宝宝的量子物理学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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克里斯·费利 著

图书标签:

• 量子物理学
• 儿童科普
• 幼儿启蒙
• 物理学
• 科学
• 宝宝
• 亲子阅读
• STEAM教育
• 思维启迪
• 趣味科学

出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312039171

版次：1

商品编码：11876641

包装：平装

丛书名： 宝宝的量子物理学系列

开本：24开

出版时间：2016-01-01

用纸：胶版纸

正文语种：中文

产品特色

内容简介

　　在学前幼儿园读物排行榜TOP10中，该套绘本占据了5席。《宝宝的量子物理学》由于扎克伯格给自己出生不久的女儿“阅读”而名声大噪。

前言/序言

宝宝的量子物理学：深入探索微观世界的奇妙旅程 导言：触及宇宙最深处的奥秘 本书旨在带领读者，无论您是初次接触物理学的爱好者，还是希望为年幼的孩子构建坚实科学基础的家长，进行一次充满启发性的探索。我们不讨论“宝宝的量子物理学”这本书的具体内容，而是将目光投向更宏大的科学图景，探讨量子物理学作为现代科学的基石，其核心概念的深刻内涵及其在当代世界中的广泛影响。 量子物理学，这门研究物质和能量在原子和亚原子尺度上行为的学科，颠覆了我们对实在、确定性和观察的传统认知。它不是一套冰冷的数学公式的堆砌，而是一扇通往宇宙最基本规律的窗口。本书的范围将涵盖从普朗克常数的诞生，到海森堡不确定性原理的哲学意涵，再到量子场论的壮丽架构。 第一部分：古典物理学的黄昏与量子革命的曙光 在十九世纪末，物理学家们对世界的理解达到了一个看似完美的顶峰。牛顿的力学和麦克斯韦的电磁学构建了一个宏伟、完全可预测的机械宇宙模型。然而，一些看似微小的实验现象，却如同细小的裂缝，预示着这座宏伟殿堂的动摇。 黑体辐射的难题与能量的“颗粒化” 想象一个完美的吸收体和发射体——黑体。根据经典物理学的预测，当计算黑体辐射的能量谱时，结果应该在紫外波段趋于无穷大，这就是著名的“紫外灾难”。解决这个难题的钥匙，由马克斯·普朗克在1900年偶然发现，他提出能量的发射和吸收不是连续的，而是以最小的、不可分割的“能量包”进行，他称之为“量子”。这个能量包的大小正比于辐射的频率，比例常数为普朗克常数 $h$。 普朗克的假设最初被认为是解决特定数学难题的“权宜之计”，但它的深远意义很快就被揭示出来。它标志着物理学从连续性思维向离散性、量子化思维的根本转变。 光电效应与光子的确立 紧随其后的是阿尔伯特·爱因斯坦对光电效应的解释。实验显示，只有当光的频率达到某一阈值时，电子才能从金属表面射出，而光的强度（亮度）似乎无关紧要。爱因斯坦大胆地应用普朗克的量子概念，提出光本身就是由具有特定能量的粒子——光子组成的。这不仅解释了光电效应，也奠定了“波粒二象性”的早期基础。光不再仅仅是波动，它也可以表现出粒子的特性。 卢瑟福的原子模型与能级的概念 经典物理学无法解释为何电子不会螺旋式地坠入原子核。卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，但真正的突破来自尼尔斯·玻尔。玻尔将量子化概念引入原子结构，提出电子只能在特定的、分立的轨道上运行，每个轨道对应一个固定的能量状态。只有当电子从一个高能级跃迁到低能级时，才会发射出一个特定频率的光子。这引入了量子能级的概念，彻底颠覆了经典轨道理论。 第二部分：矩阵、波函数与概率的宇宙 进入20世纪20年代，量子理论迎来了其最深刻、也最令人困惑的成熟阶段，形成了我们今天所理解的量子力学框架。 德布罗意的物质波 如果光可以表现出粒子性，那么粒子（如电子）是否也可以表现出波动性？路易·德布罗意大胆地提出了这一设想。他认为，所有物质都具有波的性质，其波长与动量成反比。这一理论随后被戴维孙和革末的电子衍射实验所证实，为理解电子在原子中的行为提供了必要的波动视角。 