图书介绍

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从量子到宇宙 颠覆人类认知的科学之旅
  • 高鹏著 著
  • 出版社: 北京:清华大学出版社
  • ISBN:7302452108
  • 出版时间:2017
  • 标注页数:219页
  • 文件大小:25MB
  • 文件页数:228页
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图书目录

1 光的本性之争:光是粒子还是波?1

1.1 惠更斯的波动学说1

1.2 牛顿的粒子学说2

1.3 杨氏双缝干涉实验3

1.4 泊松的乌龙球4

1.5 光就是电磁波6

2 电磁波能量谜团:能量竟然不连续?7

2.1 黑体辐射谜团7

2.2 光电效应谜团9

2.3 原子光谱谜团10

2.4 石破天惊的量子化假设11

3 量子化与连续性之辩14

3.1 芝诺悖论:你能追上乌龟吗?14

3.2 玄而又玄的无穷15

3.3 时空是量子化的17

3.4 运动是连续的吗?17

3.5 量子化才是世界的本质18

4 光的波粒二象性20

4.1 爱因斯坦的光子理论20

4.2 光子理论是牛顿粒子论的回马枪吗?22

4.3 原子能量量子化与原子光谱24

4.4 量子理论与光的本性26

5 爱因斯坦的疑问:什么是光子?28

5.1 光与电磁波:剪不断理还乱28

5.2 波动光学与量子光学:为什么有两种?30

5.3 光的偏振:光子也会思考吗?31

5.4 光速不变:相对中的绝对34

5.5 静止质量为零:有还是没有?35

6 实物粒子的波粒二象性38

6.1 德布罗意的惊人假设38

6.2 实物粒子波动性的观察41

6.3 实物粒子的双缝干涉实验42

6.4 德布罗意波的应用45

7 量子力学的建立47

7.1 薛定谔的波动力学47

7.2 概率构成的物质波49

7.3 玻尔的对应原理51

7.4 海森堡的矩阵力学52

7.5 量子力学正式建立54

7.6 概率论与决定论的争论:上帝掷骰子吗?56

8 单个粒子的波粒二象性59

8.1 单个电子的双缝干涉实验59

8.2 概率波与概率幅61

8.3 观察电子的轨迹65

8.4 跟人类捉迷藏的电子67

9 量子力学正统解释:哥本哈根解释68

9.1 不确定原理68

9.2 互补原理70

9.3 叠加态:人为测量竟如此重要?72

9.4 波函数坍缩76

附录 量子计算机77

10 神奇的量子隧道效应79

10.1 隧道效应:穿墙而过不是梦79

10.2 扫描隧道显微镜81

11 独辟蹊径的路径积分84

11.1 路径积分:所有路径求和84

11.2 路径积分对双缝实验的解释86

11.3 路径积分的广泛应用88

11.4 费曼图:物理学家的看图说话89

12 坚持决定论的隐变量理论93

12.1 德布罗意的导波理论93

12.2 玻姆的量子势理论95

13 量子力学的其他解释98

13.1 意识论:我思故我在?98

13.2 热力学不可逆过程99

13.3 退相干理论100

13.4 GRW理论101

13.5 多世界理论:人人都能创造平行宇宙102

14 人类和光子的博弈106

14.1 单光子偏振实验106

14.2 单光子广角干涉实验108

14.3 单光子延迟选择实验110

14.4 量子擦除实验113

15 幽灵般的超距作用:纠缠态之谜115

15.1 玻尔与爱因斯坦过招115

15.2 EPR佯谬:纠缠态登场119

15.3 纠缠态的实验证明120

15.4 GHZ三粒子纠缠124

15.5 量子隐形传态:超空间传送能实现吗?125

16 原子内部的世界128

16.1 古人的物质组成观点128

16.2 原子论的胜利129

16.3 原子还不是最小130

16.4 原子内部结构132

16.5 原子结构的初期模型134

16.6 电子云:电子在哪儿?136

16.7 电子云节面之谜139

16.8 电子的自旋140

16.9 电子自旋之谜142

17 组成世界的基本粒子145

17.1 物质的镜像:反物质145

17.2 宇宙隐形人:中微子148

17.3 世界的基石:夸克149

17.4 世界的基石:轻子152

17.5 四种基本力和力的传递粒子153

17.6 上帝粒子:希格斯粒子156

17.7 标准模型157

附录 高速粒子对狭义相对论的检验158

18 宏观量子现象:玻色-爱因斯坦凝聚161

18.1 费米子与玻色子161

18.2 泡利不相容原理163

18.3 玻色-爱因斯坦凝聚165

18.4 液氦超流现象168

19 量子场论171

19.1 场与粒子的统一171

19.2 粒子的产生与转化172

19.3 真空里隐藏的奥秘174

19.4 再析费曼图:时间能倒流吗?177

19.5 量子电动力学:精确度惊人的预测180

19.6 量子色动力学:夸克禁闭182

20 超弦理论:万物至理?183

20.1 统一理论的探索183

20.2 宇宙的琴弦:超弦理论185

20.3 M理论:终极理论?188

20.4 平行宇宙190

附录 是否存在交叉宇宙?191

21 宇宙大爆炸193

21.1 膨胀的宇宙193

21.2 广义相对论与宇宙学196

21.3 宇宙理论的发展199

21.4 宇宙的演化202

21.5 恒星的演化204

21.6 暗物质与暗能量之谜208

21.7 时空的颤抖:引力波210

后记215

参考文献217

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