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出版者:科学出版社

作者:张永德

出品人:

页数:739

译者:

出版时间:2005-9

价格:72.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030145109

丛书系列:物理学大题典

图书标签:

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现代科学的基石：理解宇宙的微观尺度 本书深入探索了物理学领域中最具革命性和深刻性的理论之一——量子力学。它并非一本涵盖特定书籍内容的介绍，而是旨在为读者揭示量子力学这一宏大理论的魅力、核心概念以及它如何重塑我们对现实世界的认知。 为何学习量子力学？ 在20世纪初，经典物理学，即牛顿力学和电磁学，在解释宏观世界的现象时取得了巨大的成功。然而，当科学家们开始深入探索原子和亚原子粒子的微观世界时，经典理论的解释力显得捉襟见肘，甚至产生了深刻的矛盾。量子力学的出现，正是为了解决这些无法用经典物理学解释的现象而诞生的。它不仅揭示了物质和能量在微观尺度下的奇特行为，更成为现代物理学的基石，为理解宇宙的本质提供了前所未有的视角。 从电子的波动性到光的粒子性，从原子的稳定结构到化学键的形成，从半导体的运作原理到激光的诞生，量子力学无处不在，深刻影响着我们日常生活的方方面面，以及科技发展的脉搏。掌握量子力学的基本原理，就如同掌握了一把解锁物质世界奥秘的钥匙，能够帮助我们理解从宇宙起源到生命本质的诸多问题。 核心概念巡礼：一场思维的革命 量子力学的核心思想与我们日常的直觉大相径庭，它引导我们进入一个充满不确定性和概率的奇妙领域： 量子化（Quantization）: 在微观世界里，许多物理量，如能量、角动量等，并非连续变化的，而是以离散的“份”——即量子——的形式存在的。这就好比楼梯的台阶，你只能站在某一级台阶上，而不能停留在台阶之间的任何位置。这一概念彻底颠覆了经典物理学中关于连续性和无限可分性的观点。 波粒二象性（Wave-Particle Duality）: 这是量子力学最令人费解的特性之一。微观粒子，如电子、光子，既可以表现出粒子的性质（具有确定的位置和动量），又可以表现出波的性质（能够衍射和干涉）。这种双重身份的叠加，意味着我们不能同时精确地知道一个粒子的位置和动量。 叠加态（Superposition）: 一个量子系统可以同时处于多种可能状态的叠加之中。例如，一个电子可以同时处于“自旋向上”和“自旋向下”两种状态的叠加。只有在进行测量时，系统才会“坍缩”到其中一个确定的状态。这就像一枚尚未抛出的硬币，它同时拥有正面朝上和反面朝上的可能性。 量子纠缠（Quantum Entanglement）: 这是量子力学中最令人着迷的现象之一。当两个或多个粒子发生纠缠后，它们的状态会以一种非局域性的方式关联起来，无论它们相距多远，测量其中一个粒子的状态会瞬间影响到另一个粒子的状态。爱因斯坦曾称之为“幽灵般的超距作用”。 不确定性原理（Uncertainty Principle）: 由海森堡提出，该原理指出，我们不可能同时精确地测量一个粒子的某些成对的物理量，例如位置和动量，或者能量和时间。测量越精确，另一个量的测量就越不确定。这并非测量仪器的局限，而是微观世界固有的属性。 概率幅与概率（Probability Amplitude and Probability）: 量子力学并不像经典物理学那样给出确定的预测，而是给出事件发生的概率。这些概率是通过计算“概率幅”的平方得到的，概率幅本身是一个复数，包含了量子系统的振幅和相位信息。 量子力学的深远影响与未来展望 量子力学的理论框架不仅在理论物理领域取得了巨大成功，更催生了一系列颠覆性的技术： 原子和分子物理: 量子力学是理解原子结构、电子排布、光谱学以及化学键本质的基石，为化学、材料科学的发展奠定了基础。 固体物理: 解释了金属、绝缘体和半导体的电学和磁学性质，直接催生了晶体管、集成电路等现代电子技术的出现。 核物理和粒子物理: 成功描述了原子核的结构、衰变以及基本粒子的相互作用，推动了粒子加速器、核能利用等领域的发展。 量子信息科学: 近年来，量子力学在量子计算、量子通信和量子密码学等领域展现出巨大的潜力。量子计算机有望解决传统计算机难以处理的复杂问题，而量子通信则能实现理论上不可破解的加密。 本书（此处不指代任何一本具体的书，仅为阐述概念）旨在提供一个清晰、易懂的路径，引导读者逐步深入量子力学的世界。我们将从最基本的概念出发，通过严谨的推导和生动的类比，帮助您建立对量子力学原理的直观理解。无论您是物理学的爱好者，还是对现代科学充满好奇，本书都将为您打开一扇认识宇宙微观维度的大门，让您领略科学的严谨与智慧，感受探索未知世界的乐趣。

