾伯特·愛因斯坦證明了光以量子或粒子的形式存在,這個實驗成為愛因斯坦和尼爾斯·玻爾之間關(guān)于現(xiàn)實本質(zhì)的激烈辯論的關(guān)鍵。可以說,雙縫實驗串起了人類對物質(zhì)世界規(guī)律,乃至現(xiàn)實本質(zhì)的探索。十年又十年,一個又一個假設(shè),科學(xué)家們以這個實驗為藍(lán)本,回答了關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)的越來越深的問題,它也催生了2022年諾貝爾物理學(xué)獎。在這本書中,作者周游世界,穿越歷史,深入探索了我們尚未了解的物質(zhì)現(xiàn)實的最小尺度,為讀者展現(xiàn)了一幅兼具科學(xué)與美感的畫卷。

(印)阿尼爾·阿南塔斯瓦米 ·物理學(xué) ·14.2萬字

全部的真相:一位宇宙學(xué)家對客觀實在的探索與思考
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物理科學(xué)的核心是什么?其奠定基礎(chǔ)和指導(dǎo)發(fā)展的理念是什么?客觀實在的概念有意義嗎?如果有,我們的物理科學(xué)理論有效地接近它了嗎?本書是一位世界著名的宇宙學(xué)家關(guān)于這些問題的持續(xù)思考。他以宇宙學(xué)為例,結(jié)合自己的科學(xué)實踐經(jīng)驗,深入探討了科學(xué)的本質(zhì)這一重大問題。作者追溯了自愛因斯坦以來的科學(xué)家對科學(xué)本質(zhì)的思考,簡明地闡述了一些基礎(chǔ)的科學(xué)研究工作假設(shè),并詳細(xì)回顧了愛因斯坦的相對論和宇宙學(xué)原理,大爆炸理論,以及暗物質(zhì)、宇宙學(xué)常數(shù)等問題,由此揭示出人類通過越來越嚴(yán)格的檢驗,以接連近似的方式接近客觀實在的證據(jù)——這就是作者所發(fā)現(xiàn)的“全部的真相”。本書最重要的現(xiàn)實意義就在于,將貫串科學(xué)研究過程的科學(xué)精神和科學(xué)思維方法,通過對現(xiàn)代宇宙學(xué)中一系列重大發(fā)現(xiàn)過程的講述真實地呈現(xiàn)在讀者面前,從而讓讀者深深體會到,科學(xué)并不僅僅是一些專業(yè)知識和技術(shù),更包括獲得這些知識和技術(shù)的方法,以及看待和探索這個世界的思想方法。——武星,中北大學(xué)半導(dǎo)體與物理學(xué)院

(美)P.J.E.皮布爾斯 ·物理學(xué) ·17.3萬字

存在主義物理學(xué)
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過去還存在嗎?我們有自由意志嗎?是不是存在另一個自己?人類是可以預(yù)測的嗎?意識可以計算嗎?事實上,我們現(xiàn)在不僅不能解釋宇宙的起源,而且我們是否具有解釋它的能力,也是值得懷疑的。粒子中存在宇宙,或者粒子是有意識的,這些觀點是無關(guān)乎科學(xué)的,就像我們的宇宙是計算機模擬的假設(shè)一樣。另一方面,宇宙本身是有意識的這一觀點很難完全排除。根據(jù)扎比內(nèi)·霍森菲爾德的觀點,量子糾纏和真空能量成為替代療法的首選解釋,或者人們相信他們已故的祖母因為量子力學(xué)的緣故還活著,并不是巧合。科學(xué)和宗教有著相同的根源,它們也依然在解決一些相同的問題:我們從哪里來?我們要去哪里?我們能知道多少?而最接近回答這些問題的科學(xué)領(lǐng)域是物理學(xué)。然而,物理學(xué)家并不總是站在辯論場上的科學(xué)的那一邊。在這本生動且發(fā)人深省的書中,霍森菲爾德探討了物理學(xué)中最重大的問題:過去還存在嗎?粒子會思考嗎?宇宙是為我們而造的嗎?物理學(xué)是否排除了自由意志?我們會有一個萬物理論嗎?物理學(xué)家在回答這些問題的道路上走了多遠(yuǎn),目前的極限在哪里,哪些問題可能永遠(yuǎn)無法回答,關(guān)于這些,她都在這本書中帶我們一一做了探索。

