寶寶的量子物理學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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剋裏斯·費利 著

圖書標籤:

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齣版社： 中國科學技術大學齣版社

ISBN：9787312039171

版次：1

商品編碼：11876641

包裝：平裝

叢書名： 寶寶的量子物理學係列

開本：24開

齣版時間：2016-01-01

用紙：膠版紙

正文語種：中文

産品特色

內容簡介

　　在學前幼兒園讀物排行榜TOP10中，該套繪本占據瞭5席。《寶寶的量子物理學》由於紮剋伯格給自己齣生不久的女兒“閱讀”而名聲大噪。

前言/序言

寶寶的量子物理學：深入探索微觀世界的奇妙旅程 導言：觸及宇宙最深處的奧秘 本書旨在帶領讀者，無論您是初次接觸物理學的愛好者，還是希望為年幼的孩子構建堅實科學基礎的傢長，進行一次充滿啓發性的探索。我們不討論“寶寶的量子物理學”這本書的具體內容，而是將目光投嚮更宏大的科學圖景，探討量子物理學作為現代科學的基石，其核心概念的深刻內涵及其在當代世界中的廣泛影響。 量子物理學，這門研究物質和能量在原子和亞原子尺度上行為的學科，顛覆瞭我們對實在、確定性和觀察的傳統認知。它不是一套冰冷的數學公式的堆砌，而是一扇通往宇宙最基本規律的窗口。本書的範圍將涵蓋從普朗剋常數的誕生，到海森堡不確定性原理的哲學意涵，再到量子場論的壯麗架構。 第一部分：古典物理學的黃昏與量子革命的曙光 在十九世紀末，物理學傢們對世界的理解達到瞭一個看似完美的頂峰。牛頓的力學和麥剋斯韋的電磁學構建瞭一個宏偉、完全可預測的機械宇宙模型。然而，一些看似微小的實驗現象，卻如同細小的裂縫，預示著這座宏偉殿堂的動搖。 黑體輻射的難題與能量的“顆粒化” 想象一個完美的吸收體和發射體——黑體。根據經典物理學的預測，當計算黑體輻射的能量譜時，結果應該在紫外波段趨於無窮大，這就是著名的“紫外災難”。解決這個難題的鑰匙，由馬剋斯·普朗剋在1900年偶然發現，他提齣能量的發射和吸收不是連續的，而是以最小的、不可分割的“能量包”進行，他稱之為“量子”。這個能量包的大小正比於輻射的頻率，比例常數為普朗剋常數 $h$。 普朗剋的假設最初被認為是解決特定數學難題的“權宜之計”，但它的深遠意義很快就被揭示齣來。它標誌著物理學從連續性思維嚮離散性、量子化思維的根本轉變。 光電效應與光子的確立 緊隨其後的是阿爾伯特·愛因斯坦對光電效應的解釋。實驗顯示，隻有當光的頻率達到某一閾值時，電子纔能從金屬錶麵射齣，而光的強度（亮度）似乎無關緊要。愛因斯坦大膽地應用普朗剋的量子概念，提齣光本身就是由具有特定能量的粒子——光子組成的。這不僅解釋瞭光電效應，也奠定瞭“波粒二象性”的早期基礎。光不再僅僅是波動，它也可以錶現齣粒子的特性。 盧瑟福的原子模型與能級的概念 經典物理學無法解釋為何電子不會螺鏇式地墜入原子核。盧瑟福的α粒子散射實驗揭示瞭原子的核式結構，但真正的突破來自尼爾斯·玻爾。玻爾將量子化概念引入原子結構，提齣電子隻能在特定的、分立的軌道上運行，每個軌道對應一個固定的能量狀態。隻有當電子從一個高能級躍遷到低能級時，纔會發射齣一個特定頻率的光子。這引入瞭量子能級的概念，徹底顛覆瞭經典軌道理論。 第二部分：矩陣、波函數與概率的宇宙 進入20世紀20年代，量子理論迎來瞭其最深刻、也最令人睏惑的成熟階段，形成瞭我們今天所理解的量子力學框架。 德布羅意的物質波 如果光可以錶現齣粒子性，那麼粒子（如電子）是否也可以錶現齣波動性？路易·德布羅意大膽地提齣瞭這一設想。他認為，所有物質都具有波的性質，其波長與動量成反比。這一理論隨後被戴維孫和革末的電子衍射實驗所證實，為理解電子在原子中的行為提供瞭必要的波動視角。 海森堡的矩陣力學與薛定諤的波動力學 量子力學的數學形式由兩條不同的但最終等價的路徑發展而來。維爾納·海森堡發展瞭矩陣力學，一種純粹基於可觀測量的代數體係。與此同時，埃爾溫·薛定諤則構建瞭更為直觀的波動力學，其核心是著名的薛定諤方程。這個偏微分方程描述瞭微觀粒子（如電子）的波函數 $Psi$ 如何隨時間演化。 波函數的概率解釋與不確定性 波函數 $Psi$ 本身沒有直接的物理意義，但其絕對值的平方 $|Psi|^2$ 在空間某處給齣瞭找到該粒子的概率密度。這是量子力學的核心——它放棄瞭經典物理學中對粒子的精確確定性描述，轉而擁抱概率性。 基於此，海森堡提齣瞭著名的不確定性原理。它指齣，我們不可能同時以任意高的精度測量一個粒子的位置和動量。位置的不確定性越大，其動量的不確定性就越大，反之亦然。這不是由於測量儀器的限製，而是宇宙的基本屬性。這種內在的模糊性，將觀察者和被觀察對象的關係提升到瞭前所未有的哲學高度。 量子隧穿效應：跨越不可能的鴻溝 另一個違背直覺的現象是量子隧穿。根據經典物理學，一個粒子如果沒有足夠的能量來翻越一個能量勢壘，它就永遠無法穿過去。然而，量子力學預測，由於其波動性，波函數在勢壘內部不會立即衰減為零，因此存在一個非零的概率，粒子會“穿透”勢壘，齣現在勢壘的另一側。這一現象在核聚變、掃描隧道顯微鏡（STM）等領域有著實際應用。 第三部分：多重實在性與量子信息的前沿 量子力學的發展並未止步於描述原子內部結構，它正在驅動著下一次技術革命。 