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书名 量子世界(通俗量子物理简史)
分类 科学技术-自然科学-物理
作者 李海涛
出版社 文化发展出版社有限公司
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简介
内容推荐
从某种意义上来说,我们现在生活的时代就是量子力学的时代。近几十年,几乎所有重大的科学发明和创新都有量子力学的功劳。它已经像空气一样弥散于整个世界。量子力学跌宕起伏的发展史,洋溢着悲壮美和韵律美;这条历史长河大量涌现的量子物理大师,一个个智力超凡,意志坚定,桀骜不驯,特立独行,离经叛道,同时又性格各异,就像希腊神话里的英雄,有着不同的优点、缺点和怪癖。
本书完整讲述了百余年间量子力学的创立、发展、成熟及实践运用。作者别出心裁,在严谨、科学、翔实的基础之上,以通俗幽默的笔触,精彩纷呈的故事描绘了爱因斯坦、波尔、海森堡、狄拉克、德布罗意、奥本海默……这些有血有肉的科学英雄。他们璀璨如星辰,震古烁今。他们在量子世界里披坚执锐,攻城拔寨,叱咤风云。
翻开这本人人都能读得懂的量子物理入门之书,跟随这些科学巨星的伟岸身影,你将一步步进入神奇而震撼的量子世界,你将轻松了解看似深奥玄妙的量子理论。
作者简介
李海涛,1955年生,1978年就读于广西大学哲学系,毕业后留校任教,后于武汉大学攻读西方哲学史硕士和博士研究生,20世纪90年代初下海经商,从事过广告、房地产、金融和教育等行业。曾应《法治周末报》约稿,在该报上发表过《量子村的年轻人》等关于量子力学的科普文章数十篇。
目录
欢迎词
第一篇 旧量子力学
第一章 量子革命的第一枪
第二章 惊世骇俗的光量子
第三章 鬼怪式的跃迁
营地夜话(1)
第二篇 新量子力学
第四章 梦幻金三角
第五章 王子的物质波
第六章 矩阵力学诞生
第七章 波动力学登场
第八章 波粒之乱
营地夜话(2)
第三篇 哥本哈根诠释
第九章 上帝之鞭和上帝之手
第十章 一个绝对的奇迹
第十一章 确定性的终结
第十二章 波粒共和
第十三章 月亮和骰子
营地夜话(3)
第四篇 原子世界的量子幽灵
第十四章 征伐原子世界
第十五章 罗马军团
第十六章 盗火者
第十七章 二次紫外灾难
营地夜话(4)
第五篇 量子翱翔宇宙
第十八章 呜咽的黑洞
第十九章 灵动的宇宙
第二十章 归来兮以太
道别词
主要参考书目
后记
导语
一部人人都能读懂的量子物理入门读物!
令人拍案叫绝,比小说还精彩的科普佳作!
通俗而又丰富,生动而又深刻,知识性与趣味性兼具!
从经典力学到相对论,从原子模型到以太假说,从黑洞、虫洞到宇宙大爆炸……跟随作者,你将进入震撼的量子世界,轻松领悟恢宏而神奇的量子理论!
后记
我其实就一文科男,写出这么一本书,其奇异程度,
绝对超过物理学家卢瑟福得了化学奖。
想来这也许始于一个儿时的情结。读到小学四年级,
“文革”爆发,上课就开始不正常,后来压根儿就不用上
学了。就在这么个时期,我读了第一本科普书。书名和内
容都忘了,只记下了一句话,说一位科学家做风筝实验触
电,“他倒下去了,再也没有醒来”。不知为何,这个句
子在我脑子里萦绕了半个世纪。现在想来,大概叫“悲壮
美”吧。
1969年春,“武斗”的硝烟刚散,上面号召“复课闹
革命”,我们这些已经玩了几年的孩子就排上队浩浩荡荡
地从小学走进了中学。一切都要“革命”,新课本一时接
续不上,许多课本都用的是油印教材(令人啼笑皆非的是
,9年后上大学又是同样情形)。我的思想也“革命”了,
自己“文革”前那段学习成绩优秀,年年三好学生的历史
让我十分羞愧——那时这叫作“白专道路”。
但是我还是不可遏制地热爱上了数学和物理,有时自
己解数学题时都会激动得浑身发抖。爱因斯坦第一次见到
指南针时,“为事物背后的绝对秩序激动得浑身发抖”,
大概也是同样的心理、生理机制。这大概叫作“结构美”
吧。
不过也就到此为止。读完两年初中,我就“上山下乡
”到了中越边境的军垦农场。“插队”7年唯一能吹牛的是
,赶在“自卫反击战”之前,我们就已经用拳头和木棒跟
越南军人干过仗了。
恢复高考的消息对我来说是中性的,想想满世界的高