(德)扎比內(nèi)·霍森菲爾德 ·物理學(xué) ·13.6萬字

奇妙的粒子世界
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人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識,從19世紀(jì)初創(chuàng)立原子論,到今天深入到夸克和輕子,經(jīng)歷了多層次的探索。早在20世紀(jì)30年代,人們已認(rèn)識到了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的小單元(電子、質(zhì)子、中子、光子、中微子等),由此形成基本粒子概念,而后隨著對物質(zhì)結(jié)構(gòu)探測技術(shù)的發(fā)展,人們在60年代初發(fā)現(xiàn)了大量基本粒子,從而進(jìn)一步揭示了物質(zhì)結(jié)構(gòu)比質(zhì)子和中子更深層次的組分和相互作用規(guī)律。《奇妙的粒子世界》按歷史發(fā)展順序,運用通俗語言,圖文并茂地帶領(lǐng)讀者暢游奇妙的粒子世界。書中穿插了很多有趣的故事和插圖,以幫助讀者理解微觀世界中不同于日常生活的物理現(xiàn)象和特性。《奇妙的粒子世界》還將引領(lǐng)讀者了解近幾年來熱門和前沿的科學(xué)議題,例如夸克的色和味、上帝粒子、中微子質(zhì)量和暗物質(zhì)等。相信這《奇妙的粒子世界》非常適合對科學(xué)有興趣的青年讀者豐富科學(xué)知識,增進(jìn)探尋物質(zhì)結(jié)構(gòu)和宇宙奧秘的執(zhí)著精神以及提高科學(xué)研究的創(chuàng)新能力。《奇妙的粒子世界》具有高中以上文化水平和大學(xué)低年級的讀者都可讀懂,也適合于從事粒子物理、核物理、宇宙學(xué)以及其他相關(guān)學(xué)科中學(xué)習(xí)和工作的科技工作者開闊視野和了解相關(guān)科學(xué)知識。

黃濤 曹俊 ·物理學(xué) ·7.6萬字

量子力學(xué)的真相

春天的早晨,從窗戶涌進(jìn)來的空氣帶著花園里的清新氣息,這個“奇跡”是如何發(fā)生的?分子如何被微風(fēng)吹動,又如何經(jīng)鼻子轉(zhuǎn)化成令人感到愉悅的氣味?每天早晨醒來的“我”是誰?當(dāng)這個“我”睜開雙眼時,周圍的宇宙又是什么?……在這個量子力學(xué)的時代,關(guān)于我們的存在以及我們與這個世界之間關(guān)系的這些基本的問題,仍是未解之謎。而愛因斯坦和其他現(xiàn)實主義者相信:量子力學(xué)理論是不完備的。在《量子力學(xué)的真相》一書中,斯莫林教授用3幕故事帶領(lǐng)我們走進(jìn)量子力學(xué)的世界,了解那些自量子力學(xué)誕生以來就一直困擾著人們的概念問題和嚴(yán)重分歧。第一幕他會講述我們在探究量子力學(xué)發(fā)展軌跡時所需的基本的量子力學(xué)概念。第二幕他將帶我們追溯了從20世紀(jì)50年代開始的現(xiàn)實主義量子力學(xué)方法的復(fù)興,并且闡述它們的優(yōu)缺點。斯莫林認(rèn)為:正確且完備的量子力學(xué)理論不僅能夠解決量子引力的問題,還能給出一套完整的宇宙學(xué)理論。第三幕斯莫林將介紹包括自己在內(nèi)的當(dāng)代物理學(xué)家為構(gòu)建現(xiàn)實主義的萬物理論所付出的努力。量子力學(xué),是一個充滿悖論與神秘色彩之地,歡迎所有人來到新的科學(xué)時代。

(美)李·斯莫林 ·物理學(xué) ·17.2萬字

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