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出版者:第1版 (2003年2月1日)

作者:朱成全

出品人:

页数:360

译者:

出版时间:2003-2

价格:20.00

装帧:平装

isbn号码:9787810842082

丛书系列:

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好的，这是一份关于《量子物理学：从原理到前沿》的图书简介，字数约为1500字。 --- 量子物理学：从原理到前沿 一册洞悉微观世界的基石与未来 在人类探索自然的漫长征途中，对物质最深层本质的追问从未停歇。二十世纪初，经典物理学的宏伟殿堂遭遇了前所未有的挑战，一系列微观现象——黑体辐射、光电效应、原子光谱——宣告了一个新时代的降临：量子力学。这本书，《量子物理学：从原理到前沿》，旨在为读者构建一座坚实的桥梁，连接我们日常经验的宏观世界与那充满概率、叠加态和纠缠的奇妙微观领域。它不仅是一部理论教科书，更是一部关于人类思维范式深刻变革的编年史。 第一部分：黎明前的微光——经典物理学的危机与量子假设的诞生 本书的开篇，将带领读者回到物理学思想的十字路口。我们将详细剖析十九世纪末经典物理学（牛顿力学与麦克斯韦电磁学）在解释某些实验现象时遭遇的“危机”。 第一章：不和谐的音符 黑体辐射的难题： 详细阐述瑞利-金斯定律的“紫外灾难”。我们将细致解读马克斯·普朗克如何引入能量量子化（$E=h u$）这一革命性概念，从而巧妙地解决黑体辐射谱的拟合问题。我们探讨普朗克本人对这一假设的犹豫与深刻意义。 光电效应的证据： 爱因斯坦如何借用普朗克的思想，提出光的粒子性——光子。本章将深入解析实验数据（如截止频率与光电流的关系），明确说明光子理论如何彻底推翻了经典光的波动解释在这一现象上的解释力。 原子光谱的奥秘： 考察玻尔模型及其对氢原子光谱（里德伯公式）的成功解释。虽然玻尔模型在数学上是半经典的，但其引入的“定态”与“能级跃迁”概念，为理解原子结构奠定了量子的基调。 第二章：波粒二象性的确立 本章聚焦于量子世界最反直觉的特性之一：波粒二象性。 德布罗意物质波： 探讨路易·德布罗意如何提出粒子（如电子）也应具有波动性，并计算出其波长公式。这标志着波动性不再是光的专利。 电子衍射实验： 结合戴维孙-革末实验的观测结果，用无可辩驳的实验证据证实了电子的波动性。我们将探讨这一发现对经典粒子概念的颠覆性影响。 第二部分：理论的巍峨基石——薛定谔方程与概率诠释 从现象描述转向严谨的数学框架，这是量子力学发展的关键一步。本部分是本书的核心，致力于清晰、深入地阐述量子力学的基本公设。 第三章：波函数的意义 薛定谔方程的构建： 详细推导时间相关与时间无关的薛定谔方程。我们将探讨其形式的合理性，以及为何它能取代牛顿第二定律，成为描述微观粒子运动的基本定律。 概率诠释： 深入解读马克斯·玻恩提出的波函数$Psi$的模方（$|Psi|^2$）作为粒子在某处出现的概率密度的意义。这引入了量子力学中固有的不确定性。 边界条件与归一化： 讨论如何通过物理约束（如粒子被束缚在有限空间内）确定波函数的唯一解，并解释归一化条件在概率诠释中的作用。 第四章：一维势场中的应用 为使抽象的理论具体化，本章聚焦于解决一系列经典的、具有明确解析解的一维问题： 自由粒子与平面波： 探讨波函数在无势场区域的行为。 无限深势阱： 详细分析粒子的能量量子化现象，以及其波函数形式（正弦/余弦函数）与本征能级的关系。