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出版者:上海第二军医大学出版社

作者:张欣荣 李东方

出品人:

页数:154

译者:

出版时间:2001-10

价格:17.00元

装帧:

isbn号码:9787810601856

丛书系列:

图书标签:

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深入探索现代物理学的奇妙世界：量子纠缠与时空结构 图书简介 本书旨在带领读者领略现代物理学的前沿与精妙，聚焦于两个最具颠覆性和吸引力的领域：量子力学中的核心概念——量子纠缠，以及爱因斯坦相对论描绘的宇宙图景——时空结构。本书力求在保持科学严谨性的同时，以清晰、生动的语言，使非专业背景的读者也能逐步理解这些深奥的理论。 第一部分：微观世界的迷思——量子纠缠的本质与应用 量子力学是描述微观粒子行为的基本理论框架，其奇异性常常挑战着我们的日常直觉。在众多量子现象中，量子纠缠无疑是最令人着迷的一个。爱因斯坦曾将其戏称为“鬼魅般的超距作用”。 本部分将从量子叠加态的概念出发，逐步引入量子比特（Qubit）的数学描述。我们将详细探讨两个或多个粒子如何通过量子态的关联，即使相隔遥远，也能瞬间影响彼此的测量结果。书中会深入分析贝尔不等式的物理意义，并通过历史上的关键实验（如阿斯佩克特实验）来阐释非定域实在性的概念，以此证明量子纠缠并非简单的“隐变量”所能解释。 接着，本书将探讨量子纠缠在信息科学中的革命性潜力。我们将系统地介绍量子计算的基本原理，包括量子门操作、Shor算法和Grover算法的核心思想。同时，量子密钥分发（QKD）作为一种理论上绝对安全的通信方式，其基于量子纠缠的实现机制（如E91协议）将被详尽剖析。我们不仅关注理论模型，还会讨论当前实验技术在实现高保真度纠缠态方面的挑战与进展，例如超导电路、囚禁离子以及光子系统中的应用。 对于初学者而言，理解“测量坍缩”是理解纠缠的关键难点。本书将用直观的类比和严谨的数学工具相结合的方式，探讨哥本哈根诠释、多世界诠释（MWI）等主流解释的异同，帮助读者建立对量子现实的多元视角。我们不会回避量子退相干这一现实难题，它解释了为何宏观世界看不到量子效应，并强调了维持量子相干性的工程学意义。 第二部分：宇宙的框架——时空结构的几何学革命 如果说量子力学揭示了物质的微观本性，那么广义相对论则彻底重塑了我们对时间、空间乃至引力的认知。本书的第二部分将把视野扩展到宇宙尺度，聚焦于爱因斯坦的时空几何学。 我们将从狭义相对论的两个基本公设入手，重温洛伦兹变换如何颠覆了牛顿经典力学中绝对时间和绝对空间的观念。重点将放在“时空”这一四维连续体的构建上，以及运动的时钟变慢和长度的收缩等效应的真正物理根源。 随后，本书将进入广义相对论的核心——引力的几何化。我们将用通俗易懂的方式介绍张量分析的基础，阐释“曲率”如何取代了“力”来描述引力现象。场方程（爱因斯坦场方程）虽然形式复杂，但其物理含义——物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动——将被清晰地阐述。 书中将详细分析广义相对论的几个关键预言及其实验验证：水星近日点的进动、光线在引力场中的偏折（著名的日食观测）、以及引力红移现象。这些都确立了广义相对论作为当前描述引力的最精确理论的地位。 更进一步，我们将探索时空结构带来的极端宇宙学现象： 1. 黑洞物理学： 介绍史瓦西半径、事件视界、奇点等概念。本书将深入探讨霍金辐射，解释黑洞并非完全“黑”的，以及信息悖论这一现代物理学的核心难题。 2. 宇宙学模型： 阐述弗里德曼方程，探讨宇宙的膨胀、大爆炸模型（Big Bang）的证据（如宇宙微波背景辐射 CMB），以及暗物质和暗能量在当前宇宙结构中所扮演的角色。我们还将简要回顾引力波的探测（LIGO/Virgo的意义），如何开启了引力波天文学的新纪元，为研究极端时空事件提供了全新的窗口。 结论与展望 在全书的最后，我们将探讨现代物理学的两大支柱——量子力学和广义相对论——之间的根本性冲突，即“量子引力”问题。为什么我们需要一个统一的理论？我们为何无法在量子尺度上描述引力？本书会概述诸如弦理论和圈量子引力（LQG）等尝试统一这两大理论的主要思想方向，展望未来几十年内，物理学可能在探索万有理论的道路上取得的突破。 本书适合具有高中数学和基础物理知识，并对宇宙本质和前沿科技抱有强烈好奇心的读者。它不仅是一本知识的介绍，更是一场思维的探索之旅。

