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  • 1小時科普量子力學
  • 點閱:13
  • 作者: 朱梓忠著
  • 出版社:清文華泉
  • 出版年:2020[民109]
  • 集叢名:理解科學叢書
  • ISBN:9789865552114
  • 格式:EPUB 流式
  • 附註:附錄: 1, 量子力學發展簡史--2, 對稱性與守恆定律
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▏一本書光速科普量子力學,探索20世紀最偉大的物理學發現 ▏

  ◎什麼是粒子的「自旋」?
  
  自旋,與質量、電荷等物理量一樣,是微觀粒子的一個基本屬性,是量子力學當中特有的屬性,它並沒有古典物理學的對應物。


  自旋為半整數的粒子,組成宇宙中的「物質」,而自旋為0、1、2的粒子產生物質粒子間的力。在已經發現的粒子中,自旋為整數的,最大自旋為4;自旋為半奇數的,最大自旋為3/2。自旋為1/2的粒子包括電子、正電子、質子、中子、中微子和夸克等,光子的自旋為1。

  「人們樂於將自旋類比於古典物理中的自轉(比如地球),但這種比喻只在一定程度上可用。自旋是微觀粒子的内稟屬性,不能用古典轉動的圖景來解釋。」

  ◎測不準原理是在「測」什麼?

  測不準原理,也稱為不確定關係。測不準原理是1927年由海森堡提出的,在量子力學中的地位一直存在很大的爭議。

  測不準原理是這樣的:當一個電子完全自由時,由於它可以處在空間中的任意位置,而且處在任意位置的機率一樣,所以其位置的不確定度為無窮大。

  所以,測不準原理,測的就是「電子在任意位置的機率」。

  但是測不準原理中的所謂「不確定度」,到底是指對單一微觀過程進行測量的可能誤差呢?還是指在相同條件下進行多次測量的統計偏差呢?

  ◎量子纏結(或稱糾纏)到底是怎麼樣一個「纏」法?
  
  量子纏結的發現,源於愛因斯坦與其同僚所提出的「EPR悖論」,其大意是說:一個地方發生的現象,不可能即刻影響到另一個地方的現象;但實驗卻證明了,一個地方發生的現象,可以即刻「影響」(關聯)到遙遠的另一個粒子!
  
  形象說,量子纏結就是粒子之間被糾纏在一起,哪怕相隔非常遙遠,若干擾其中一個粒子,與之纏結的粒子也會即刻作出反應。

  ◎愛因斯坦對量子力學的看法是……

  「無論如何,我相信上帝是不擲骰子的。」
   
  愛因斯坦是一名堅定的決定論者,他對於量子纏結中存在的跨空間、瞬間影響纏結雙方的「相互作用」,其稱之為「鬼魅的超距作用」(spooky action at a distance);但是,越來越多實驗,證明量子纏結的確存在,所以看來愛因斯坦對於量子力學非定域性的質疑也沒有得到實驗的支持。

  不過,愛因斯坦真的錯了嗎?

  ★任意門?時光機?平行宇宙?那些超狂的科幻情節,量子力學都有!

  本書不是學術著作,它就是科普作品,沒有諸多數學公式,書中對量子力學的主要原理和概念進行了思考和剖析,有些是哲學意義上的思考。希望能夠將這些思考和敘述傳遞給學物理的學生、相關的科技工作者和大眾,是一本適合所有人的量子力學入門!


朱梓忠

  • 版權頁
  • 前言
  • 第1章 引論
    • 1.1 總論
    • 1.2 量子
    • 1.3 古典物理學和量子力學
    • 1.4 什麼時候必須用到量子力學
  • 第2章 古典物理學的困境
    • 2.1 牛頓三個運動定律遇到了問題
    • 2.2 量子論創立之前的古典物理學
    • 2.3 古典物理學遇到的困難
  • 第3章 舊量子論時期
    • 3.1 新世紀來臨:普朗克的突破
    • 3.2 光電效應
    • 3.3 有核原子模型
    • 3.4 波耳的原子理論
    • 3.5 波粒二象性
  • 第4章 量子力學的創立
    • 4.1 海森堡的矩陣力學
    • 4.2 薛丁格的波動力學
    • 4.3 量子力學的基本假設和數學框架
    • 4.4 薛丁格方程式
    • 4.5 波函數的機率解釋
    • 4.6 測不準原理
    • 4.7 愛因斯坦與波耳的爭論
  • 第5章 更多的量子力學基礎
    • 5.1 波函數坍縮
    • 5.2 態疊加原理
    • 5.3 薛丁格的貓
    • 5.4 包立不相容原理
    • 5.5 量子穿隧效應
    • 5.6 1小時可以大致科普量子力學嗎?
  • 第6章 非定域性和量子纏結
    • 6.1 EPR悖論
    • 6.2 量子纏結
    • 6.3 玻姆的隱變量理論,貝爾不等式
    • 6.4 量子密碼
    • 6.5 量子隱形傳態
    • 6.6 量子通訊
    • 6.7 量子運算
  • 第7章 高等一點點的量子力學
    • 7.1 自旋是什麼
    • 7.2 非相對論性量子力學的第三種形式
    • 7.3 相對論性量子力學
    • 7.4 量子力學看起來應該是這樣的
    • 7.5 密度泛函理論
    • 7.6 量子力學的隨機性、疊加性和非定域性
  • 第8章 今日的量子
    • 8.1 量子力學和相對論的不相容
    • 8.2 當今的物理學
    • 8.3 量子力學的學習方法
    • 8.4 談談諾貝爾獎
    • 8.5 愛因斯坦對量子力學的看法
    • 8.6 楊振寧對量子力學的貢獻
  • 參考書目
  • 附錄A 量子力學發展簡史
    • A.1 量子論創立之前古典物理學在熱輻射現象上的進展
    • A.2 舊量子論的誕生和發展
    • A.3 量子力學的創立和完善
  • 附錄B 對稱性與守恆定律
    • (1)空間的平移對稱性導致動量守恆定律
    • (2)空間的旋轉對稱性導致角動量守恆定律
    • (3)時間的平移對稱性導致能量守恆定律
  • 人名的中英文對照
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  • 後記
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