这是理解量子限制效应的经典模型。 有限深势阱与隧穿效应： 解释为什么粒子有非零的概率穿透经典物理学中不可逾越的势垒。我们将量化隧穿概率，并讨论其在核聚变和扫描隧道显微镜（STM）中的实际应用。 谐振子： 分析量子谐振子的能量谱（能量不连续，且零点能不为零），并展示如何利用级数解法或梯算子方法求解。 第五章：算符、本征态与测量问题 本章深入探讨量子力学的代数结构与观测行为。 算符与可观测物理量： 介绍如何用厄米算符对应于力学中的可观测物理量（如位置、动量、能量）。 本征值方程： 阐明测量一个物理量，系统将坍缩到对应算符的本征态上，测量结果即为本征值。 海森堡不确定性原理： 基于对易关系（如$[hat{x}, hat{p}] = ihbar$）的严格推导，清晰解释位置和动量不能同时被精确确定的物理根源。 第三部分：走向复杂性与相对论——全同粒子、自旋与相对论量子场论的萌芽 掌握了基本框架后，本书将视野扩展到更精细的微观世界特性以及与狭义相对论的结合。 第六章：角动量、自旋与全同粒子 轨道角动量： 研究球坐标系下的薛定谔方程，导出角动量算符，理解其量子化特性（$L^2$和$L_z$的本征值）。 电子的内禀属性——自旋： 介绍斯特恩-盖拉赫实验如何无可辩驳地揭示了电子具有一个内禀的角动量——自旋，并解释了泡利不相容原理的极端重要性。 费米子与玻色子： 阐述全同粒子概念，并基于统计力学对称性区分费米子（半整数自旋，服从泡利不相容）和玻色子（整数自旋，可以聚集）。这为理解多电子原子结构和凝聚态物理奠定了基础。 第七章：多电子系统与微扰论 泡利方程与相对论的初步接触： 简要介绍狄拉克方程的必要性，以及它如何自然地包含了自旋，并预言了反物质的存在（虽然本书不深入量子场论，但此为理论的必然走向）。 微扰论基础： 在许多实际问题中，精确求解薛定谔方程是不可能的。本章详细介绍含时和不含时微扰论，用于处理微弱的外部场或微小相互作用，这是计算原子和分子能级的核心工具。 第四部分：量子纠缠与现代应用 最后一部分将从纯粹的理论探讨，转向量子力学在信息科学和前沿物理中的革命性应用。 第八章：量子力学的完备性之争与纠缠 EPR悖论： 回顾爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出的思想实验，探讨“定域实在论”与量子力学概率性的冲突。 贝尔不等式与实验检验： 介绍贝尔定理如何将哲学争论转化为可实验检验的物理问题。详细分析Aspect等人的实验结果，确认量子纠缠的非定域性，彻底击碎了“隐变量理论”的希望。 量子信息论的基石： 阐述纠缠态的特性，为量子计算和量子密码学打下概念基础。 第九章：量子力学的实际前沿 量子光学与激光： 解释受激辐射与受激吸收，这是现代激光技术的核心原理。 量子计算概述： 介绍量子比特（Qubit）的概念，并简要展望Shor算法和Grover算法的潜力，说明量子计算相对于经典计算的指数级加速的可能性。 凝聚态中的量子现象： 讨论超导、超流等宏观量子现象，展示量子力学如何统治我们物质世界的宏观状态。 --- 《量子物理学：从原理到前沿》 旨在培养读者对自然界深层规律的敬畏之心。它要求读者具备扎实的微积分和线性代数基础，但作者的叙述风格将力求清晰流畅，避免不必要的数学繁冗，聚焦于物理图像的构建。读完此书，读者不仅将掌握量子力学的核心数学工具，更能深刻理解这一理论对哲学、信息科学乃至我们对“实在”本身定义的彻底重塑。这是一场通往微观宇宙奥秘的，充满挑战与惊喜的智力探险。

