画说量子论

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出版者:
作者:J.P. McEvoy Oscar Zarate
出品人:
页数:179
译者:陈难先
出版时间:2011-9
价格:18.00元
装帧:平装
isbn号码:9787302263395
丛书系列:走进科学殿堂
图书标签:
  • 科普
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具体描述

《画说量子论》主要内容简介:对于没学过量子论的读者,《画说量子论》可以作为引起对量子论兴趣的启蒙;对于学过量子论的读者,《画说量子论》可以作为回顾总结的良师益友。我们理工科的学生历尽磨难知道一些量子论的术语,甚至学会如何使哈密顿对角化,如何求体系的本征值。但是,不少人对量于论的整体仍然缺少了解,这本小册子可以帮助我们把已有的零碎知识连接成片。书中所运用的历史方法非常值得欣赏,因为量子论发展史本身就充满奇趣。当你听到一批发现了新奇事物的大师居然也会为了解释自己的发现弄得狼狈不堪,你一定会觉得很有意思!《画说量子论》值得所有从事物理工作的人士和所有学科的研究生阅读。

探索宇宙的奥秘:《画说量子论》之外的物理世界 《画说量子论》以其生动直观的方式,将量子力学的复杂概念转化为易于理解的图文叙事,深受广大物理爱好者和初学者的喜爱。然而,物理学的广袤疆域远不止于此。本书旨在带领读者跳出量子力学的微观世界,深入探索宏观宇宙、经典物理学的辉煌遗产以及支撑我们日常经验的物理学基石。我们将从一个全新的视角出发,重温那些塑造了我们对时间、空间、运动和能量理解的伟大理论。 第一部分:牛顿的宇宙——经典力学的宏伟蓝图 在量子革命爆发之前,艾萨克·牛顿建立的经典力学体系统治了物理学界长达两百多年。它以其惊人的精确性,成功解释了行星的运动、物体的下落以及机器的运作。 第一章:运动的本质与力的概念。 我们将从伽利略的斜面实验开始,探讨惯性定律的深刻内涵。随后,深入剖析牛顿三大运动定律。不同于量子世界中概率性的描述,经典力学提供了一个完全确定的世界观:只要知道初始条件,我们就能精确预测物体在未来任何时刻的位置和速度。本章将详细阐述力的概念——引力、弹力、摩擦力等,并通过实例分析,如抛体运动和圆周运动,展现矢量分析在解决宏观力学问题中的强大威力。 第二章:能量与守恒——永恒的旋律。 功和能是理解物理过程的核心。我们将系统地介绍动能、势能(包括重力势能和弹性势能)的概念,并着重探讨机械能守恒定律。在没有摩擦和空气阻力的情况下,系统的机械能总量保持不变,这是工程师和物理学家设计和分析机械系统的基础。我们还将讨论能量的另一种宏观形式——热能,并为下一部分关于热力学的探讨奠定基础。 第三章:绕轨的舞蹈——万有引力定律。 牛顿的万有引力定律是人类智慧的里程碑之一,它将地面上的物体运动与天体的运行统一在了同一套数学框架之下。本章将详细解析平方反比定律,探讨开普勒三大定律如何从牛顿的理论中自然导出。此外,我们还将讨论潮汐现象的成因以及人类探索太空的轨道力学基础。 第二部分:热与情的交响——热力学与统计物理的桥梁 从精确的运动轨迹转向描述大量粒子集体行为的统计规律,热力学和统计物理学为我们理解温度、熵和能量的不可逆转化提供了框架。 第四章:温度与热的传递。 温度是宏观世界最直观的物理量之一,但其微观本质是什么?本章将区分热量与内能,并详细介绍热平衡的概念以及热平衡的三大定律(零定律、第一定律和第二定律)。我们将探讨热传导、热对流和热辐射这三种主要的能量传递方式,它们直接决定了地球的气候和工程设备的散热效率。 