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出版者:北京大学出版社

作者:曾谨言

出品人:

页数:428

译者:

出版时间:2001-12-1

价格:17.00

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787301037058

丛书系列:北京大学物理学丛书

图书标签:

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《探索未知：宇宙的微观尺度》 本书是一次深入宇宙最基本构件的奇妙旅程，它将带领读者穿越宏观世界的熟悉景象，进入一个充满奇异现象、颠覆直觉的微观领域。在这里，我们熟悉的经典物理学定律似乎不再适用，取而代之的是一套全新的、有时令人费解但却异常精确的规律，它们支配着原子、电子、光子以及更深层次的粒子。 第一章：跨越界限的曙光 在十九世纪末，物理学的殿堂似乎已经辉煌至极。麦克斯韦方程组完美地描述了电磁现象，牛顿的力学定律在解释行星运动和物体受力时无往不利，热力学也揭示了能量转化的奥秘。然而，一些看似微小的“瑕疵”开始显现，预示着一场革命的到来。黑体辐射的实验数据，特别是其在长波长和短波长区域的明显偏差，让传统的经典理论束手无策。如何解释这些实验结果？这成为了物理学界的一块绊脚石，也正是这个看似棘手的问题，孕育了全新的思想。 在这样的背景下，一些天才的头脑开始尝试打破常规。普朗克引入了“能量量子”的概念，大胆地假设能量的吸收和发射不是连续的，而是以一份份离散的“量子”进行。这一革命性的想法，虽然起初是为了解决黑体辐射问题，却意外地打开了通往新世界的大门。紧随其后，爱因斯坦在解释光电效应时，进一步将量子的概念应用于光本身，提出了“光量子”（即光子）的存在，证明了光同时具有波动性和粒子性，这是一个深刻的、对经典波动理论的挑战。这些早期工作，虽然零散，却如同散落的星火，预示着一场即将到来的宏大爆发。 第二章：波粒二象性的迷宫 当深入探究微观世界的本质时，我们很快会遇到一个核心的、也是最令人着迷的概念——波粒二象性。经典物理学将物体清晰地划分为“粒子”和“波”，粒子有明确的位置和动量，而波则表现出干涉和衍射等现象。然而，在微观尺度下，这种二元划分变得模糊不清。 电子，我们曾经认为是经典的粒子，却能表现出干涉和衍射的特征，仿佛它们是某种意义上的“波”。著名的双缝实验，在宏观尺度下，人们会预期看到两条亮带，那是粒子穿过缝隙后留下的痕迹。然而，当电子以一个个独立粒子的形式通过双缝时，屏幕上却出现了明暗相间的干涉条纹，这清晰地表明电子同时具备了波动性。反之，光，我们通常认为是电磁波，在光电效应和康普顿散射等实验中，又表现出粒子的特性，它们以一份份能量子的形式与物质相互作用。 这种波粒二象性并非简单的“要么是波，要么是粒子”，而是一种更深刻的、与我们宏观经验截然不同的存在方式。一个微观粒子，在不同的实验设置下，会展现出其粒子或波动的一面。它究竟是什么？这个问题的答案，不再是我们熟悉的“是什么”，而是“如何描述”。我们不再试图去“看见”它，而是通过其行为来理解它。这种理解方式的转变，是理解微观世界的第一步，也是最重要的一步。 第三章：概率的潮汐与不确定性 进入微观世界，我们必须学会与概率打交道。经典的确定性物理学认为，如果我们知道了某个时刻一个系统的所有信息（比如所有粒子的位置和速度），我们就能精确地预测它在未来任何时刻的状态。然而，在微观尺度，这种确定性被打破了。 海森堡提出的不确定性原理，是这一转变的核心。它表明，我们不可能同时精确地知道一个粒子的位置和动量。当我们越精确地测量粒子的位置，其动量的不确定性就越大，反之亦然。