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对于一个非专业背景的读者来说，阅读涉及“思维架构”的典籍常常是一种挑战，很容易被那些复杂的符号系统和抽象的结构图搞得晕头转向。我得说，这本书在“可视化”和“类比化”方面做得非常出色，这也许是它最大的亮点之一。它没有直接抛出三段论、四段论的僵硬模型，而是通过大量的类比，比如将论证结构比作精密的建筑蓝图，将前提和结论比作承重墙和屋顶，让抽象的逻辑关系变得可以触摸、可以想象。例如，在讲解充分条件和必要条件时，作者用了一个非常生活化的例子——“开跑车”和“有驾照”。这个简单的类比，瞬间就让概念清晰起来，远比那些枯燥的数学表达式来得有效。更关键的是，它教会我如何去“解构”信息流。现在我去看新闻报道、看社论，甚至听朋友们争论某个社会热点时，我能迅速地在脑海中搭建出一个框架，分辨出谁是在用演绎法，谁又是不自觉地犯了循环论证的错误。这已经不仅仅是学习知识，而是真正掌握了一种观察世界的底层操作系统。这本书的价值，在于它提供的不是一个固定的答案，而是一套可以应对未来所有问题的思维工具箱。

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我很少对一本书的“排版”和“设计”给予如此高的评价，但这本书确实值得。从装帧的质感到内文的字体选择，再到章节之间的过渡处理，都透露出一种对读者体验的极致关怀。这对于一本可能被认为“枯燥”的学科书籍来说，是至关重要的加分项。更重要的是，它在内容组织上，采用了一种高度精炼的“模块化”结构。每一节的篇幅都控制得恰到好处，既不会让人感到压力过大，又确保了知识点的完整阐述。作者似乎非常懂得如何与读者的注意力周期作斗争，总是在关键时刻插入一个总结性的提炼，或者一个反向的思考题，强迫读者停下来消化吸收。我发现自己不再是那种被动地“读过”一页，而是真正地“完成”了一个思维步骤。那些分布在侧边栏的“深度思考”小贴士，更是锦上添花，它们往往提供了一个不同的视角去审视刚刚学到的概念，极大地丰富了理解的层次感。这本书读完后，我不是把它束之高阁，而是经常会翻阅其中的关键章节，它已经成为了我书架上一个时常被取出的“思维调试工具”，帮助我在面对复杂决策或信息过载时，快速地回归到清晰的思考轨道上来。

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这本书的深度和广度，远远超出了我最初对它“导论”二字的预期。我原本以为它会像一块平坦的铺路石，提供一个基础的平面，但实际上，它更像是一口深井，每往下挖掘一层，都会发现一个全新的、更精妙的内部结构。作者对于“模态逻辑”和“非单调推理”这些相对前沿的话题，居然也能用一种相对平易近民的方式进行介绍，这在很多入门书籍中是极其罕见的。我印象特别深刻的是书中对于“常识推理”的探讨，指出我们在日常交流中大量依赖的那些“不言自明”的假设，实际上是逻辑体系中最脆弱也最难形式化的部分。这种对学科边界和自身局限性的诚实揭示，极大地提升了本书的说服力。它没有鼓吹一种万能的逻辑万能论，而是冷静地指出了逻辑在处理模糊性、不确定性以及人类情感介入的领域时的挑战。这种成熟的视角，让读者既敬畏于逻辑的力量，又不会盲目地将它奉为解决一切问题的圣杯。这本书的阅读体验，与其说是学习，不如说是一次与一个深思熟虑的智者进行的长期对话，充满了启发和反思。

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这本书真是让我耳目一新，它完全颠覆了我对某个学科的传统认知。我一直以为，要理解那些复杂的理论体系，必须得啃下厚厚的教科书，充斥着晦涩难懂的术语和冗长枯燥的推导。然而，这本书的作者却用一种近乎讲故事的方式，把那些看似高高在上的概念，巧妙地融入到日常生活的实例中。比如，书中对于“归纳法”的剖析，并不是停留在教科书上那种冰冷的定义，而是通过分析我们日常购物决策、甚至是对天气预报的信任程度，来展现其内在的逻辑结构和局限性。我记得有一章专门讲了谬误分析，作者没有仅仅罗列谬误的名称，而是设计了一系列精巧的对话场景，让人在会心一笑中，清晰地分辨出什么是滑坡谬误，什么是诉诸权威。这种代入感极强，让你感觉不是在学习一门严谨的学科，而是在进行一场思维的健美操。尤其值得称赞的是，作者对于如何构建一个有力的论证过程的阐述，充满了实用的指导意义。它教会了我如何更有条理地表达自己的观点，如何在辩论中保持清晰的思路，而不是被情绪牵着鼻子走。读完之后，我感觉自己的思维变得更敏锐了，看问题不再是单线条的，而是能从多个维度去审视和解构。这本书对于任何想要提升批判性思维能力的人来说，都是一份不可多得的宝藏。

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拿到这本书的时候，说实话，我并没有抱太大期望。我之前尝试过好几本同类型的入门读物，结果都是半途而废，要么是内容过于浅薄，满足不了一点点深入探索的欲望，要么就是为了追求“学术性”而牺牲了可读性，读起来像是在嚼一块干巴巴的石头。但是，这本书的处理方式简直是教科书级别的平衡艺术。它在保持专业深度的同时，确保了文字的流畅和节奏的把握。作者在引入新概念时，总是先设置一个引人入胜的“悬念”或者一个日常的困惑，然后层层递进，直到水到渠成地揭示出背后的原理。我特别欣赏它对于“定义”和“范畴”的探讨。很多学科的混乱都源于对基本概念的不清晰界定，这本书在这方面做得极为扎实，它用非常清晰的语言告诉我们，当我们谈论“真”和“假”的时候，我们到底在谈论什么，以及这个“真”的边界在哪里。书中穿插的一些历史小插曲，比如某个伟大思想家是如何发现某个逻辑漏洞的，也为整个阅读过程增添了人文色彩，让人不至于沉浸在纯粹的符号游戏里而感到枯燥。总而言之，这本书不仅是知识的传递，更像是一次思维的雕塑过程，它帮你打磨掉思维中的粗砺和模糊之处。

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