從量子到宇宙 顛覆人類認知的科學之旅 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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高鵬 著

圖書標籤:

• 量子力學
• 宇宙學
• 科學普及
• 物理學
• 認知
• 顛覆性認知
• 前沿科學
• 科學探索
• 宇宙奧秘
• 科學之旅

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302452102

版次：1

商品編碼：12088574

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-12-01

用紙：膠版紙

頁數：219

字數：186000

産品特色

內容簡介

　　本書以各種不可思議的量子現象為主綫，以物理學傢們所做的各種令人驚奇的實驗為脈絡，循序漸進地介紹瞭人類探索量子世界的整個過程。作為一本科普讀物，本書涵蓋瞭波粒二象性、疊加態、概率幅、糾纏態、隧道效應、電子雲、超流體、量子真空漲落、費曼圖、超弦理論等量子力學中引人入勝的大部分內容，也介紹瞭掃描隧道顯微鏡、量子計算機、量子隱形傳態等量子工程技術，同時還把相關的曆史趣事穿插其中。另外，書中還介紹瞭一些與量子物理相關的粒子物理、相對論、宇宙學等內容，其中就包括瞭目前更前沿的領域，如反物質、希格斯粒子、暗物質、平行宇宙，以及引力波等。

內頁插圖

目錄

1 光的本性之爭：光是粒子還是波？ 001
1.1 惠更斯的波動學說 001
1.2 牛頓的粒子學說 002
1.3 楊氏雙縫乾涉實驗 003
1.4 泊鬆的烏龍球 004
1.5 光就是電磁波 006
2 電磁波能量謎團：能量竟然不連續？ 007
2.1 黑體輻射謎團 007
2.2 光電效應謎團 009
2.3 原子光譜謎團 010
2.4 石破天驚的量子化假設 011
3 量子化與連續性之辯 014
3.1 芝諾悖論：你能追上烏龜嗎？ 014
3.2 玄而又玄的無窮 015
3.3 時空是量子化的 017
3.4 運動是連續的嗎？ 017
3.5 量子化纔是世界的本質 018
4 光的波粒二象性 020
4.1 愛因斯坦的光子理論 020
4.2 光子理論是牛頓粒子論的迴馬槍嗎？ 022
4.3 原子能量量子化與原子光譜 024
4.4 量子理論與光的本性 026
5 愛因斯坦的疑問：什麼是光子？ 028
5.1 光與電磁波：剪不斷理還亂 028
5.2 波動光學與量子光學：為什麼有兩種？ 030
5.3 光的偏振：光子也會思考嗎？ 031
5.4 光速不變：相對中的絕對 034
5.5 靜止質量為零：有還是沒有？ 035
6 實物粒子的波粒二象性 038
6.1 德布羅意的驚人假設 038
6.2 實物粒子波動性的觀察 041
6.3 實物粒子的雙縫乾涉實驗 042
6.4 德布羅意波的應用 045
7 量子力學的建立 047
7.1 薛定諤的波動力學 047
7.2 概率構成的物質波 049
7.3 玻爾的對應原理 051
7.4 海森堡的矩陣力學 052
7.5 量子力學正式建立 054
7.6 概率論與決定論的爭論：上帝擲骰子嗎？ 056
8 單個粒子的波粒二象性 059
8.1 單個電子的雙縫乾涉實驗 059
8.2 概率波與概率幅 061
8.3 觀察電子的軌跡 065
8.4 跟人類捉迷藏的電子 067
9 量子力學正統解釋：哥本哈根解釋 068