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我尤其欣赏书中对于“测量问题”的探讨。这部分内容简直是哲学与物理学的奇妙融合，它不仅仅是陈述一个科学现象，更是引人深思。书中并没有直接给出“答案”，而是展现了不同学派和科学家们对于这个问题的各种解读和尝试。从哥本哈根诠释的“波函数坍缩”到“多世界诠释”的宏大设想，再到“退相干”的现代观点，每一个理论都像一块拼图，共同勾勒出量子测量这个复杂而迷人的图景。读到这里，我常常会停下来，反复咀嚼文字，想象着那些实验场景，试图抓住那稍纵即逝的理解的火花。

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这本书在解释“不确定性原理”时，并没有仅仅停留在海森堡给出的位置-动量或能量-时间关系式上，而是深入地挖掘了其背后的哲学含义和对我们认知世界方式的根本性影响。作者用生动的语言解释说，我们无法同时精确地知道一个粒子的位置和动量，这种不确定性并非由于测量工具的限制，而是量子世界固有的属性。这让我反思，我们是否可以真正“客观”地认识事物，或者说，我们的观察行为本身就不可避免地改变了被观察的对象。

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这本书对于“量子态的演化”的阐述，让我对量子系统的动态过程有了更清晰的认识。作者引入了薛定谔方程，并解释了它如何描述量子态随时间的变化。书中并没有回避方程的复杂性，而是通过对不同势场中粒子行为的模拟和分析，让我理解了薛定谔方程在预测量子系统未来状态中的核心作用。

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《量子力学》这本书在阐述“量子纠缠”时，其深刻性让我为之折服。作者巧妙地运用了爱因斯坦著名的“鬼魅般的超距作用”来引入这一概念，随后通过详细的理论推导和对贝尔不等式实验的介绍，生动地揭示了量子世界的非定域性和不可分离性。我花了很长的时间来理解“纠缠态”的含义，书中关于两个粒子之间无论相距多远，测量其中一个粒子的状态都会瞬间影响另一个粒子状态的描述，挑战了我根深蒂固的经典因果律观念。

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拿到这本《量子力学》的时候，我的心情是既期待又忐忑的。期待是因为它代表着物理学最前沿的探索，是理解微观世界运行规律的钥匙，而忐忑则源于它向来以“深奥难懂”著称。翻开第一页，就被那严谨而优美的数学语言所吸引，虽然有些符号对我来说还比较陌生，但文字的叙述却尽可能地剥离了纯粹的公式堆砌，试图将那些抽象的概念以一种更具象、更易于理解的方式呈现出来。例如，书中关于“叠加态”的解释，并非简单地抛出一个概念，而是通过一系列生动的类比，比如一个硬币在落地前同时拥有正面和反面的可能，再到更复杂的粒子叠加，让我对这个与我们日常经验截然不同的世界有了初步的感知。

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关于“量子场论”的章节，虽然对我来说是挑战最大的部分，但作者的循序渐进和清晰的逻辑让我看到了通往更深层次理解的希望。从量子力学到量子场论，这本书展现了物理学从描述单个粒子行为到描述粒子产生和湮灭的巨大飞跃。作者尝试用一种相对易懂的方式解释“场”的概念，以及基本粒子是如何作为场的激发态出现的。

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最后，我想说的是，这本书给我带来的不仅仅是知识的增长，更是一种对宇宙运行方式的全新视角。《量子力学》通过对基本概念的深入剖析和对前沿理论的介绍，成功地将我带入了一个充满奇妙、颠覆认知的微观世界。它让我认识到，我们所处的现实远比我们想象的要更加复杂、更加令人着迷，而科学探索的旅程，永无止境。

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《量子力学》在描述“退相干”现象时，展现了量子世界如何过渡到我们熟悉的经典世界。书中通过详细的解释，说明了量子系统一旦与宏观环境发生相互作用，其量子叠加态就会迅速消失，表现出经典的确定性行为。这一过程对于理解量子叠加态为何在日常生活中不易观察到至关重要，也为量子计算的发展提供了理论基础。

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我对书中关于“量子隧穿效应”的讲解印象极其深刻。它突破了我对物体运动的直观认知，即一个粒子能够“穿过”一个它能量不足以越过的势垒。书中通过类比一个球如果没有足够的力量滚过小山丘，但在量子世界中，它却有一定概率出现在山的另一边，这种描述极具画面感。更重要的是，作者没有止步于现象的描述，而是深入探讨了其在半导体、核聚变等实际应用中的重要性，这让我意识到，那些看似反常识的量子现象，却是支撑现代科技发展的基石。

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我被书中关于“玻色子和费米子”的分类及其带来的“泡利不相容原理”的深刻洞察所吸引。作者并非简单地将粒子分为两类，而是详细阐述了它们在统计行为上的根本差异。泡利不相容原理，即两个相同的费米子不能处于同一量子态，这一看似简单的规则，却解释了原子的结构、元素的周期性，乃至生命的稳定存在。

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总体上还行，有一些小错

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太难了，不会做。。。

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总体上还行，有一些小错

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总体上还行，有一些小错

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题目比较过瘾，涉猎很广，但是有不少小错误。