中生,心中还生出了自卑和绝望。直到1978年高考。我才
在家人的期望和鼓励下鼓足勇气走进了考场。但是理科,
尽管无限热爱,却是万万不敢考的。结果我以总分全县第
二名的成绩考取了广西大学哲学系,其中数学成绩居然也
是全县第二名。真不知该不该“感谢”刚刚结束的那场“
革命”帮我挫败了竞争对手。
在广西大学哲学系,用老师的话说,“数理化天地生
”都要学。给我们开高等物理课的阳兆祥老师当时刚从工
厂“改造”归来,没名没分,物理学和哲学造诣却是了得
,所以能把对我们这些文科生而言高深莫测的课讲得深入
浅出、生动活泼。其中讲到的爱因斯坦相对论更是迷人。
以后这门课的结业论文我写的就是相对论,记得还煞有介
事地画上了“爱因斯坦火车”。
而在讲物理课中的量子力学部分时,还专门请来了侯
德彭老师。侯老师是20世纪50年代北大物理系的高才生,
大三时还进了一个叫“546信箱”(为培养核物理人才而组
建的一个教研单位)的神秘班级,师从朱光亚等物理大师
。侯老师北大毕业后在于光远领导的中宣部科学处工作。
1957年“反右”,被打成右派后被贬到了“南蛮之地”的
广西大学。本来也没有资格上课,无奈学校教员奇缺,只
好让他以“戴罪之身”执教,结果一发不可收,他的课堂
每每爆满。侯老师给我们上课时还是一名普通教师,到我
们毕业时就已经是广西大学的校长,之后更任职广西壮族
自治区党委的常委。量子力学听得很过瘾,尽管云里雾里
,但那种神秘莫测和惊心动魄的美感始终挥之不去。
大学毕业。我以优异的成绩得以避免被遣回农垦系统
而留校任教。之后不久又考上了武汉大学哲学系,由硕士
研究生到博士研究生,师从陈修斋教授和杨祖陶教授,攻
读西方哲学史。我个人的兴趣,主要集中在西方近现代哲
学认识论。如果说。西方古代哲学的本体论和认识论是现
代科学的渊源的话,那近现代哲学认识论就是对现代科学
的回应和反思。
不过又到此为止了。20世纪90年代初,出于不得已的
原因,我下海经商了。西方哲学史上有一个经典的问题:
“是做一个痛苦的哲学家呢,还是一头幸福的猪?”漂泊
商海多年,我的感受正好相反,当我打工挣钱时,我是一
头痛苦的猪,而闲暇下来读读书,我是一个幸福的“哲学
家”。
2010年,量子概念诞生110周年之际,我开始在网上
写《量子村的年轻人》。毕竟业余时间写作,所以时作时
辍地写一段发一段。文章还没有发完的时候,就被《法治
周末》的编辑看上,辗转从网上联系上我。于是这篇两三
万字的文章在该报上分十几期连载。之后我们长期合作,
到目前我在该报发表的关于量子力学的科普文童也有三十
来篇了。
朋友萧远看过我的文章,鼓励我将其扩充为十几万字
的小册子出版。这就形成了近40万字的《宇宙的精灵——
通俗量子力学史》(笔名:无功)。该书由广西师范大学
出版社于2013年3月出版。感谢出版社领导肖星明和编辑唐
丹宁!
前两个月承蒙出版人白丁的厚爱,他建议将《精灵》
一书修改再版,于是利用春节期间我又折腾出了这本《量
子世界》,局部做了比较大的改动甚至重写,篇幅也做了
一定的压缩,但基本结构和基本内容还是原来的。
从某种意义来说,我们现在生活的时代也是量子力学
的时代。近几十年几乎所有重大的科学发明和创新都有量
子力学的功劳。它已经像空气一样弥散于整个世界,不断
提高我们的工作效率,提升我们的生活品质。尽管吃鸡蛋
不一定要看见母
精彩页
第一章 量子革命的第一枪

我们现在看到的德国,是个边界明晰的国家,它位于欧洲中北部,面积35万平方公里,人口八千余万。但要说到历史上的德国,那就像我们将要见到的“波函数”,边界模糊,飘忽不定,似有似无,忽大忽小。直到19世纪初,1806年,德国诗人阿恩特还提出了一个很诗意的问题:“德意志的祖国在哪里?”这一年,法国皇帝拿破仑的铁蹄踏进了德意志第一帝国最大的一个邦——普鲁士,国王威廉三世被迫割地赔款,德意志名存实亡。
令人惊讶的是,四年之后(1810年),柏林大学在一片战争废墟中建成。已经被战争赔款压得喘不过气的威廉三世国王可是拼尽最后一点家底,为了省下建筑费用,他捐出了豪华的王子宫作为校舍。他说:“这个国家必须以精神的力量来弥补躯体的损失。正是由于穷困,所以要办教育。我从未听过一个国家办教育办穷了,办亡国了。”普鲁士教育大臣洪堡在创建柏林大学时提出的“学术自由”“大学自治”“教授治校”等办学思想成了现代大学制度的思想滥觞,柏林大学因此被誉为“现代大学之母”。