第五章:熵的崛起——不可逆性的深刻含义。 热力学第二定律是物理学中最具哲学意味的定律之一。我们将深入探讨熵(Entropy)的概念,它不仅是衡量系统无序度的指标,更是时间之箭的指向。为什么热量总是从高温物体流向低温物体?为什么我们不能完全将热能转化为功?这些问题都导向了熵增原理的必然性。 第六章:从微观到宏观的桥梁——统计力学初探。 在量子力学诞生之前,玻尔兹曼等人通过统计方法,成功地将微观粒子(如分子)的随机运动与宏观可测量的热力学量(如压力、温度)联系起来。本章将介绍理想气体的模型,推导麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布,展示如何在概率的海洋中找到宏观规律的确定性。 第三部分:电磁世界的交响曲——光、电、磁的统一 如果说经典力学描述了物质的运动,那么电磁学则描述了塑造我们生活方方面面的场和波。 第七章:电荷与场的力量。 我们将从库仑定律出发,构建静电场的概念,讨论电势和电容。随后引入电流和磁场的概念,探讨稳恒电流下的磁场分布,以及磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力。法拉第的电磁感应定律,揭示了变化的磁场如何产生电动势,这是发电机和变压器工作的根本原理。 第八章:麦克斯韦的统一——光的本质。 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的伟大贡献在于将电、磁和光统一在一个简洁优美的四方程组中。本章将详细阐述麦克斯韦方程组的物理意义,解释光是如何作为一种电磁波存在的。我们将讨论电磁波谱,从无线电波到X射线,理解不同波段电磁波的特性和应用。 第九章:波动性与光学——光线的几何与物理。 本部分将回顾经典光学,包括光的反射和折射定律,以及透镜成像的原理。随后,我们将探讨光的干涉和衍射现象,这些现象为光的波动性提供了强有力的证据,也为现代光学工程(如激光技术)奠定了理论基础。 第四部分:时空的几何——相对论的革新 经典物理学在高速运动和强引力场下遭遇了瓶颈,阿尔伯特·爱因斯坦的相对论彻底颠覆了我们对时间、空间和质量的固有观念。 第十章:狭义相对论——速度的极限。 狭义相对论建立在两条基本公设之上:光速不变原理和相对性原理。本章将探讨其颠覆性的结论:同时性的相对性、时间膨胀(运动的时钟变慢)和长度收缩(运动的尺子变短)。最终,我们将推导出著名的质能方程 $E=mc^2$,揭示质量与能量之间深刻的内在联系。 第十一章:广义相对论——引力的几何解释。 广义相对论将引力描述为时空弯曲的结果。我们将探讨等效原理,并理解为什么惯性质量和引力质量是相等的。本章将讨论弯曲时空的后果,例如光线在引力场中的偏折(如水星近日点的进动)以及引力时间延迟效应。虽然我们不会深入复杂的张量分析,但会通过清晰的类比,理解弯曲时空如何引导物质运动。 第十二章:宇宙学的基础——从星系到大爆炸的视角。 经典理论和相对论的结合,为现代宇宙学提供了观测和理论工具。我们将简要回顾哈勃对宇宙膨胀的发现,以及大爆炸理论的核心证据,如宇宙微波背景辐射(CMB)。虽然量子力学在描述早期宇宙中也扮演重要角色,但本章的重点仍在于宏观的、由时空结构决定的宇宙演化模型。 通过对这些宏大理论的系统梳理,读者将能够建立一个坚实的、涵盖宏观现象和高速运动规律的物理学知识体系,这与《画说量子论》对微观世界的深入挖掘,共同构成了对整个物理实在的全面认知。本书强调的是确定性、场论、能量守恒以及时空的结构性,为理解我们日常生活中所遭遇的一切物理现象提供了必要的工具和视角。