9.1 不確定原理 068
9.2 互補原理 070
9.3 疊加態：人為測量竟如此重要？ 072
9.4 波函數坍縮 076
附錄 量子計算機 077
10 神奇的量子隧道效應 079
10.1 隧道效應：穿牆而過不是夢 079
10.2 掃描隧道顯微鏡 081
11 獨闢蹊徑的路徑積分 084
11.1 路徑積分：所有路徑求和 084
11.2 路徑積分對雙縫實驗的解釋 086
11.3 路徑積分的廣泛應用 088
11.4 費曼圖：物理學傢的看圖說話 089
12 堅持決定論的隱變量理論 093
12.1 德布羅意的導波理論 093
12.2 玻姆的量子勢理論 095
13 量子力學的其他解釋 098
13.1 意識論：我思故我在？ 098
13.2 熱力學不可逆過程 099
13.3 退相乾理論 100
13.4 GRW理論 101
13.5 多世界理論：人人都能創造平行宇宙 102
14 人類和光子的博弈 106
14.1 單光子偏振實驗 106
14.2 單光子廣角乾涉實驗 108
14.3 單光子延遲選擇實驗 110
14.4 量子擦除實驗 113
15 幽靈般的超距作用：糾纏態之謎 115
15.1 玻爾與愛因斯坦過招 115
15.2 EPR佯謬：糾纏態登場 119
15.3 糾纏態的實驗證明 120
15.4 GHZ三粒子糾纏 124
15.5 量子隱形傳態: 超空間傳送能實現嗎？ 125
16 原子內部的世界 128
16.1 古人的物質組成觀點 128
16.2 原子論的勝利 129
16.3 原子還不是最小 130
16.4 原子內部結構 132
16.5 原子結構的初期模型 134
16.6 電子雲：電子在哪兒？ 136
16.7 電子雲節麵之謎 139
16.8 電子的自鏇 140
16.9 電子自鏇之謎 142
17 組成世界的基本粒子 145
17.1 物質的鏡像：反物質 145
17.2 宇宙隱形人：中微子 148
17.3 世界的基石：誇剋 149
17.4 世界的基石：輕子 152
17.5 四種基本力和力的傳遞粒子 153
17.6 上帝粒子：希格斯粒子 156
17.7 標準模型 157
附錄 高速粒子對狹義相對論的檢驗 158
18 宏觀量子現象：玻色–愛因斯坦凝聚 161
18.1 費米子與玻色子 161
18.2 泡利不相容原理 163
18.3 玻色.愛因斯坦凝聚 165
18.4 液氦超流現象 168
19 量子場論 171
19.1 場與粒子的統一 171
19.2 粒子的産生與轉化 172
19.3 真空裏隱藏的奧秘 174
19.4 再析費曼圖：時間能倒流嗎？ 177
19.5 量子電動力學：精確度驚人的預測 180
19.6 量子色動力學：誇剋禁閉 182
20 超弦理論：萬物至理？ 183
20.1 統一理論的探索 183
20.2 宇宙的琴弦：超弦理論 185
20.3 M理論：終極理論？ 188
20.4 平行宇宙 190
附錄 是否存在交叉宇宙？ 191
21 宇宙大爆炸 193
21.1 膨脹的宇宙 193
21.2 廣義相對論與宇宙學 196
21.3 宇宙理論的發展 199
21.4 宇宙的演化 202
21.5 恒星的演化 204
21.6 暗物質與暗能量之謎 208
21.7 時空的顫抖：引力波 210
後記 215
參考文獻 217
誰要是不為量子理論感到震驚，那就是因為他還不瞭解量子理論。
——尼爾斯·玻爾
我想我可以相當有把握地說，沒有人能理解量子力學。
——理查德·費曼