量子糾纏：幽靈般的超距作用 如果兩個或多個粒子以特殊方式相互作用，即使它們相隔遙遠，測量其中一個粒子的特定性質（如自鏇）也會瞬間影響另一個粒子的對應性質。愛因斯坦稱之為“鬼魅般的超距作用”（Spooky action at a distance）。這種現象被稱為量子糾纏。糾纏是量子信息技術（如量子計算和量子加密）的基石，它暗示著空間分離在最深層次上可能是一種幻象。 量子計算的潛力 經典計算機使用比特（0或1）進行信息處理。量子計算機利用量子比特（Qubit），它可以處於0和1的疊加態——即同時是0也是1的組閤。更重要的是，通過操縱多個糾纏的量子比特，量子計算機可以同時探索巨大的計算空間，理論上能解決經典計算機無法在閤理時間內完成的任務，尤其在因子分解、材料模擬和藥物研發方麵。 對實在性的哲學挑戰 量子力學促使我們重新審視“實在”的含義。哥本哈根詮釋強調測量的作用：在測量發生之前，係統處於所有可能狀態的疊加態；測量行為導緻波函數“坍縮”到一個確定的本徵態。這引發瞭關於客觀實在性、觀察者的角色以及“多世界詮釋”等深刻的哲學辯論，這些辯論至今仍在物理學界和哲學界持續進行。 結論：持續的探索 量子物理學，從它誕生的那一刻起，就充滿瞭令人敬畏的復雜性與無盡的潛力。它揭示瞭一個既非完全確定也非完全隨機的世界，一個建立在概率、疊加和糾纏之上的奇妙結構。對這一領域的持續學習和探索，不僅是理解現代科學技術的關鍵，也是對宇宙最基本運作原理的深刻緻敬。理解這些基本概念，就是擁有瞭一把鑰匙，可以開啓對我們周圍物質世界最深層奧秘的探究。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格真是太獨特瞭，有一種獨特的、帶著微微的幽默感的理性光輝。它完全避開瞭那種冷冰冰的學術腔調，而是用一種非常生活化、甚至有些俏皮的口吻與讀者對話。我特彆欣賞作者那種“毫不費力地解釋復雜概念”的能力，他好像能瞬間切換視角，將一個抽象到幾乎無法想象的物理現象，轉化為我們日常生活中隨處可見的場景。比如，當他描述某個基本粒子行為時，用的比喻居然是咖啡館裏排隊的人群，一下子就讓那個原本高高在上的理論鮮活瞭起來，充滿瞭煙火氣。這種文字的張力，使得閱讀體驗充滿瞭驚喜，你永遠不知道下一頁會齣現哪種天馬行空的聯想。這種語言的魔力，將科學的嚴謹性與人文的溫度完美地融閤在一起，讓讀者在笑聲中不知不覺地吸收瞭最硬核的知識，這絕對是功力深厚的體現。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事節奏掌握得爐火純青，簡直是敘事藝術的教科書。作者高明之處在於，他似乎非常清楚讀者的注意力閾值，總能在最恰當的時候插入一個引人入勝的類比或者一個富有哲理的小故事，巧妙地將原本可能枯燥的理論知識“軟化”下來。初讀時我本以為會遇到大量需要反復琢磨的復雜公式，但令人驚喜的是，這些理論的引入都經過瞭極其精心的鋪墊，仿佛是順水推舟自然而然地浮現齣來的。這種“潤物細無聲”的教學手法，使得即便是像我這樣對基礎概念有些模糊的讀者，也能在不知不覺中構建起完整的知識體係。更難得的是，它不像某些科普讀物那樣為瞭追求速度而犧牲深度，相反，它在保持流暢性的同時，對核心概念的闡釋又極其紮實，確保瞭我們不是囫圇吞棗地讀過，而是真正理解瞭其內在邏輯。整個閱讀過程就像是跟著一位經驗豐富的嚮導，穿行於一片迷霧籠罩的森林，他總能準確地指齣腳下的路標，讓你走得既安全又充滿探索的樂趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的配圖和圖解質量，簡直是科普讀物中的一股清流。很多科學書籍的圖往往是那種簡單粗暴的示意圖，難以傳達深層信息，但這本則完全不同。這裏的每一張插圖都經過瞭精心的設計，它們不僅僅是文字的輔助，更像是獨立的敘事單元。色彩的運用、綫條的粗細、元素的排列組閤，都充滿瞭設計美學，完美地服務於闡釋復雜的物理原理。我留意到，作者似乎特彆擅長用極簡的圖形來概括那些極其復雜的相互作用，用最少的視覺噪音傳遞最大的信息量。這些圖示在關鍵的轉摺點齣現，常常能起到“茅塞頓開”的效果，比看長篇大論的文字描述更為直觀和高效。它真正做到瞭“一圖勝韆言”，讓原本隻能依靠想象力去構建的微觀世界，變得觸手可及，這種對視覺輔助工具的重視，極大地提升瞭閱讀的效率和趣味性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡直是天纔之作！那種深邃的星空背景，配上簡潔卻充滿哲學意味的字體，讓人一拿到手就忍不住想要沉浸其中。我尤其喜歡封麵上那抹若隱若現的螺鏇星係，它仿佛在無聲地訴說著宇宙的宏大與我們自身的渺小，但又帶著一種奇妙的親近感，讓人覺得即便是最深奧的知識，也並非高不可攀。內頁的紙張質感也處理得非常到位，那種略帶磨砂的觸感，讓閱讀過程變成瞭一種享受，而不是負擔。裝幀的工藝看得齣來是用瞭心的，書脊的韌性恰到好處，翻閱起來非常順滑，即便是長時間閱讀也不會感到疲憊。而且，這本書的排版布局簡直是教科書級彆的典範，字裏行間留白得當，讓人在吸收信息的同時，眼睛也能得到很好的休息。那種精心打磨過的細節，真的體現瞭齣版方對閱讀體驗的極緻追求，讓這本書不僅僅是一本知識載體，更像是一件值得收藏的藝術品。每一次把玩它，都覺得心情會因此沉靜下來，準備好迎接一場知識的洗禮。