作者简介

作者Joe P.麦克沃伊是宾夕法尼亚大学物理学硕士,伦敦大学博士。他曾在美国新泽西州普林斯顿的RCA实验室担任研究员。此后十五年,他在美国、瑞士和英国一直从事固体物理研究。他后来转行成为科学新闻记者和通俗科普作家。他的《画说量子论》在世界各国广受欢迎,已印刷十多次并译成十几种语言。

本书为其中文翻译版。译文初稿曾经北京大学物理学院王正行和程檀生两位教授审阅并提出宝贵修改意见。

目录信息

读后感

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很有趣的一本小册子,图文并茂,量子理论发展史上许多鲜为人知的故事。在这里可以看到此书的部分章节。http://product.dangdang.com/product.aspx?product_id=22546009

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用户评价

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《画说量子论》给我带来的,不仅仅是知识的增长,更是一种全新的感知世界的方式。我一直觉得,物理学,特别是量子力学,似乎是属于那些拥有超凡智慧和数学天赋的少数人的领域,而我这样的普通人,只能远远地仰望。但是,这本书的出现,彻底打破了这种隔阂。作者凭借其卓越的艺术功力和科学洞察力,将那些曾经让我感到遥不可及的量子现象,变得触手可及。书中关于“量子比特”的概念,我一直很难理解它与传统比特的区别。作者用一个旋转的陀螺来类比,传统的比特就像是一个只能指向“0”或“1”的指针,而量子比特则像是一个可以同时指向所有方向的陀螺,它的状态是可以叠加的,直到被测量的那一刻,才会“倒下”指向一个明确的方向。这个比喻,让我第一次领略到量子计算的强大之处,以及它与我们日常理解的计算方式的根本不同。还有关于“量子叠加”与“平行宇宙”之间联系的探讨,书中通过一些极富想象力的画面,将可能性的世界一一呈现,让我不禁开始思考,我们所处的现实,是否只是无数可能性中的一种。这种将科学探索与哲学思考巧妙结合的方式,让我对量子世界的探索更加充满了热情和敬畏。这本书的每一页都充满了惊喜,每一幅插图都如同一个精心雕琢的艺术品,它们共同构建了一个既严谨又充满诗意的量子世界,让我受益匪浅。

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《画说量子论》为我打开了一个前所未有的视角,让我得以窥探那个神秘而迷人的量子世界。长期以来,我对量子力学抱有极大的兴趣,但苦于自身数学功底的限制,常常无法深入理解那些深奥的理论。这本书以其独特的“画说”方式,彻底消除了我学习的障碍。书中关于“波函数坍缩”的解释,尤其令我印象深刻。作者通过一个非常巧妙的插图,将一个处于叠加态的粒子,比作一个未被观测的猫,它同时处于“活”与“死”的状态。一旦我们打开盒子进行观测,猫的状态就会瞬间确定下来,这正如同量子叠加态在测量时变成一个确定的状态。这种从宏观类比微观的尝试,让我对这个抽象概念有了直观的认识。此外,书中对于“量子隧穿”的描绘,也是匠心独运。作者用一个小球试图穿过一堵厚墙的场景,在经典物理学中,小球会被墙挡住;但在量子世界,即使能量不足,小球也有一定的概率“穿过”墙壁,出现在另一边。这种“概率性”的穿行,在书中被描绘得既形象又富有冲击力,让我理解了许多量子现象的不可思议之处。整本书的插画风格统一,构图精巧,色彩运用也恰到好处,每一幅图都不仅仅是视觉的点缀,更是承载着关键的科学信息,让我沉浸在一个既有深度又不失趣味的知识海洋中。