这并非由于我们测量仪器的限制，而是微观粒子本身固有的性质。这就像在黑暗中试图抓住一个飞行的萤火虫，你越是想看清它在哪里，它就越容易在你眼前晃动，让你难以同时抓住它的位置和运动轨迹。 这种不确定性，也意味着我们无法像预测宏观物体那样，精确预测一个电子在某一时刻的具体位置。取而代之的是，我们只能描述它出现在某个位置的概率。量子力学中的波函数，正是用来描述这种概率分布。波函数本身的平方，代表了粒子出现在该位置的概率密度。当粒子与外界发生相互作用，进行测量时，这个波函数才会“坍缩”，我们才能观察到粒子处于某个特定的状态。这种概率性的描述，虽然与我们日常的确定性思维相悖，却是描述微观世界的唯一有效方式。 第四章：量子态的叠加与纠缠 微观粒子拥有一种令人惊叹的“叠加”能力。在未被测量之前，一个粒子可以同时处于多种可能的状态的“叠加态”。例如，一个电子的自旋，可以同时是“向上”和“向下”的叠加。直到我们进行测量，它才会随机地“选择”其中一个状态呈现出来。这就像一个硬币在空中旋转，在落地之前，它既不是正面也不是反面，而是两者的叠加。一旦落地，我们才能看到它确定的朝向。 比叠加态更为奇特的是“量子纠缠”。当两个或多个粒子发生纠缠后，它们会形成一个整体，无论它们相距多远，它们的状态都会相互关联。测量其中一个粒子的状态，会瞬间影响到其他纠缠粒子，即便它们远隔光年。爱因斯坦曾形象地称这种现象为“幽灵般的超距作用”，因为它似乎违反了相对论中信息传播速度不能超过光速的原则。但大量的实验已经证实了量子纠缠的真实存在，它为我们理解宇宙的深层联系提供了新的视角，也为未来的量子计算和量子通信奠定了基础。 第五章：方程背后的宇宙语言 为了精确地描述这些奇特的现象，数学家和物理学家们发展出了一套全新的数学语言——量子力学的数学框架。其中，薛定谔方程扮演着核心的角色。它是一个描述量子系统随时间演化的动力学方程，类似于经典力学中的牛顿第二定律。薛定谔方程告诉我们，一个系统的波函数如何随时间变化，从而预测系统在未来可能的状态。 除了薛定谔方程，狄拉克方程等更复杂的方程，则进一步完善了描述，特别是引入了相对论效应，并能描述电子等粒子的自旋。矩阵力学、算符等抽象的数学工具，也被用来处理量子系统的状态和操作。这些数学工具虽然抽象，却是理解和预测微观世界行为的基石。它们将那些看似不可思议的现象，转化为了可以被计算和验证的规律。 第六章：应用与展望：微观世界的涟漪 量子力学并非仅仅是理论家们的抽象游戏，它的影响已经渗透到我们生活的方方面面，并且正在深刻地改变着未来。 半导体技术： 计算机芯片、智能手机、LED灯等所有现代电子设备，都离不开对半导体材料中电子行为的量子力学解释。晶体管的运作，就是基于对电子在材料中的量子态的控制。 激光技术： 激光，作为一种高度集成的、定向的相干光源，其原理完全建立在量子力学对原子能级跃迁的理解之上。激光在通信、医疗、工业、科研等领域有着广泛的应用。 核能与核技术： 原子核内部的粒子行为，以及核反应的原理，都属于量子力学的范畴。核能的利用，核医学的诊断与治疗，都依赖于对量子物理学的深刻认识。 磁共振成像（MRI）： 现代医学中不可或缺的MRI技术，利用了原子核的自旋性质，而自旋的解释正是量子力学的一部分。 未来的量子技术： 量子计算，有望解决经典计算机无法处理的复杂问题，例如药物设计、材料科学的模拟、密码学等。量子通信，则能提供绝对安全的通信方式，避免信息被窃听。量子传感，能够实现前所未有的高精度测量。 《探索未知：宇宙的微观尺度》将带您一同走进这个令人神往的微观世界，理解那些挑战我们直觉的现象，感受物理学革命的魅力，并展望它为人类未来带来的无限可能。这是一次智力上的冒险，一次对宇宙最深层奥秘的追寻。