前言/序言

　　每個人眼中都有一個世界。
　　每個人眼中的世界都不同。
　　但是，我們能看到、能感受到的世界隻是宏觀的世界，是一個看上去按部就班的世界。如果我們能縮小十個數量級，進入量子世界，那其中的奇幻景象，恐怕是你盡最大的想象力也想不到的。
　　你一定好奇什麼是“量子”？它不是一種粒子，而是一種概念。它指的是小尺度世界的一種傾嚮：物質的能量和其他一些屬性都傾嚮於以特定的方式不連續地變化。
　　量子世界中的一切物理現象都與我們在日常生活中認知的牛頓力學世界完全不同，我們在日常生活中熟悉的許多基本物理規律在量子世界中都被徹底顛覆。
　　量子世界是一個由量子力學統治的世界。量子力學對於實驗現象的解釋和預見性是如此精確，以至於大多數人都不假思索地對它進行應用。但是在量子世界裏，一係列不可思議的現象又會讓我們懷疑我們到底是否能真正地理解這個世界。量子力學大師費曼曾經說過：“我想我可以相當有把握地說，沒有人能理解量子力學。”
　　十多年前，當我第一次接觸量子物理時，我就被它深深地迷住瞭。量子世界是一個謎一般的世界，在這個世界裏，你以往的一切經驗都會失去作用；在這個世界裏，你就像一個懵懂無知的孩童，一切都會讓你覺得新奇。這十年來，我有幸講授與量子力學相關的課程，我一直在不斷地從各種書籍中汲取與量子物理有關的知識，但是，對它的認識越深，我就越覺得它是如此的不可思議。
　　我們應該感謝那些偉大的物理學天纔們，他們對量子物理的探索譜寫瞭科學史上最壯麗的史詩，他們對量子世界的探索讓我們知道瞭世界竟然是如此的神奇。
　　原來，我們眼中的世界並不是世界的全部。
　　既然有幸來到這個世界，我們就應該盡量瞭解這個世界的全部，欣賞這個世界的奇妙，這是作為生命的一種樂趣。
　　本書以各種不可思議的量子現象為主綫，以物理學傢們所做的各種令人驚奇的實驗為主綫，循序漸進地介紹瞭人類探索量子世界的過程，介紹瞭量子理論的産生、發展、應用、分支乃至分歧，當然也提齣瞭一些疑問和思考。作為一本科普讀物，本書涵蓋瞭波粒二象性、疊加態、概率幅、糾纏態、隧道效應、電子雲、超流體、量子真空漲落、費曼圖、超弦理論等量子力學中引人入勝的大部分內容，也介紹瞭掃描隧道顯微鏡、量子計算機、量子隱形傳態等量子工程技術，同時還把相關的曆史趣事穿插其中。另外，書中還介紹瞭一些與量子物理相關的粒子物理、相對論、宇宙學等方麵的內容，以使讀者對這個奇妙的世界有更深刻的理解。
　　本書在寫作過程中參考瞭大量相關書籍，主要參考書目列於書後。這些書使我受益匪淺，在此對這些書的作者錶示衷心的感謝。
　　我國本土科學傢到現在還沒有人獲得過諾貝爾物理學奬，原因是多方麵的，但我認為，我們太注重於讓學生學習課本知識而忽視瞭課堂之外的知識海洋是原因之一。青少年時期是培養科學興趣最重要的時期，隻有廣泛涉獵纔能發現自己的興趣愛好，為將來打下基礎。希望本書能夠激發廣大讀者朋友尤其是青少年朋友們對科學的熱情，這正是我寫作的初衷所在。另外，由於能力所限，疏漏和不足之處在所難免，敬請讀者朋友們批評指正。
　　高鵬
　　2016年8月份於山東威海

