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出版者:Springer Verlag

作者:Thaller, Bernd

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:2000-6

价格:$ 151.42

装帧:HRD

isbn号码:9780387989297

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《量子力学可视化指南》 内容简介 《量子力学可视化指南》是一本旨在突破传统量子力学教材的抽象性与数学性壁垒，通过直观、生动的可视化手段，帮助读者深入理解这一颠覆性物理学理论的书籍。本书并非简单地罗列公式或进行枯燥的推导，而是将量子世界的核心概念，如波粒二象性、叠加态、量子纠缠、不确定性原理、量子隧穿等，转化为易于理解的图像、动画和交互式模拟。 本书的出发点在于认识到，量子力学所描述的微观世界与我们日常经验存在着巨大的鸿沟。传统的学习方式往往依赖于高度抽象的数学语言，这使得许多初学者望而却步，即使是掌握了数学工具的学生，也常常难以真正把握量子现象的本质。因此，《量子力学可视化指南》的核心目标是“看见”量子，让抽象的概念变得具体可感。 本书的主要特色与内容深度： 1. 直观的图像语言： 波函数的可视化： 不同于教科书中对波函数数学表达式的反复强调，本书将波函数描绘成动态的波形，展示其随时间和空间的变化。读者将能够“看到”粒子在概率云中的分布，理解概率幅与概率密度的关系，以及它们如何影响测量结果。例如，对于一个粒子在势阱中的状态，本书会通过动画展示其波函数如何形成驻波，以及不同能量本征态的形状差异。 原子轨道与电子云： 传统的原子模型常被描绘成行星绕太阳的轨道，但这与量子力学描述的电子行为相去甚远。本书将以高度精确的三维可视化技术，呈现原子轨道（s, p, d, f 等）的真实空间分布。读者将看到电子并非在固定轨道上运动，而是以概率云的形式存在，其形状和密度分布直接反映了电子在原子核周围的出现概率。这些图像将帮助理解化学键的形成、分子的结构以及光谱的产生。 量子叠加与测量： 量子叠加是量子力学中最令人费解的特性之一。本书将通过模拟，清晰地展示一个量子系统如何同时处于多个状态的叠加。例如，在模拟一个量子比特（qubit）时，读者将看到它并非简单地处于0或1，而是可以同时拥有0和1的成分，这种状态如何通过旋转或演化来改变。当进行测量时，叠加态如何“坍缩”到某个确定的状态，以及这种坍缩的概率性，都将通过生动的方式呈现。 2. 交互式模拟与实验： 双缝干涉实验的重现： 作为量子力学概念的基石，双缝干涉实验在本书中被赋予了全新的生命。读者将能够亲手操控实验参数，例如改变粒子的类型（电子、光子）、能量，或者观察单粒子通过双缝时产生的干涉条纹。这些交互式模拟将帮助读者直观地理解“粒子”和“波”的双重属性，以及波函数在描述粒子行为中的核心作用。 量子隧穿的演示： 粒子穿过经典力学不允许其越过的势垒，这一现象被称为量子隧穿。本书将通过模拟，展示粒子波函数的“尾巴”如何能够渗透到势垒内部，并有一定概率出现在势垒之外。读者可以调整势垒的高度和宽度，以及粒子的能量，直观地观察隧穿概率如何变化，从而理解核聚变、扫描隧道显微镜等现象的微观基础。 量子纠缠的探索： 量子纠缠是另一个奇特的量子现象，即两个或多个粒子之间存在着一种超越经典关联的联系，无论它们相距多远。本书将通过模拟，可视化两个纠缠粒子的状态。当测量其中一个粒子时，另一个粒子的状态会瞬时确定，这种“超距作用”将以直观的方式呈现。模拟还可以让读者尝试对纠缠粒子进行不同的测量，体会量子信息处理的潜力。 3. 深入的理论解释与联系： 薛定谔方程的直观理解： 尽管本书强调可视化，但它并非回避核心理论。本书将以图形化的方式解释薛定谔方程作为描述量子系统演化的核心工具。读者将看到薛定谔方程如何驱动波函数的形状变化，以及能量本征态如何对应于稳定的波形。 不确定性原理的几何解释： 海森堡不确定性原理限制了我们同时精确测量某些成对物理量（如位置和动量）的能力。本书将通过可视化工具，展示粒子波包的特性。当一个波包在位置上越“窄”（位置越确定），其在动量上的“展宽”就越大（动量不确定性越大），反之亦然。这种几何上的权衡关系将被清晰地呈现。 量子算符与可观测量： 量子力学中，物理量对应于数学上的算符。本书将可视化这些算符的作用，以及它们如何从波函数中提取出可观测量的值。例如，动量算符如何作用于波函数，以及其作用结果与动量测量概率的关系。 本书的目标读者： 《量子力学可视化指南》适合所有对量子力学感兴趣的读者，包括： 物理学专业的学生： 帮助他们更深入、更直观地理解课堂上遇到的抽象概念，为深入学习打下坚实基础。 化学、材料科学、工程学等相关领域的学生和研究人员： 量子力学在这些领域有广泛应用，本书能帮助他们快速掌握核心思想。 对科学充满好奇的公众： 为那些希望理解我们宇宙最基本规律，但可能缺乏深厚数学背景的读者提供一条清晰的路径。 总之，《量子力学可视化指南》是一次将前沿物理理论转化为视觉盛宴的尝试，旨在让任何人都能“看见”量子世界的奇妙与美丽，打破理解量子力学的藩篱，激发对科学探索的热情。