海森堡的矩阵力学与薛定谔的波动力学 量子力学的数学形式由两条不同的但最终等价的路径发展而来。维尔纳·海森堡发展了矩阵力学，一种纯粹基于可观测量的代数体系。与此同时，埃尔温·薛定谔则构建了更为直观的波动力学，其核心是著名的薛定谔方程。这个偏微分方程描述了微观粒子（如电子）的波函数 $Psi$ 如何随时间演化。 波函数的概率解释与不确定性 波函数 $Psi$ 本身没有直接的物理意义，但其绝对值的平方 $|Psi|^2$ 在空间某处给出了找到该粒子的概率密度。这是量子力学的核心——它放弃了经典物理学中对粒子的精确确定性描述，转而拥抱概率性。 基于此，海森堡提出了著名的不确定性原理。它指出，我们不可能同时以任意高的精度测量一个粒子的位置和动量。位置的不确定性越大，其动量的不确定性就越大，反之亦然。这不是由于测量仪器的限制，而是宇宙的基本属性。这种内在的模糊性，将观察者和被观察对象的关系提升到了前所未有的哲学高度。 量子隧穿效应：跨越不可能的鸿沟 另一个违背直觉的现象是量子隧穿。根据经典物理学，一个粒子如果没有足够的能量来翻越一个能量势垒，它就永远无法穿过去。然而，量子力学预测，由于其波动性，波函数在势垒内部不会立即衰减为零，因此存在一个非零的概率，粒子会“穿透”势垒，出现在势垒的另一侧。这一现象在核聚变、扫描隧道显微镜（STM）等领域有着实际应用。 第三部分：多重实在性与量子信息的前沿 量子力学的发展并未止步于描述原子内部结构，它正在驱动着下一次技术革命。 量子纠缠：幽灵般的超距作用 如果两个或多个粒子以特殊方式相互作用，即使它们相隔遥远，测量其中一个粒子的特定性质（如自旋）也会瞬间影响另一个粒子的对应性质。爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”（Spooky action at a distance）。这种现象被称为量子纠缠。纠缠是量子信息技术（如量子计算和量子加密）的基石，它暗示着空间分离在最深层次上可能是一种幻象。 量子计算的潜力 经典计算机使用比特（0或1）进行信息处理。量子计算机利用量子比特（Qubit），它可以处于0和1的叠加态——即同时是0也是1的组合。更重要的是，通过操纵多个纠缠的量子比特，量子计算机可以同时探索巨大的计算空间，理论上能解决经典计算机无法在合理时间内完成的任务，尤其在因子分解、材料模拟和药物研发方面。 对实在性的哲学挑战 量子力学促使我们重新审视“实在”的含义。哥本哈根诠释强调测量的作用：在测量发生之前，系统处于所有可能状态的叠加态；测量行为导致波函数“坍缩”到一个确定的本征态。这引发了关于客观实在性、观察者的角色以及“多世界诠释”等深刻的哲学辩论，这些辩论至今仍在物理学界和哲学界持续进行。 结论：持续的探索 量子物理学，从它诞生的那一刻起，就充满了令人敬畏的复杂性与无尽的潜力。它揭示了一个既非完全确定也非完全随机的世界，一个建立在概率、叠加和纠缠之上的奇妙结构。对这一领域的持续学习和探索，不仅是理解现代科学技术的关键，也是对宇宙最基本运作原理的深刻致敬。理解这些基本概念，就是拥有了一把钥匙，可以开启对我们周围物质世界最深层奥秘的探究。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格真是太独特了，有一种独特的、带着微微的幽默感的理性光辉。它完全避开了那种冷冰冰的学术腔调，而是用一种非常生活化、甚至有些俏皮的口吻与读者对话。我特别欣赏作者那种“毫不费力地解释复杂概念”的能力，他好像能瞬间切换视角，将一个抽象到几乎无法想象的物理现象，转化为我们日常生活中随处可见的场景。比如，当他描述某个基本粒子行为时，用的比喻居然是咖啡馆里排队的人群，一下子就让那个原本高高在上的理论鲜活了起来，充满了烟火气。这种文字的张力，使得阅读体验充满了惊喜，你永远不知道下一页会出现哪种天马行空的联想。这种语言的魔力，将科学的严谨性与人文的温度完美地融合在一起，让读者在笑声中不知不觉地吸收了最硬核的知识，这绝对是功力深厚的体现。