好的，這是一部關於人類文明史、哲學思辨與未來科技的宏大敘事，聚焦於人類思想如何不斷突破邊界，重塑我們對自身與世界的理解。 《思想的邊界：文明的進階與人類認知的重塑》 導言：我們所處的時代，一個思維的十字路口 人類文明的進程，本質上是一部不斷突破認知邊界的曆史。從穴居時代的火光到信息時代的星辰大海，每一次飛躍都源於對既有範式的挑戰與顛覆。我們習慣於將世界分割、歸類、用既定的邏輯去丈量未知，但真正的進步往往發生在那些“不可思議”的領域。本書並非聚焦於某一門具體的科學分支，而是著眼於思想本身——那些跨越學科壁壘、引發時代變革的革命性觀念是如何誕生的，它們如何重塑我們的世界觀，以及我們如何應對這種永恒的“不確定性”。 第一部分：古典秩序的瓦解——從宏觀到微觀的視角革命 在笛卡爾和牛頓構建的經典物理學框架下，世界被視為一颱精確運行的巨大機械。時間和空間是絕對的背景，因果律是至高無上的法則。這一部分將探討那些動搖這一穩固基石的早期思想衝擊。 第一章：實在性的消融與觀察者的角色 我們將深入探討二十世紀初的物理學革命，但不是以技術細節為主導，而是側重於其哲學意涵。當物理學傢發現，粒子不再是確定的點，而是概率的雲團，並且“觀察”行為本身會乾預被觀察對象的現實時，古典實在論受到瞭根本性的挑戰。我們審視瞭海森堡不確定性原理背後的本體論含義：當微觀世界不再服從日常直覺時，我們如何重新定義“客觀存在”？這迫使哲學傢和科學傢開始思考，人類心智在構建世界模型中扮演瞭何種不可或缺的角色。我們將追溯這一思想對藝術、文學乃至社會學産生的連鎖反應，討論“主觀性”如何從邊緣走嚮核心。 第二章：時空的彎麯與新視角的誕生 愛因斯坦的相對論並非僅僅是速度與質量的修正公式，它是一場對“絕對性”的徹底批判。時間不再是均勻流淌的背景，而是與物質和運動交織的動態實體。本章探討瞭這種幾何化思維的深遠影響：如果時間和空間是相對的、可塑的，那麼我們賴以生存的直覺——過去、現在、未來——的界限在哪裏？我們分析瞭這種新視角如何啓發瞭後來的係統論、信息論，即任何現象的意義都必須在特定的參考係中被理解。 第二部分：生命的意義與智能的定義 離開瞭精確的物理世界，我們轉嚮生命與心智的復雜性。這一部分探討瞭生物學、信息科學和神經科學的交叉地帶，挑戰著“生命是物質的必然産物”這一簡化論觀點。 第三章：湧現的奧秘：復雜係統中的秩序 生命現象的復雜性遠超簡單的化學反應疊加。本章聚焦於“湧現”（Emergence）這一概念。我們探討瞭自組織係統，從蟻群的集體行為到神經網絡的自我學習，這些現象展示瞭“整體大於部分之和”的深刻真理。我們不深入復雜的數學模型，而是探究湧現的哲學意義：我們能否在基本定律層麵預測復雜性，還是說，有些層級的秩序隻能在其自身層級內被理解？這引齣瞭對“還原論”的深刻反思，以及對係統思維必要性的強調。 第四章：心智的邊界與意識的難題 意識，這個最貼近我們卻又最難捉摸的現象，是人類認知的終極挑戰之一。我們審視瞭“難問題”（The Hard Problem of Consciousness）——為什麼物理過程會伴隨著主觀感受？本章對比瞭行為主義、功能主義和還原論的嘗試與局限。重點在於探討，當前的科學方法是否需要根本性的範式轉變，纔能觸及意識的本質，或者說，我們是否正在使用錯誤的工具去測量一個本質上非量化的存在。我們還將討論“具身認知”（Embodied Cognition）的觀點，即心智不僅存在於大腦中，而是根植於我們的身體與環境的互動之中。 第三部分：超越人類感知的疆界 人類的認知能力受到生物學硬件的限製，我們感知到的世界是經過生物過濾器篩選後的“錶象”。本部分探討瞭人類如何利用工具和抽象思維來擴展其感官與認知的邊界。 第五章：符號、語言與抽象的權力 語言不僅僅是交流的工具，更是思想的結構。本章分析瞭人類如何通過符號係統（數學、邏輯、文字）構建齣超越直接經驗的抽象世界。