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这本书《Visual Quantum Mechanics》提供了一种全新的视角来理解量子世界。它不是那种让你在昏暗的房间里，对着一本充满公式的书籍苦苦思索的体验。相反，它更像是在一个明亮、宽敞的画廊里，欣赏一件件精美的艺术品，每一件艺术品都蕴含着深刻的科学内涵。书中对量子力学基本原理的阐释，是如此的清晰和生动，以至于我时常会忘记自己正在阅读一本关于量子力学的书。 我特别欣赏书中对量子现象的“可视化”处理。例如，在讲解概率波的概念时，书中用了一个非常巧妙的比喻，将量子粒子的行为比作一颗在水面上投下的石子激起的涟漪。这些涟漪的传播和干涉，就如同量子粒子的概率波的运动。这种类比不仅有趣，而且能够帮助我建立起对抽象概念的直观理解。而且，书中对于量子纠缠的描述，也让人印象深刻，它通过一个故事性的场景，展示了两个纠缠粒子的“心灵感应”式的关联，远比干巴巴的数学公式更能打动人。

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《Visual Quantum Mechanics》这本书，对于我而言，更像是一次令人兴奋的头脑旅行，而非一次枯燥的知识灌输。它成功地将量子力学这个被许多人视为“天书”的学科，变得生动有趣，易于理解。书中不仅有精彩的图示，还有引人入胜的文字，它们共同构建了一个引人入胜的量子世界。我喜欢书中对“量子奇迹”的解读，比如量子叠加态，它用一种非常贴近生活的方式，比如抛硬币，来解释这种“既在此又在彼”的奇特状态。 更让我印象深刻的是，本书在介绍量子力学的历史进程时，也融入了大量的视觉元素。它通过图片、图表，甚至是漫画，来展示那些伟大的科学家们是如何探索这个领域的，以及他们之间的思想碰撞。这种将科学史与科学内容有机结合的方式，不仅增加了阅读的趣味性，也让我更深刻地理解了量子力学的发展脉络。总而言之，这本书让我对量子力学有了全新的认识，它不仅仅是一门学科，更是一种看待世界的方式。

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我曾尝试阅读过几本关于量子力学的书籍，但最终都因为其艰深的内容而放弃。然而，《Visual Quantum Mechanics》却彻底改变了我的看法。这本书的成功之处在于它能够将那些抽象到难以想象的概念，通过直观的图像和生动的语言，呈现在读者面前。例如，在解释量子退相干时，书中用了一个简单的类比，说明了量子系统如何因为与环境的相互作用而“失去”其量子特性。这种将抽象理论具象化的能力，是本书最大的亮点。 而且，这本书并非只注重概念的呈现，它同样关注了这些概念背后的物理意义和实验证据。书中会提及一些关键的实验，比如对氢原子能级的测量，以及对黑体辐射的解释，并用图示的方式展示了实验是如何支持量子理论的。这种理论与实验相结合的讲解方式，让读者能够更全面地理解量子力学是如何一步步建立起来的。对我而言，这不仅仅是一本学习量子力学的教材，更是一本激发我对科学探索热情的启迪之书。

