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内容推荐 本书把一个奇妙的量子世界展示给读者,内容涵盖量子的诞生、波粒二象性、玻尔原子模型、物质波、矩阵力学、波动力学、测不准原理、量子叠加、量子纠缠等量子理论中引人入胜的内容,也介绍了量子信息、量子计算、量子通信等量子的最激动人心的新应用。 本书与量子理论的专著不同,书中没有铺陈深奥的数学知识,因此,可以面向更为广泛的读者。既可作为一般读者了解量子思想的普及读物,也可作为量子理论初学者和研究者的参考书。本书献给所有对量子充满好奇的读者。 目录 1量子诞生3 2光量子假说11 3玻尔的原子模型19 4矩阵力学24 5波动力学30 6测不准原理39 7量子纠缠44 8量子论发展史回顾68 920世纪的一场科学争论81 10量子论的其他解释87 11量子信息99 12量子计算107 13量子通信121 14量子人工智能134 尾声145 参考文献149 中英文人名对照表151
序言 量子理论是研究微观世界规律的一门科学理论。那 么,微观世界究竟有多么微小呢?它指的是一厘米的一 千万分之一大小的世界。我们日常生活着的世界是一个 看得见的、感受得到的、按部就班的宏观世界。倘若我 们能缩小十个数量级,便打开了通向微观世界的大门, 进入神奇的量子世界。那是一个错综复杂、乱花迷眼、 迷雾重重的世界,它和宏观世界的规律完全不同,具有 超出我们常识的极其奇妙的特性。 掐指算来,量子概念的诞生已经超过一个世纪,但 其含义非常深奥,和人们的日常生活格格不入,甚至违 背我们的生活常理,她就像一个神秘的少女,我们天天 与她相见,却始终无法猜透她的内心世界。然而,量子 理论却能解释量子世界一切不可思议的现象,正是在它 的指引下,今日的科技才如此朝气蓬勃,并给人类社会 带来了伟大的技术革命。从半导体到核能,从计算机到 激光,从集成电路到生物技术,无不留下量子的足迹。 可以说,量子理论把它的光辉播撒到人类社会的每一个 角落,成为有史以来在实用中最成功的科学理论。 21世纪信息科学将从“经典”时代跨越到“量子” 时代,其发展将对国民经济、社会发展、国防安全等产 生直接而重大的影响。量子技术已成为世界各国抢占的 战略制高点,我国量子科学领军人物潘建伟院士认为, 量子技术可能像20世纪“曼哈顿计划”造出原子弹那样 改变世界格局。中国量子科学实验卫星“墨子号”于 2016年8月发射升空,并圆满实现了各项科学实验目标 ,标志着我国量子科技水平雄居世界前列,这对攀登世 界科技创新之巅具有重大意义。 〖1〗致 读 者〖2〗由于量子理论内容艰涩,人们 几乎都是只闻其名,不知其详。如果你觉得量子理论难 以理解的话,这是很自然的,因为你生活在经典世界中 ,你所看到的都是宏观物体和它们的连续运动,从一开 始你所受的物理教育也都是牛顿的经典理论。然而,这 一切对于量子世界中的微观粒子及其运动都已不再适用 。为了让读者顺利步入一个完全陌生的量子世界,《量 子概论》这本科普小册子,试图将深奥的知识通俗化、 条理化,深入浅出地描绘量子的诸多不可思议的表现及 其最新应用,以便更多人轻松快速阅读,把握量子理论 的要旨,从而激发公众对于量子科技的浓厚兴趣和广泛 关注。当然,对于专业读者,还是希望大家满怀勇气与 敬意去研读经典著作,领略其原汁原味的内涵与韵味。 本书以量子理论的发现、发展为主线,循序渐进地 讲述了人类探索量子世界的全过程。内容涵盖了波粒二 象性、量子化原子模型、物质波、波动力学、矩阵力学 、测不准原理、量子叠加、量子纠缠、量子信息、量子 计算和量子通信等。通过这样一次量子世界之旅,量子 运动将真实地呈现在读者面前,它是非连续的、不确定 的,完全不同于我们所熟悉的宏观连续运动。原来,我 们眼中的世界并不是世界的全部。既然我们有幸来到这 个世界,就应该尽量了解这个世界的全部,欣赏这个世 界的奇妙。我们的目标正是让更多的人了解量子、理解 量子、应用量子,用这个时代最流行的一个词来表述的 话,就是让量子酷起来! 作者在撰写本书的过程中,参考、引用、融合了国 外相关的文献著作及研究成果,在此对书中涉及的专家 、学者表示衷心的感谢。同时,作者还要感谢本书的责 任编辑,是她做出的贡献,才让本书得以顺利出版。 客观地说,受限于作者的能力与水平,书中的缺点 和不妥之处肯定不少,真诚地期望读者批评指正。 吴今培2019年3月
导语 与量子理论的专著不同,书中没有铺陈深奥的数学知识。因此,可以面向更为广泛的读者。 |