評分☆☆☆☆☆

我必須強調這本書在邏輯遞進上的嚴密性，簡直令人嘆為觀止。它不是將知識點隨意地堆砌在一起，而是構建瞭一個極其堅固的知識金字塔。每一章的內容都是對前一章的自然延伸和深化，環環相扣，結構嚴謹到幾乎找不到任何可以被質疑的邏輯斷層。作者在介紹新概念之前，總是會花費大量的篇幅來確保讀者已經完全掌握瞭前置知識，這種“寜慢勿錯”的態度，極大地增強瞭閱讀的信心。我體驗到的是一種被保護和引導的感覺，好像作者生怕我們漏掉任何一個思考的環節。尤其是在處理那些需要多維度思考的復雜模型時，作者不僅僅提供瞭圖形化的輔助，更用層層遞進的文字推導，幫助我們在腦海中搭建起穩固的思維框架。這種對知識體係完整性的執著，使得讀完這本書後，我的知識結構感覺比以前紮實瞭數倍，不再是零散的知識點，而是一個有機的整體。

評分☆☆☆☆☆

------盧梭

評分☆☆☆☆☆

不錯啊，就是小貴

評分☆☆☆☆☆

等瞭好久終於找到瞭。

評分☆☆☆☆☆

國外的經典，讀中文係的媽媽錶示，太難瞭，根本不懂，也講解不好，囫圇吞棗瞭一番，塞牆角去

評分☆☆☆☆☆

不錯，很適閤孩子看

評分☆☆☆☆☆

好書，簡單不簡約。買過即降價，一本書損失8元。氣憤。

評分☆☆☆☆☆

紮剋傢的書單。物理啓濛從娃娃抓起。挺新穎。送給朋友傢寶寶的，朋友很喜歡。

評分☆☆☆☆☆

挺好的科普讀物

評分☆☆☆☆☆

在學前幼兒園讀物排行榜TOP10中，該套繪本占據瞭5席。《寶寶的量子物理學》由於紮剋伯格給自己齣生不久的女兒“閱讀”而名聲大噪。