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哎呀，这本书拿到手里，首先吸引我的是那个简洁的封面设计，那种带着点复古气息的排版，让人感觉它不是那种堆砌了太多花哨元素的现代快餐读物。我本来对化学这个学科一直有点敬而远之，总觉得那些复杂的分子结构和冗长的方程式是难以逾越的高山。然而，这本书的导论部分，用一种非常生活化的语言，把化学的本质拉到了我们身边，讲到了我们日常接触到的材料、食物的转化，一下子就降低了我的心理防线。它没有一上来就抛出那些拗口的专业术语，而是像一位耐心的老教授，慢慢引导着你进入这个奇妙的世界。我尤其欣赏它在介绍基本概念时所采用的类比手法，比如用乐高积木来解释原子和分子的组合，这种方式让原本抽象的理论变得具象化，让人豁然开朗。它更像是为你量身定做的一张地图，而不是一本密密麻麻的百科全书，让你清楚地知道，要到达理解化学的彼岸，应该从哪里开始，每一步该如何扎实地走。这本书给我的第一印象是，它真的是为初学者着想，充满了人文关怀，让人愿意主动去探索它深藏的内容。

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这本书最让我感到惊喜的，是它在理论教学之外所融入的“思维训练”部分。很多教材只告诉你“是什么”和“怎么做”，但这本书却花费了相当大的篇幅去讨论“为什么会是这样”。比如，在讨论化学键的形成时，它不仅仅给出了离子键和共价键的定义，还深入探讨了电子的得失和共享背后的能量学驱动力，甚至还穿插了一些早期化学家们在探索这些规律时所经历的弯路和争论。这使得化学不再是教科书上那些冰冷的、不可动摇的定律，而更像是一门充满探索精神的科学史。通过这些历史的侧写，我开始理解，科学发现往往是一个反复试错、不断修正的过程，这极大地激发了我对未知事物的好奇心和批判性思考的能力。它教会我的不是知识本身，而是一种科学的求证态度，这对于我今后的学习和工作都将是宝贵的财富。

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说实话，我之前尝试过几本号称“零基础入门”的化学书，结果都因为内容组织结构过于跳跃而夭折了。但这本书的逻辑推演简直是一绝，它遵循着一个非常清晰的“由表及里，由浅入深”的脉络。比如，在讲解化学计量学的时候，它并没有急于展示复杂的计算公式，而是先花了好大的篇幅去解释“摩尔”这个概念的实际意义，让我明白，这不仅仅是一个数字，它代表的是一种物质的“量度单位”，是连接宏观世界和微观世界的桥梁。这种循序渐进的铺垫，极大地减少了初学者在面对计算题时的畏惧感。而且，书中的插图和图表设计也极其用心，它们不是那种简单的线条图，而是充满了信息密度，能用视觉化的方式帮你巩固刚学到的知识点。我发现，当我遇到一个暂时理解不了的概念时，回过头翻阅前几章对应的插图，常常能找到新的领悟。这种严谨但不失灵活的编排方式，让学习过程变成了一种不断累积和确认理解的过程，而不是一次性的信息轰炸。

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我一直认为，一本好的学习指导书，其价值应该体现在它对学生解决实际问题的能力的培养上。这本书在这方面做得尤为出色。它的习题设计非常巧妙，不是那种千篇一律的套公式题，而是包含了大量的应用型案例分析。举个例子，它会模拟一个真实的实验室场景，要求你根据已知的反应物和产物，去推算出最合理的反应条件，或者在处理一个突发的化学泄漏事件时，该如何运用所学的酸碱平衡知识来快速中和。这些习题的难度设置是递进的，从基础的定性分析到复杂的定量计算，步步为营，让你在实战中检验自己的理论掌握程度。更重要的是，书后附带的详细解题思路，不仅仅给出了最终答案，更重要的是，它展示了专业人士是如何拆解问题、构建解决方案的思维路径。这种“手把手”的引导，远比死记硬背公式有效得多，它真正实现了理论指导实践的承诺。

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坦白说，我是一个对枯燥的记忆性学习感到极其抗拒的人，但我发现自己竟然能沉浸在这本书的阅读体验中，这本身就是一个奇迹。这可能要归功于作者在行文过程中保持的那种略带幽默感和亲切感的语调。它从始至终都没有把自己架在“权威”的高位上，反而像是一个经验丰富的伙伴在陪你攀登。书中那些偶尔出现的、与化学相关的文化小彩蛋，比如某个著名化学家的小故事，或者某个化学反应在艺术史上的影响，都极大地调剂了学习的枯燥感，让整个阅读过程充满了愉悦感。它成功地将一门被许多人视为“硬核”的学科，打造成了一种可以享受的智力探险。这本书不仅仅是一本工具书，它更像是一扇窗，让我看到了化学背后蕴含的无穷魅力和优雅结构，让我从心底里对这门学科产生了真正的热爱和尊重。

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