评分☆☆☆☆☆

我必须强调这本书在逻辑递进上的严密性，简直令人叹为观止。它不是将知识点随意地堆砌在一起，而是构建了一个极其坚固的知识金字塔。每一章的内容都是对前一章的自然延伸和深化，环环相扣，结构严谨到几乎找不到任何可以被质疑的逻辑断层。作者在介绍新概念之前，总是会花费大量的篇幅来确保读者已经完全掌握了前置知识，这种“宁慢勿错”的态度，极大地增强了阅读的信心。我体验到的是一种被保护和引导的感觉，好像作者生怕我们漏掉任何一个思考的环节。尤其是在处理那些需要多维度思考的复杂模型时，作者不仅仅提供了图形化的辅助，更用层层递进的文字推导，帮助我们在脑海中搭建起稳固的思维框架。这种对知识体系完整性的执着，使得读完这本书后，我的知识结构感觉比以前扎实了数倍，不再是零散的知识点，而是一个有机的整体。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配图和图解质量，简直是科普读物中的一股清流。很多科学书籍的图往往是那种简单粗暴的示意图，难以传达深层信息，但这本则完全不同。这里的每一张插图都经过了精心的设计，它们不仅仅是文字的辅助，更像是独立的叙事单元。色彩的运用、线条的粗细、元素的排列组合，都充满了设计美学，完美地服务于阐释复杂的物理原理。我留意到，作者似乎特别擅长用极简的图形来概括那些极其复杂的相互作用，用最少的视觉噪音传递最大的信息量。这些图示在关键的转折点出现，常常能起到“茅塞顿开”的效果，比看长篇大论的文字描述更为直观和高效。它真正做到了“一图胜千言”，让原本只能依靠想象力去构建的微观世界，变得触手可及，这种对视觉辅助工具的重视，极大地提升了阅读的效率和趣味性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是天才之作！那种深邃的星空背景，配上简洁却充满哲学意味的字体，让人一拿到手就忍不住想要沉浸其中。我尤其喜欢封面上那抹若隐若现的螺旋星系，它仿佛在无声地诉说着宇宙的宏大与我们自身的渺小，但又带着一种奇妙的亲近感，让人觉得即便是最深奥的知识，也并非高不可攀。内页的纸张质感也处理得非常到位，那种略带磨砂的触感，让阅读过程变成了一种享受，而不是负担。装帧的工艺看得出来是用了心的，书脊的韧性恰到好处，翻阅起来非常顺滑，即便是长时间阅读也不会感到疲惫。而且，这本书的排版布局简直是教科书级别的典范，字里行间留白得当，让人在吸收信息的同时，眼睛也能得到很好的休息。那种精心打磨过的细节，真的体现了出版方对阅读体验的极致追求，让这本书不仅仅是一本知识载体，更像是一件值得收藏的艺术品。每一次把玩它，都觉得心情会因此沉静下来，准备好迎接一场知识的洗礼。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏掌握得炉火纯青，简直是叙事艺术的教科书。作者高明之处在于，他似乎非常清楚读者的注意力阈值，总能在最恰当的时候插入一个引人入胜的类比或者一个富有哲理的小故事，巧妙地将原本可能枯燥的理论知识“软化”下来。初读时我本以为会遇到大量需要反复琢磨的复杂公式，但令人惊喜的是，这些理论的引入都经过了极其精心的铺垫，仿佛是顺水推舟自然而然地浮现出来的。这种“润物细无声”的教学手法，使得即便是像我这样对基础概念有些模糊的读者，也能在不知不觉中构建起完整的知识体系。更难得的是，它不像某些科普读物那样为了追求速度而牺牲深度，相反，它在保持流畅性的同时，对核心概念的阐释又极其扎实，确保了我们不是囫囵吞枣地读过，而是真正理解了其内在逻辑。整个阅读过程就像是跟着一位经验丰富的向导，穿行于一片迷雾笼罩的森林，他总能准确地指出脚下的路标，让你走得既安全又充满探索的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

特别有意思的书，深入浅出

评分☆☆☆☆☆

薄薄的一本小书，还挺好玩

评分☆☆☆☆☆

价格实惠，送货快，很好…

评分☆☆☆☆☆

挺不错的，宝宝爱看，知识性比想象的好，概念讲得简洁形象。很有时代感。

评分☆☆☆☆☆

价格实惠，送货快，很好…

评分☆☆☆☆☆

看推荐买的，不知道孩子喜欢看不

评分☆☆☆☆☆

书角烂了，用胶纸自己粘了一下。。。。挺贵的，书很出名，不好理解，慢慢给宝宝讲。

评分☆☆☆☆☆

一直在京东给娃买书，一年时间买了上千本书了。总体来说京东价格好服务好书也比较多，会一直支持的！希望多出活动多发券那就更好了！亲子阅读带我进入了一个新的世界，跟娃儿一起阅读是每天最美好的时光！

评分☆☆☆☆☆

这本得好好准备下再给宝宝讲 希望不要讲的太枯燥