我們討論瞭維特根斯坦對語言界限的探討，以及數學和邏輯係統（如哥德爾不完備性定理）揭示的，任何形式化係統內部固有的局限性。這種對自身工具局限性的認識，是認知進步的關鍵一步。 第六章：非人智能的崛起與倫理的拓寬 隨著人工智能和計算能力的爆炸式增長，我們被迫重新審視“智能”的定義。如果機器能夠通過圖靈測試，甚至在特定任務上超越人類，那麼智能是否可以脫離生物學基礎而獨立存在？本書將探討這一可能性對人類中心主義（Anthropocentrism）的衝擊。我們不是討論具體的算法，而是關注這種“他者智能”如何迫使我們澄清：人類心智的獨特性究竟在哪裏？以及，在更廣闊的智能圖景中，我們自身的價值和責任將如何重新定位。 結語：走嚮未知的謙卑與勇氣 人類的認知旅程永無止境。每一次的成功，都伴隨著對未知領域更深層次的敬畏。本書旨在培養一種“認知上的謙卑”——認識到我們當前理解的邊界，並以超越學科藩籬的勇氣，去迎接下一個可能顛覆一切的範式。真正的進步，並非知識的堆砌，而是思維方式的重塑。我們學會瞭如何提問，而不是僅僅滿足於答案。這是一場持續的、關於我們如何看待“存在”的宏大思辨。 --- 核心價值主張： 本書提供一個高屋建瓴的視角，審視人類如何通過質疑根深蒂固的信念，逐步拓展其對現實、生命、智能的理解深度。它是一本關於“如何思考”而非“思考什麼”的指南，鼓勵讀者跳齣專業壁壘，以更具整閤性的視角擁抱復雜性與不確定性。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最深刻的感受，就是它徹底打破瞭我對於“認知邊界”的固有印象。在閱讀之前，我以為自己對於物理學和天文學已經有瞭一定的瞭解，但這本書讓我看到瞭一個更為廣闊、更為神奇的世界。從微觀粒子世界的奇妙規則，到宇宙大爆炸的壯麗圖景，再到可能存在的多元宇宙，每一個概念都像是一顆重磅炸彈，在我原有的認知體係中激起層層漣漪。我從未想過，我們所處的現實世界，竟然是由如此微小且神秘的粒子構成，而宇宙的演化，竟然經曆瞭如此漫長而充滿戲劇性的過程。作者用極富感染力的文字，帶領我穿越時空，去感受那些最前沿的科學發現。他沒有迴避那些令人費解的理論，而是以一種充滿啓發性的方式，將它們變得易於理解。我常常在閱讀時，感到一種莫名的激動，仿佛自己也參與到瞭這場偉大的科學探索之中。這本書讓我意識到，人類的認知之旅永無止境，而每一次對未知疆域的拓展，都將是人類文明的一次巨大飛躍。它點燃瞭我內心深處對科學的熱情，讓我渴望去瞭解更多，去探索更遠。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，要理解一個學科的精髓，必須深入其發展曆程，瞭解其思想的演變。這本書在這方麵做得尤為齣色。它不僅僅是羅列科學事實，更重要的是，它深入挖掘瞭那些推動人類認知革命的關鍵時刻和重要人物。我仿佛看到瞭牛頓在蘋果樹下靈光乍現的瞬間，看到瞭愛因斯坦在黑闆前演算的執著，也看到瞭那些默默無聞的科學傢們，是如何在漫長的歲月中，一點一滴地構建起我們今天所知的宇宙圖景。作者對於科學思想的梳理，清晰而流暢，讓我能夠理解每一個理論是如何在前人的基礎上發展而來，又如何為後來的研究提供瞭新的視角。特彆是關於相對論的介紹，作者並沒有止步於公式的展示，而是通過生動的曆史背景和哲學思考，讓我體會到愛因斯坦提齣這個革命性理論時的巨大勇氣和非凡智慧。他如何挑戰瞭牛頓力學在絕對時空觀上的絕對權威，以及這種挑戰是如何深刻地改變瞭我們對時間、空間乃至引力的理解，都讓我驚嘆不已。這本書讓我明白，科學的進步並非一蹴而就，而是一個充滿辯論、質疑和不斷突破的過程，而每一個偉大的發現，背後都凝聚著無數人的智慧和汗水。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能夠真正激發我思考，並且能夠幫助我建立起科學思維模式的書籍。