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我一直在寻找一本能够让我真正“感受”到量子力学的书籍，而不是仅仅记住一堆公式。《Visual Quantum Mechanics》做到了这一点，并且远超我的预期。它就像一本量子世界的探险指南，用精美的图画和流畅的文字，带领读者深入探索那些奇异而又迷人的量子现象。我尤其喜欢书中对量子场论的初步介绍，尽管这是一个非常复杂的领域，但作者通过一些巧妙的类比和视觉化的概念，让我得以对其有了初步的认识，而不至于完全迷失在数学的海洋中。 这本书的节奏把握得非常好，不会让你感到信息过载，也不会让你感到枯燥乏味。它循序渐进，从最基本的光的粒子性、波动性，到更复杂的量子叠加、纠缠、隧穿等，都进行了详尽的阐述。在讲述每一个概念时，书中都会配上相关的实验演示，或者是一个富有想象力的思想实验，让你能够通过自己的思考去理解这些原理。我感觉，通过这本书的学习，我对于量子力学不再是停留在书本上的概念，而是真正有了“感性”的认识。

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在我看来，《Visual Quantum Mechanics》最可贵的地方在于它能够以一种“慢下来”的方式来教授复杂的科学知识。它并没有急于求成，而是花时间去构建每一个概念的基础，确保读者能够真正理解每一个环节。书中对薛定谔方程的介绍，并非直接给出公式，而是先解释了波函数所代表的物理意义，以及它如何描述一个量子粒子的状态。这种循序渐进的教学方法，让我这个在其他书籍中屡屡碰壁的读者，也能在这个领域找到自信。 而且，本书的图示设计不仅仅是用来“美化”页面，它们本身就是教学的一部分。每一个图示都经过精心设计，力求最直观地传达信息。比如，在解释量子态的演化时，书中用了一个动态的箭头在布洛赫球上移动的图示，清晰地展示了量子态是如何随时间变化的。这种将抽象的数学描述转化为生动的视觉语言，对于理解量子力学的精髓至关重要。这本书让我认识到，科学的魅力不仅仅在于其理论的深度，更在于其传播的艺术。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对科学普及工作充满热情的人，我一直在寻找能够真正打动普通读者，让他们爱上物理学的书籍。《Visual Quantum Mechanics》这本书，毫无疑问地达到了这个目标。它的语言风格非常接地气，没有使用那些令人望而生畏的专业术语，即使是初学者也能轻松理解。即便是有一些必要的专业词汇，作者也总是会给出非常清晰的解释和生动的类比，确保读者不会在理解上遇到障碍。 让我印象深刻的是，书中在介绍量子计算等前沿领域时，也同样保持了其“视觉化”的风格。它用形象的比喻来解释量子比特的叠加和纠缠，以及量子算法的工作原理，让这些看似高深莫测的技术变得触手可及。我感觉，这本书不仅仅是关于量子力学本身，更是关于如何以一种更有效、更吸引人的方式来传递科学知识。它为我从事的科学普及工作提供了宝贵的思路和方法，让我看到了科学传播的无限可能。

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作为一名对科学史有着浓厚兴趣的读者，我在阅读《Visual Quantum Mechanics》时，也惊喜地发现了它对于量子力学发展历程的梳理。本书并非孤立地呈现理论，而是将这些伟大的发现置于历史的背景之下，让我们了解了那些先驱者们是如何在困惑和探索中逐步揭开量子世界的面纱。书中穿插了一些关于普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森堡等科学巨匠的故事和思考，这使得学习过程不再是冰冷的知识灌输，而是充满人文关怀的探索之旅。 我特别欣赏书中对“量子革命”的描绘，它不仅仅是数学公式的更新，更是一种思维方式的颠覆。例如，在解释量子测量问题时，书中并没有直接抛出“观测者效应”的结论，而是通过一个逐步深入的分析过程，展示了测量行为如何影响了量子系统的状态。这种层层递进的叙述方式，让我能够更好地理解其中的逻辑和哲学内涵。更重要的是，书中提供的不仅仅是“是什么”，更是“为什么”，它引导读者去思考这些理论背后的深刻含义，以及它们对我们理解世界产生的根本性影响。