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《画说量子论》的阅读体验,简直是一场视觉与智慧的双重盛宴。我一直对量子力学充满好奇,但总是被那些晦涩难懂的专业术语和复杂的数学模型吓退。这本书的作者,无疑是一位将科学智慧与艺术灵感完美融合的大师。他用一系列精妙绝伦的插画,将抽象的量子概念具象化,让我第一次如此清晰地“看见”了量子世界的运作机制。书中关于“波粒二象性”的解释,令我印象尤为深刻。作者并没有直接给出理论定义,而是通过描绘粒子在不同实验中的表现,时而像波一样荡漾,时而又像粒子一样有明确的轨迹。这种动态的、充满故事性的插画,让我摆脱了对概念的机械记忆,而是真正理解了这种看似矛盾的性质。同样,对于“量子隧穿”的描绘,作者用一个小孩试图穿过一道高墙的画面,在经典物理学中,这是不可能的,但在量子世界,小孩却有可能“穿过”墙壁,出现在另一边。这种将科学现实与儿童的想象力相结合的处理方式,不仅有趣,而且深刻。整本书的插画风格独特,构图讲究,色彩运用也极富表现力,每一页都仿佛是一幅独立的艺术作品,它们共同构建了一个既严谨科学又充满诗意的量子宇宙,让我久久不能忘怀。

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坦白说,《画说量子论》这本书的出现,彻底颠覆了我对物理科普书籍的刻板印象。过去,我总觉得要理解量子力学,就必须面对枯燥乏味的数学公式和艰深的理论推导,但这本书却以一种前所未有的艺术化方式,将我带入了量子世界的奇妙殿堂。我一直对“量子叠加”的概念感到非常困惑,认为它违背了我们日常的直觉。然而,书中通过一系列精美的插画,将一个粒子同时处于多种状态的奇特景象,描绘得淋漓尽致。例如,书中用一个同时处于旋转上升和旋转下降状态的陀螺来比喻,直到你观测它,它才会确定是哪种状态。这种直观的视觉化展示,让我第一次真正“看见”了叠加态的存在,而且是发自内心的理解,而非死记硬背。同样,关于“量子纠缠”的描述,书中用一对心有灵犀的舞者来类比,无论它们相距多远,一个的动作都会瞬间影响另一个,仿佛它们之间存在着一种看不见的连接。这种充满想象力的比喻,让我对这种“超距作用”的现象有了更深的认识。整本书的插画风格独特,既有写实的细腻,又不失抽象的意境,每一幅图都如同精心打磨的艺术品,将复杂的科学原理以最易懂、最引人入胜的方式呈现出来,让我沉醉其中,欲罢不能。

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我必须说,《画说量子论》是一次令人愉悦的学习体验。我过去尝试阅读一些量子力学的科普读物,但往往因为概念的抽象性和缺乏直观的具象化而半途而废。这本书的出现,彻底改变了我的阅读习惯和对知识获取的期待。它不仅仅是一本书,更像是一位睿智的向导,用最生动、最艺术化的方式,引领我穿越量子力学的迷宫。书中关于“量子隧穿效应”的描述,尤其让我惊叹。想象一下,一个粒子,即使能量不足以翻越一座高山,但它却有可能“穿过”这座山,到达另一边。作者用了一个非常贴切的比喻:就像一个网球,你用力把它扔向一面墙,按照经典物理学的逻辑,它应该被弹回来。但如果这是一堵“量子墙”,这个网球就有可能莫名其妙地出现在墙的另一边,仿佛穿墙而过。这种“意想不到”的结果,在书中被描绘得既神秘又富有逻辑。我特别欣赏书中在解释“退相干”时,将量子系统与外部环境的互动,比作一个正在进行精彩表演的舞者,一旦周围的环境(比如观众的干扰)发生变化,舞者的动作就会变得混乱,原本清晰的量子叠加态也随之消失。这种将抽象的物理过程人格化、情境化的处理方式,极大地增强了我对这些概念的理解和记忆。整本书的排版设计也十分考究,留白恰到好处,文字与插画的比例也十分协调,让我在阅读过程中始终保持着高度的专注和兴趣,仿佛置身于一个精心布置的展览馆,每一个展品都充满了引人入胜的故事。