仅仅一个甲子的时间,柏林大学就给予德国丰厚的回报。1871年,在普鲁士被法国攻陷65年之后,俾斯麦金戈铁马横扫法国,在巴黎南郊的凡尔赛宫宣布德意志第二帝国建立。这是德国历史上第一次真正意义的统一。与其说这是俾斯麦武力征讨的胜利,不如说这是德国的教育制度,特别是大学教育制度的成功。而德意志第二帝国的第一任首相俾斯麦本人,就是柏林大学的学生。
岂止回报德国,全世界都受惠于她!看一看柏林大学的明星榜——
诗人海涅,哲学家费希特、谢林、黑格尔、费尔巴哈、叔本华,政治家俾斯麦、马克思、恩格斯、李卜克内西……
数学和自然科学领域的更是数不胜数,物理学的:亥姆霍兹、赫兹、基尔霍夫、迈克尔逊、维恩、普朗克、爱因斯坦、薛定谔、玻恩……光诺贝尔奖得主就有29位。不过我还是遏住列名单的冲动吧,否则就有为柏林大学做广告之嫌啦。
注意到了吧,上面的名单里出现了一个名字——普朗克,他就是本章的主人公。1858年春天,德国北部城市基尔的普朗克教授家诞下了一个漂亮的男婴,起名马克斯·普朗克(MaxPlanck)。他的曾祖父和祖父是神学教授,父亲是法学教授,算是个知识分子家庭。在他9岁时举家迁往慕尼黑。中学时的普朗克可算是标准的好学生,数学、物理和音乐方面的才能尤为突出。在小普的一张报告单上写着这样的评语:“为老师和同学们所喜爱。他在班级里年龄最小,虽然有些稚气,但头脑非常清醒,逻辑性也强。他很有出息。”
到中学毕业,小普为专业的选择就烦恼甚至是痛苦上了——是音乐还是物理和数学,这是个问题!还好,小普在中学尝试作曲,但他自己沮丧地发现,模仿痕迹太重而创意不足。如果这个阶段他就像日后那样撞了个大运,写出一首好曲子,那世界就会多个不大可能改变音乐史的音乐家,而物理学史则一定要改写。总之小普最后一咬牙一跺脚就考进了慕尼黑大学攻读物理,这年(1874年)他才16岁。物理学教授祖利(PhilippvonJolly)挺喜欢这个聪明乖巧的孩子,因此为他误入歧途而惋惜。他跟普朗克说,物理学“这门科学中的一切都已经被研究了,只有一些不重要的空白需要填补”。但这孩子看来也不是个有志青年,他说:“我并不期望发现新大陆,只希望理解已经存在的物理学基础,或许能将其加深。”
德国的大学,入学后可以选专业、选老师,甚至是跨校选老师。贪玩的学生,可以利用这种政策在大学期间游历各个城市。不过小普可不是那种人。到大四,他就选了柏林学(那个拼老命的国王创立的大学)的亥姆霍兹(HermannLudwigFerdinandvonHelmholtz)教授和基尔霍夫(GustavRobertKirchhoff)教授的课。这二位是当时科学最前沿的电磁学和热力学的泰斗(比如亥姆霍兹,是热力学第一定律的提出者)。到了这儿,小普才感觉到自己原先不过是井底之蛙,慕尼黑大学教授给他的只是地方性的学问,而柏林大学则是世界性的。不过很可惜,小普选的两位物理界大佬尽管思想很深邃,但讲课却烂得可以,用小普的话说,讲课的和听课的同样无聊。不过理论的先进性摆在那儿,师父引进门,修行在自嘛。普朗克认真自学了热力学的著作特别是克劳修斯的《力学的热理论》,并立志去寻找像热力学定律那样具有普遍性的规律。1879年,他拿出的博士论文就是《论热力学第二定律》,提出了后来被命名为“开尔文-普朗克表述”的热力学第二定律的第二种表述方式(第一种是“克劳修斯表述”)。普朗克在慕尼黑大学获得博士学位后,先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。1888年基尔霍夫逝世后,柏林大学任命30岁的小普为他的继任人和理论物理学研究所主任。1894年,普朗克成为普鲁士科学院院士。有次他应
邀做一个演讲竟忘了教室的房号,于是找到了系办公室,可是他得到的回答是“别去了年轻人。你太嫩,肯定理解不了我们资深的普朗克教授所做的演讲。”
在提出热力学定律的
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更新时间:2025/2/22 2:52:17