评分☆☆☆☆☆

本科的时候量子力学课的教材，但是老师上课从来都不用它，自己一个厚厚的笔记本给我们上课，我们也记了厚厚的一大本。由于自己对量子力学很感兴趣，又拿起此书来阅读，看着看着就傻眼了，这是一本炫耀的书吧？ 既没有物理学含义的详细阐释，也省略了很多的运算过程，让许多读者...  

评分☆☆☆☆☆

说实话，感觉比格里菲斯的那本要好。 不知道说这本书不好的人是什么水平，还是强烈的心理暗示，就认为西方的教材优于国内的教材？ 事实上，这本书用词非常精炼准确，对于一些理解上的难点和关键点也都很平实的讲了出来。 说这本书是在炫技？？？下这个评语的读者水平是有多低？...

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

我是一个纯粹的工科背景出身，过去对理论物理的接触仅限于大学里那些走过场的课程，实在不敢恭维。因此，当我拿起这本“导论”时，心里其实是打鼓的。但令人惊喜的是，作者似乎深谙“如何把复杂的事情讲得足够简单”的秘诀。它不是那种一上来就要求读者掌握复杂的希尔伯特空间和算符代数的作品，而是非常耐心地从经典物理的局限性入手，逐步引出了量子化（Quantization）的必然性。特别是关于不确定性原理的讨论，作者没有停留在海森堡那个著名的数学表达式上，而是深入剖析了这种“限制”的物理意义，它不是测量技术的缺陷，而是宇宙固有的属性。这本书的写作风格有一种老派科学家的严谨，但又不失对年轻读者的温情关怀，每当我觉得即将迷失在数学推导的迷雾中时，总会有一个精妙的物理图像或者一个历史典故将我拉回到正轨。可以说，它培养的不仅仅是知识，更是一种科学思维的韧性和探索的乐趣。这本书让我重新燃起了对基础科学的热情，远超我预期的收获。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了物理学新世界的大门，虽然我对量子力学的理解还停留在非常基础的阶段，但这本《量子力学导论》的叙述方式却让我感到无比亲切和震撼。它没有一开始就用那些晦涩难懂的数学符号把我吓跑，而是用非常直观的类比和生动的例子，将波粒二象性、量子叠加态这些看似“反直觉”的概念娓娓道来。我记得书中有一章专门讲了“薛定谔的猫”的思想实验，作者没有急于给出标准答案，而是引导读者去思考测量的本质，那种探索未知的兴奋感，真的很难用语言来形容。而且，书中的排版和插图也做得极其用心，那些彩色图表将复杂的能量阶梯和概率云清晰地展示出来，即便是初次接触这些概念的人，也能大致把握住问题的核心。读完前半部分，我感觉自己对微观世界的运作模式有了一种全新的敬畏之心，它不再是教科书上冷冰冰的公式堆砌，而是一片充满奇迹和无限可能的疆域。这本书的价值，在于它成功地架起了一座连接宏观直觉与微观实在之间的桥梁，让“量子”不再是高不可攀的代名词。

评分☆☆☆☆☆

这本书的魅力在于它的“平衡感”。它既能满足那些想要深入细节、求解薛定谔方程在各种势场下解法的进阶学习者的需求，也能让那些只是想大致了解量子世界基本法则的初学者感到满意。我不是物理学专业的，但我发现自己能够轻松地跳过那些需要高等数学知识的深奥证明部分，转而专注于对波函数演化、量子隧穿效应等核心物理图像的理解。书中对这些现象的描述，充满了画面感和生动性，仿佛作者真的在用我们日常的语言描述一个完全不同的微观现实。特别值得称赞的是，它对量子力学在现代科技中的应用也有所涉及，比如对半导体物理和激光原理的简要介绍，这极大地增强了学习的现实意义和动力。读完之后，我不再觉得物理学是象牙塔里的学问，它实实在在地塑造了我们身边的世界，而这本书就是理解这座“塑造者”工作原理的最佳指南。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的深度远超我一个业余爱好者所能完全消化的程度，但即便如此，它依然是我书架上最常被翻阅的“工具书”之一。我特别欣赏它对历史脉络的梳理，它不仅仅是介绍“是什么”，更着重于“为什么会是这样”。从普朗克的黑体辐射到玻尔的原子模型，作者如同一个优秀的讲解员，带领我们走过那些充满争论和突破的关键历史节点。这种叙事方式极大地增强了学习的代入感，让我们明白，伟大的理论都不是凭空产生的，而是建立在一代代科学家艰苦卓绝的探索之上的。书中对哥本哈根诠释与多世界诠释的对比讨论尤其精彩，它清晰地展示了物理学理论在面对观测结果时所面临的哲学困境，迫使读者思考：我们到底在研究什么？真正的实在是什么？这种对基础哲学问题的触及，让这本书的层次一下子拔高了，不再仅仅是一本物理教材，更像是一部关于人类认知边界的深刻探讨。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像进行一场精心设计的智力探险。它的逻辑推导是极其严密且无懈可击的，每一个公式的引入都伴随着清晰的物理背景说明，丝毫没有为了炫技而堆砌公式的倾向。我个人对书中关于角动量量子化以及自旋概念的介绍印象最为深刻。作者处理“自旋”这个纯粹的量子力学概念时，采取了一种非常高明的策略：先从斯特恩-盖拉赫实验的现象入手，展示经典理论的彻底失败，然后才引入内在角动量这一抽象但必需的数学结构。这种“问题驱动”的教学方法，使得读者在面对抽象概念时，不会感到突兀，反而能体会到引入新概念的必要性和优雅性。对于那些希望系统、严谨地理解量子力学核心框架的读者来说，这本书的章节安排和论证结构堪称典范，每一个环节都紧密相连，环环相扣，体现了极高的专业水准。

评分☆☆☆☆☆

这本书有些忽视物理图像。

评分☆☆☆☆☆

真的很烂吗？

评分☆☆☆☆☆

挺烂的书...

评分☆☆☆☆☆

教材呀

评分☆☆☆☆☆

只是一个参考罢了，相比还是比较深奥的