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《画说量子论》这本书,对于我这样一直对物理学,尤其是量子力学充满好奇,但又因为其抽象性而感到无从下手的人来说,简直是一场及时雨。我一直觉得,量子力学是属于少数高智商人群的领域,而我这样普通人很难真正去触及。然而,这本书的作者,却用其炉火纯青的艺术技巧和对科学的深刻洞察,为我架起了一座通往量子世界的桥梁。书中关于“叠加态”的解释,是我之前从未有过的清晰理解。作者并没有罗列一堆抽象的定义,而是用一个非常巧妙的插图,描绘了一个粒子,在被观测之前,可以同时处于“向上旋转”和“向下旋转”这两种状态。这种“同时存在”的奇特景象,在书中被描绘得既神秘又充满逻辑,让我第一次真正“看见”了叠加态,而且是发自内心的理解。同样,关于“量子隧穿”的描绘,作者用一个坚固的墙壁,和一个拥有一定概率能够穿过墙壁的小球来比喻。这种“不可思议”的穿墙而过,在书中被描绘得既形象又富有冲击力,让我开始相信,微观世界的规则,确实与我们宏观世界有着天壤之别。整本书的插画风格统一且充满艺术感,每一幅图都不仅仅是视觉的享受,更是承载了关键的科学信息,让我在这场视觉的盛宴中,不知不觉地掌握了许多关于量子世界的知识。

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这本《画说量子论》绝对是我近期读到的最令人惊喜的一本书,没有之一!作为一名对物理学,尤其是量子力学一直充满好奇但又觉得门槛极高的普通读者,我常常在各种科普文章和视频中碰壁,那些抽象的概念和复杂的数学公式总是让我望而却步。然而,《画说量子论》完全打破了我对量子力学教学的刻板印象。从翻开第一页开始,我就被书中充满想象力、同时又极其精准的插画所吸引。作者似乎拥有某种魔法,能将那些在常人看来如同天书般的量子现象,通过生动形象的图画一一呈现。例如,书中关于“叠加态”的解释,并没有堆砌一堆晦涩的定义,而是用了一个非常巧妙的图示,将一个硬币抛起来后,在落地前同时处于正面和反面的不确定状态,栩栩如生地展现在读者眼前。这种“看见”抽象概念的方式,瞬间消除了我多年的心理隔阂。接着,在讲解“量子纠缠”时,作者更是匠心独运,用一对同步变化的彩色小球来比喻,无论它们相距多远,一个的状态变化,另一个会瞬间做出相应的变化,仿佛有一种看不见的纽带连接着它们。这种比喻,虽然简单,却直击了纠缠的核心,让我这个曾经对“超距作用”感到匪夷所思的人,也慢慢理解了其中的奇妙。书中的每一个章节,都如同一个精心设计的艺术品,将复杂的理论分解成易于理解的视觉语言,每一个插画都不是简单的装饰,而是承载着关键信息和解释。我甚至觉得,这本书不仅仅是在讲述量子论,更是在培养一种“量子思维”,让我学会从全新的角度去审视我们身边的世界。

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作为一名对未知充满好奇的普通读者,《画说量子论》这本书,绝对是我近年来读到过的最令人震撼的科普读物。我曾经尝试过阅读一些关于量子力学的书籍,但往往因为概念的抽象和缺乏直观的理解而感到沮丧。然而,这本书的出现,彻底改变了我对学习复杂科学知识的看法。作者以其非凡的艺术才华和对量子力学的深刻理解,用一系列精美的插画,将那些令人望而生畏的量子现象,描绘得生动而形象。我尤其难以忘记书中关于“量子纠缠”的解释。作者并没有直接引用复杂的数学公式,而是用一对同时产生、又互相影响的彩色气泡来比喻。无论它们相隔多远,一个气泡颜色的变化,另一个气泡也会在瞬间做出相应的改变,仿佛它们之间有着一种神秘的、超越时空的联系。这种生动形象的比喻,让我第一次真正领略到量子纠缠的奇妙之处,而且是发自内心的理解,而不是仅仅停留在概念层面。这本书的插画不仅仅是装饰,它们本身就是一种语言,一种能够跨越语言和专业壁垒的语言,将量子世界的奥秘娓娓道来。每一幅画都充满了细节和寓意,让我能在欣赏艺术的同时,也深入理解了科学的精髓,这是一种前所未有的学习体验。