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这本书的书名是 Visual Quantum Mechanics，这是一本引人入胜的关于量子力学的作品，它以一种非常直观和易于理解的方式呈现了这个复杂而迷人的领域。我一直对物理学，特别是量子力学抱有浓厚的兴趣，但同时我也常常被其抽象的概念和深奥的数学语言所困扰。许多书籍往往会让人望而却步，充斥着令人费解的公式和理论推导，让人感觉像是置身于一个由符号和方程构成的迷宫。然而，《Visual Quantum Mechanics》却截然不同，它像一位技艺高超的向导，用精美的图示、生动的类比和清晰的解释，一步步地带领读者穿越量子世界的奇幻景观。 这本书最大的亮点在于其“视觉化”的教学方法。作者并非简单地堆砌公式，而是巧妙地将抽象的量子概念转化为具体的图像和模型。例如，在解释波粒二象性时，书中出现的不再是枯燥的薛定谔方程，而是通过一系列精心设计的动画和图例，形象地展示了电子既可以像波一样衍射，又可以像粒子一样被探测到。这种“看见”量子现象的方式，极大地降低了学习的门槛，让那些初次接触量子力学的读者也能迅速抓住核心要义。我特别喜欢书中对量子纠缠的描述，它用一个类比故事，生动地展示了两个粒子之间看似神秘的关联，即使相隔万里，测量一个粒子的状态也能瞬间影响另一个。这种将复杂理论“可视化”的能力，无疑是这本书最宝贵的财富。

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《Visual Quantum Mechanics》这本书，可以说是为那些想要“看见”量子力学的人量身打造的。我一直觉得，很多时候我们学习科学，是被动地接受一套抽象的规则，而这本书则鼓励主动的探索和直观的理解。它的排版设计非常考究，每一页的布局都经过精心设计，确保了视觉的流畅性和信息的清晰性。图表和文字的比例恰到好处，不会让人感到拥挤或单调。 书中对于量子现象的解释，往往从一个看似简单的问题切入，然后逐步引申到更复杂的概念。比如，它从“光为什么有颜色”这样的日常问题开始，然后逐渐引入了光子的概念，以及能量的量子化。这种从具象到抽象，再从抽象回到具象的讲解方式，让学习过程充满了探索的乐趣。我尤其赞赏书中对不确定性原理的呈现，它不仅仅给出了“动量和位置不能同时精确测量”的结论，更是用生动形象的图示，展示了如果试图同时精确测量两者，将会产生什么样的“模糊”效果，这种直观的感受远胜于单纯的公式推导。

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我拿到这本《Visual Quantum Mechanics》的时候，其实并没有抱太大的期望，毕竟量子力学这个主题，即便是有经验的物理学家也常常觉得难以驾驭。然而，这本书给我带来的惊喜却是巨大的。它的封面设计就足够吸引人，充满了神秘而引人遐思的色彩组合，隐约透露出其内容的深邃。翻开书页，我首先被那些精美的插图所震撼，它们不仅仅是为了装饰，更是为了服务于教学。比如，在讲解量子隧穿效应时，书中用一个球试图穿过一座山丘的比喻，配上动感的图示，让我瞬间明白了粒子如何能够“穿过”一个它本不应逾越的势垒。 更让我印象深刻的是，作者在解释那些核心的量子力学原理时，总是能找到最贴切的类比。例如，在介绍量子叠加态时，书中用了“一枚硬币在空中旋转”的比喻，在落地之前，它既可以是正面，也可以是反面，或者说是两者的某种混合状态。这种通俗易懂的解释，让我这个非专业背景的读者也能窥探到量子世界的奇妙之处。而且，书中并没有回避那些关键的实验，比如双缝实验，但它通过视觉化的方式，将实验的步骤、现象以及由此推导出的结论，都展现得淋漓尽致，仿佛我亲身在现场观察一般。

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