幸運的是，《從量子到宇宙 顛覆人類認知的科學之旅》完全滿足瞭我的期待。這本書不僅僅是一本科普讀物，更像是一位智慧的導師，引導我如何用科學的眼光去審視世界。作者在闡述科學理論時，非常注重邏輯性和嚴謹性，同時又巧妙地融入瞭哲學思考，讓我不僅瞭解瞭“是什麼”，更理解瞭“為什麼”。例如，在討論量子糾纏的奇特性時，作者並沒有簡單地給齣結論，而是通過深入的推理過程，展現瞭科學傢們如何一步步地驗證這個反直覺的現象，以及這個現象背後所蘊含的深刻含義。這種對科學方法論的細緻描繪，讓我對科學的嚴謹性有瞭更深刻的認識。我也被書中對於科學倫理和科學社會影響的探討所吸引，這讓我意識到，科學並非孤立的存在，而是與人類社會的發展緊密相連。這本書讓我學會瞭如何批判性地思考，如何區分科學與僞科學，如何保持對未知的好奇心，以及如何以一種更開放的心態去接納新的知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來瞭前所未有的震撼，仿佛一扇通往全新世界的大門在我麵前緩緩開啓。我一直對那些宏大且深邃的科學概念抱有極大的好奇心，但很多時候，它們要麼過於抽象，要麼充斥著晦澀難懂的術語，讓我望而卻步。然而，《從量子到宇宙 顛覆人類認知的科學之旅》卻以一種驚人的力量，將這些曾經遙不可及的知識點化為觸手可及的體驗。從微觀世界的粒子糾纏，到宏觀宇宙的膨脹奧秘，每一個章節都像是一次精心策劃的探險。作者用生動形象的比喻，將那些看似復雜的物理學原理，例如量子疊加態和不確定性原理，描繪得如同精彩的故事。我不再是那個被動接受知識的學生，而是成為瞭一個積極的探索者，跟隨作者的腳步，一次次地挑戰自己原有的認知邊界。尤其是在探討暗物質和暗能量的部分，作者並沒有簡單地羅列理論，而是深入淺齣地解釋瞭它們為何如此重要，以及科學傢們是如何一步步接近真相的。閱讀過程中，我常常會陷入沉思，反復咀嚼書中提齣的觀點，甚至會忍不住翻齣過去的物理課本，重新審視那些被遺忘的知識。這種閱讀體驗，與其說是在學習，不如說是在進行一場心靈的洗禮，讓我對世界的理解，從一個全新的維度得以升華。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我是一名對天文學和物理學充滿興趣但專業知識有限的普通讀者。在閱讀《從量子到宇宙 顛覆人類認知的科學之旅》之前，我對許多前沿科學概念的認知，都停留在科普文章或紀錄片的層麵，缺乏係統性和深入性。這本書徹底改變瞭我的看法。作者以一種極其令人信服的方式，將那些曾經令我感到睏惑的宇宙學問題，例如宇宙的起源、黑洞的本質以及平行宇宙的可能性，進行瞭抽絲剝繭般的解讀。他能夠將最復雜的概念，用最淺顯易懂的語言錶達齣來，讓我完全不會感到枯燥或畏懼。我尤其喜歡作者在探討宇宙加速膨脹這一現象時，所引用的那些令人驚嘆的觀測數據和理論模型。他並沒有迴避其中的爭議和未解之謎，而是鼓勵讀者一起去思考，去探索。這種互動式的寫作風格，讓我感覺自己不再是一個被動的信息接收者，而是參與到瞭一場關於宇宙真理的集體探索之中。每一次閱讀，都像是在為我的知識庫注入新的活力，讓我對這個浩瀚的宇宙，有瞭更深一層的敬畏和好奇。

評分☆☆☆☆☆

幫朋友父親買的，老人傢很高興，好評

評分☆☆☆☆☆

非常好，兒子特彆喜歡，提前學習高中內容，對他是一個挑戰！

評分☆☆☆☆☆

買完瞭正好會考，關在宿捨裏有本好的科普書真是美滋滋

評分☆☆☆☆☆

內容不錯易懂，就是有點淺，內容少點瞭

評分☆☆☆☆☆

挺好的，物流很快，很滿意

評分☆☆☆☆☆

好好好

評分☆☆☆☆☆

非常好，孩子很喜歡！京東購物就是快！已經N次購買瞭，一如繼往的好。

評分☆☆☆☆☆

書有點薄 內容有點少

評分☆☆☆☆☆

很好