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《画说量子论》的出现,就像在混沌的科普海洋中投下了一颗璀璨的明珠,彻底颠覆了我对物理学学习的认知。我一直认为,量子力学是一个只能被数学方程式和艰深理论所描述的领域,但这本书用它独有的方式,为我打开了一扇全新的大门。它不是那种枯燥乏味的教科书式讲解,更像是一位技艺精湛的艺术家,用最直观、最富有感染力的画面,为我“画”出了一个神奇的微观世界。书中对于“波粒二象性”的描绘,我印象最为深刻。作者没有直接抛出“光既是波又是粒子”这样令人费解的论断,而是通过一系列精美的插图,展示了双缝实验中粒子行为的微妙变化。我看到了那些微小的粒子,时而如同水波一样荡漾,穿过缝隙,留下干涉条纹;时而又如同微小的弹珠,有明确的轨迹,穿过缝隙。这种对比强烈的视觉呈现,让我第一次真正“理解”了这种看似矛盾的性质,而且是发自内心的理解,而不是死记硬背。同样,关于“测不准原理”,书中用了一个形象的比喻,将测量粒子的位置和动量,比作同时要抓住一个快速移动且形迹模糊的飞虫。你越想看清楚它的位置,它在你手中的动作就越是难以预测,反之亦然。这个比喻,生动地揭示了测量过程本身对量子系统造成的扰动,让我不再觉得它是某种哲学上的猜想,而是物理实在的一部分。整本书的插画风格统一而又多样,有的线条简洁,有的色彩斑斓,但无一例外地都服务于核心的科学概念,让我在享受视觉盛宴的同时,潜移默化地吸收了量子世界的奥秘。

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作为一名多年来对科学探索充满热情,但又常常被物理学专业术语所困扰的爱好者,《画说量子论》的出现,无疑是一场及时雨。我曾经无数次尝试阅读一些关于量子力学的书籍,但每次都被复杂的公式和抽象的概念打得落花流水,最终只能选择放弃。这本书则完全不同,它以一种极其温和且富有艺术感染力的方式,将我带入了量子世界的奇妙旅程。书中对于“不确定性原理”的阐释,是我从未有过的深刻理解。作者并没有直接引用海森堡的公式,而是通过绘制一个动态的粒子,当你试图精确地捕捉它的位置时,它的运动速度就会变得极其模糊;反之,当你试图精确地测量它的速度时,它的位置就会变得飘忽不定。这种“此消彼长”的动态图示,让我真正领会到,测量本身就是一种对微观世界的干扰,这种干扰是量子世界固有的一部分,并非仪器不够精密所致。这本书还用非常生动的插图,描绘了“量子纠缠”的奇特现象。想象一下,两个粒子,无论相隔多远,它们之间似乎存在着一种神秘的联系,当你测量其中一个粒子的状态时,另一个粒子的状态会瞬间确定。书中用一对同步跳舞的舞者来比喻,无论他们在舞台的两端,一个动作的变化,另一个会立刻做出相应的呼应。这种比喻,让我不再觉得量子纠缠是一种“超自然”的现象,而是理解了它是一种深刻的物理关联。整本书的视觉语言极富表现力,插画的细节处理得非常到位,让我在享受艺术的同时,也深化了对科学原理的认知。

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我觉得我看懂了,对于只有高中物理和数学水平、大学以后就没接触过物理的人而言,这本书真算得上深入浅出了。非常好看。

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扫盲扫盲

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好书,有趣。就是把薛定谔画得也太朋克了吧,哈

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我觉得我看懂了,对于只有高中物理和数学水平、大学以后就没接触过物理的人而言,这本书真算得上深入浅出了。非常好看。

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简单易懂,相当的不错

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