《量子力学,怪也不怪》(以人的尺度走进量子世界,探索数学形式背后的物理现实,用尽量形象的办法,确实地讲量子力学 理想国出品)菲利普·鲍尔【文字版_PDF电子书_推荐】
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| 书名:量子力学,怪也不怪 作者:[英]菲利普·鲍尔 出版社:广西师范大学出版社 译者:丁家琦 出版日期:2022-1 页数:384 ISBN:9787559845665 | 9.4 豆瓣评分 | 孔网购买 | 点击喜欢 | 全网资源sm.nayona.cn |
内容简介:
量子物体具有波粒二象性?能够状态叠加、远程纠缠,呈现出不确定性,甚至开启多世界?薛定谔的猫,真的可以既死又活?甚至,量子世界只存在于人的观察之中?……
玻尔、费曼、海森堡、薛定谔、爱因斯坦……这些伟大的物理学家也在犯误?——那他们为什么还伟大?
各种量子“理论”迄今都还很怪,在解释力和自洽性方面都还有欠缺,但这不是量子世界“本身”的问题。人类对量子世界的理解,百年来也确实在不断进步:我们可以乐观地说,虽然还有很长的路,但我们正在一点点逼近“真相”。
透过本书,你会一览量子力学理论发展的百年历程,站在科学巨人和精美理论的肩膀上,对量子世界多一丝了解,并对量子理论的应用如“量子计算机”等的前景抱持更为切实、合理于是也更有希望的期待。
作者简介:
菲利普·鲍尔(Philip Ball),物理学博士,化学学士,自由科普作家、播客人、BBC科学史栏目“科学的故事”出品人。曾任《自然》期刊编辑二十余年。创作领域覆盖科学、文化、艺术及其交叉领域。着有《分子》《如何制造一个人》《预知社会》等。
丁家琦,毕业于北京大学物理学院,现从事科学传播工作,译有《发现宇宙》等。
目 录:
01 没人能说出量子力学意味着什么 001
(这本书讲的就是这个)
02 量子力学其实并不关乎量子 020
03 量子物体既不是波也不是粒子 033
(但有时候还不如是波或者粒子呢)
04 量子粒子并不会同时处于两个态 056
(但有时还不如这样的好)
05 发生了什么取决于我们观察到了什么 074
06 诠释量子理论的办法有很多 101
(而它们都不怎么讲得通)
07 不管问题是什么,答案都是肯定的 128
(除非答案是否定的)
08 你不能同时知晓所有事 146
09 量子物体的属性,不必包含在物体自身之内 158
10 并不存在什么“幽灵般的超距作用” 179
11 量子达到人类尺度时,就是日常世界 196
12 你所经历的一切,只是其原因的一份拷贝 217
(还不是一整份)
13 薛定谔的猫生了小猫 236
14 量子力学可以为技术所用 250
15 量子计算机不一定能“同时进行多项计算” 274
16 另一个“量子的你”并不存在 283
17 物体可能比它们实际所处的状态更“量子” 305
(那为什么它们没有呢?)
18 量子力学的基本定律,可能比我们想的简单 319
19 我们有可能得到终答案吗? 337
致 谢 355
注 释 357
参考文献 361
人名表 373
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摘要:本书《量子力学,怪也不怪》以一种罕见的平衡姿态,站在严肃科学与大众理解之间。菲利普·鲍尔并未回避量子力学的艰深数学与反直觉结论,而是尝试用“人的尺度”重新丈量微观世界,使读者在熟悉的经验框架中逐步靠近量子现实。全书围绕量子力学为何“看似怪异却自有其理”这一核心问题展开,通过历史脉络、思想实验、物理图像和现实应用的层层铺陈,揭示数学形式背后真实而克制的物理含义。它既不是炫技式的科普,也不是简化过度的通俗读物,而是一部引导读者建立正确量子直觉的思想之书。通过阅读,人们不仅理解量子理论本身,也重新反思“理解”与“现实”之间的关系。
一、人的尺度切入
《量子力学,怪也不怪》最鲜明的特色之一,是作者坚持从“人的尺度”出发讲述量子世界。鲍尔并不急于抛出波函数、算符或希尔伯特空间,而是先反复强调:量子理论之所以显得怪异,很大程度源于我们习惯了宏观经验。这种方法让读者意识到,问题并非量子力学“不合理”,而是我们的直觉尚未更新。
在书中,日常经验被反复用作类比工具。例如粒子的“位置”和“速度”为何不能同时精确,作者会将其与现实测量中的限制相联系,从而削弱神秘色彩。这种类比并非简单比附,而是强调测量行为本身的物理含义,使读者逐步接受量子世界的规则。
通过这种人的尺度切入方式,量子力学被呈现为一种延伸经验而非否定经验的理论。读者在阅读过程中,不断调整自身的认知边界,从而在心理上完成从经典到量子的过渡,这正是本书的启蒙价值所在。
二、数学背后现实
量子力学常被认为是一套高度抽象的数学形式,而鲍尔的写作目标之一,正是揭示这些形式背后的物理现实。他并不回避数学的存在,却始终提醒读者:数学是描述自然的语言,而不是自然本身。
在讨论波函数时,作者强调其并非“真实波动”,而是一种关于系统可能性的编码。这种解释避免了将数学对象实体化的误解,也帮助读者理解概率在量子理论中的根本地位。波函数的坍缩不再是神秘事件,而是信息更新的自然结果。
通过不断拆解公式背后的物理指向,本书让读者逐渐意识到,量子力学的“怪”往往来自误读数学。只要理解了数学所承担的角色,量子理论反而呈现出高度自洽和克制的一面。
三、量子怪异再解释
叠加态、不确定性、量子纠缠,这些概念几乎构成了大众对量子力学的全部印象。在《量子力学,怪也不怪》中,鲍尔逐一重新审视这些“怪异”标签,指出它们并非超自然现象,而是特定理论结构下的必然结果。
例如在谈到量子纠缠时,作者强调其并不意味着超光速信息传递,而是一种整体系统描述的结果。这种解释消解了长期以来的误解,也让纠缠从科幻话题回归为严肃物理问题。
通过历史讨论与思想实验的结合,书中展示了这些概念如何一步步形成,并在实验中被反复验证。怪异感在这里被转化为理解过程中的阶段性体验,而非量子世界的本质属性。
四、科学与认知反思
除了讲清量子力学本身,鲍尔还借此反思科学认知的边界问题。他指出,量子力学迫使我们重新思考“现实是什么”“观察意味着什么”等哲学问题,但这并不意味着科学走向虚无。
相反,量子理论展示了一种更谦逊的科学态度:理论并非对世界的完整复制,而是对可观测现象的最佳描述。这种观点帮助读者理解,为何不同解释可以并存,而实验结果依然明确。
在这一层面上,《量子力学,怪也不怪》不仅是一部物理科普书,也是一部关于科学方法与人类认知的反思之作,拓展了读者对科学意义的理解。
总结:
总体而言,《量子力学,怪也不怪》以清晰而克制的笔触,成功化解了量子力学长期以来的神秘光环。它并未降低理论的深度,而是通过恰当的叙述策略,引导读者在理解中建立新的直觉,从而真正“走进”量子世界。
这本书适合希望深入理解量子力学本质的普通读者,也适合对科学哲学与认知问题感兴趣的人。它告诉我们,量子力学并非怪异,而是要求我们以更成熟的方式理解自然。
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