- 量子力學(xué)如何應(yīng)用于對(duì)抗溫室效應(yīng)？
為什么一些金屬材料可以導(dǎo)電，而絕緣體材料則可以完全阻斷電流？
半導(dǎo)體與量子力學(xué)有什么關(guān)系？
超導(dǎo)現(xiàn)象是量子特性的表現(xiàn)？
如何用量子力學(xué)加密信息？
量子計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度如何？
在《人人都該懂的量子力學(xué)》中，阿拉斯泰爾·雷將帶領(lǐng)任何一位有意愿了解量子力學(xué)的讀者深入日常生活，解析日常生活背后的量子力學(xué)原理。
- 《人人都該懂的量子力學(xué)》屬于湛廬文化重磅推出的新核心素養(yǎng)系列圖書(shū)之一。本系列圖書(shū)致力于推廣通識(shí)閱讀，擴(kuò)展讀者的閱讀面，培養(yǎng)批判性思考的能力。其中涵蓋了哲學(xué)、心理學(xué)、法律、藝術(shù)、物理學(xué)、生物科技等諸多人文科學(xué)和自然科學(xué)的知識(shí)，其中《人人都該懂的量子力學(xué)》避開(kāi)了難以理解的量子力學(xué)原理，解釋了很多日常生活中的量子力學(xué)現(xiàn)象，討論了量子力學(xué)原理在計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)體、全球變暖中的應(yīng)用和表現(xiàn)形式，讓你一本書(shū)了解量子力學(xué)最貼近生活的基礎(chǔ)面向。
- 拓展知識(shí)廣度與深度，培養(yǎng)批判性思考能力，通識(shí)讀本新核心素養(yǎng)系列重磅推出！
現(xiàn)代大學(xué)的學(xué)術(shù)分科太過(guò)專門(mén)，知識(shí)被嚴(yán)重割裂，于是通識(shí)教育與通識(shí)閱讀應(yīng)運(yùn)而生。本書(shū)系目的在于讓讀者對(duì)不同的學(xué)科有所認(rèn)識(shí)，能將不同的知識(shí)融會(huì)貫通，培養(yǎng)獨(dú)立思考能力，成為一個(gè)兼?zhèn)淙宋乃仞B(yǎng)與科學(xué)素養(yǎng)的全方面發(fā)展的公民。
- 探究量子力學(xué)領(lǐng)域最具代表性的成果和重大發(fā)現(xiàn)，一本書(shū)讀懂量子力學(xué)的實(shí)際應(yīng)用、哲學(xué)思考及基礎(chǔ)爭(zhēng)議。
《人人都該懂的量子力學(xué)》一書(shū)將帶領(lǐng)讀者了解量子力學(xué)領(lǐng)域具有代表性的一些成果和重大突破，聚焦于解釋日常生活中的量子力學(xué)現(xiàn)象，探討了量子力學(xué)在前沿科技領(lǐng)域的應(yīng)用，是一本人人讀得懂的量子力學(xué)科普。
了解日常中的量子力學(xué)
2005 年是世界物理年（World Year ofPhysics），是對(duì)愛(ài)因斯坦于1905 年相繼發(fā)表的三篇?jiǎng)潟r(shí)代論文的100 周年紀(jì)念。這三篇論文中，最有名的應(yīng)該是第三篇，因?yàn)樗谶@篇文章中提出了舉世聞名的相對(duì)論，而第二篇?jiǎng)t為物質(zhì)由原子構(gòu)成這一在當(dāng)時(shí)存在爭(zhēng)議的觀點(diǎn)提供了明確的證據(jù)。這兩篇論文都對(duì)20 世紀(jì)及之后的物理學(xué)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，然而，真正帶領(lǐng)我們走進(jìn)量子力學(xué)時(shí)代的，卻是愛(ài)因斯坦的第一篇論文。
在這篇論文中，愛(ài)因斯坦論述了自己不久前做的一些實(shí)驗(yàn)。雖然在很多情況下光被人們認(rèn)為是以波的形式傳播的，但愛(ài)因斯坦卻在論文中表示，量子（quantum）是指在光束中以波包形式傳播的能量。這個(gè)明顯的悖論引出了波粒二象性（wave-particle duality）概念，并最終引出了著名的或者說(shuō)臭名昭著的薛定諤的貓理論。我寫(xiě)作《人人都該懂的量子力學(xué)》這本書(shū)的目的，就是想向讀者介紹量子力學(xué)領(lǐng)域具有代表性的一些成果和重大突破。
雖然書(shū)中包含了一部分解釋物質(zhì)如何以原子及更小形式運(yùn)動(dòng)的內(nèi)容，但我們的重點(diǎn)還是會(huì)放在解釋日常生活中的量子力學(xué)現(xiàn)象上。
很多人并沒(méi)有意識(shí)到，許多現(xiàn)代科技都有著明確的量子力學(xué)基礎(chǔ)。例如，驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的硅芯片內(nèi)部的運(yùn)行機(jī)制，以及電流能夠通過(guò)金屬線傳導(dǎo)卻無(wú)法通過(guò)絕緣體傳導(dǎo)這種現(xiàn)象背后，都包含著量子力學(xué)原理。多年來(lái)，人們一直擔(dān)心現(xiàn)代科技會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良的影響，尤其是大量二氧化碳排放到地球大氣中后導(dǎo)致的全球變暖現(xiàn)象。這種溫室效應(yīng)實(shí)際上也是量子力學(xué)的一種表現(xiàn)形式，而科學(xué)家們正在研究環(huán)保技術(shù)與之對(duì)抗。我們?cè)跁?shū)里討論了這些現(xiàn)象，也討論了量子力學(xué)在超導(dǎo)性（superconductivity）材料和信息技術(shù)中的應(yīng)用。在本書(shū)的最后部分，我們闡述了量子力學(xué)所涉及的一些哲學(xué)思考。
量子力學(xué)是公認(rèn)的極度復(fù)雜且難以理解的學(xué)科，人們普遍認(rèn)為，一個(gè)人只有相當(dāng)聰明且精通高等數(shù)學(xué)，才能理解量子力學(xué)。然而，量子力學(xué)并不是火箭科學(xué)（rocket science）。我們可以利用波粒二象性的概念，在不需要掌握太多數(shù)學(xué)知識(shí)，或者說(shuō)不需要具備任何高等數(shù)學(xué)能力的前提下，就能理解很多重要的量子力學(xué)概念。因此，本書(shū)基本不包含高等數(shù)學(xué)的內(nèi)容，不過(guò)對(duì)于一些觀點(diǎn)，我們會(huì)用數(shù)學(xué)專欄做出補(bǔ)充說(shuō)明。我們只會(huì)用到基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)知識(shí)，這些都是很多讀者上學(xué)時(shí)就會(huì)學(xué)到的知識(shí)，即便忽略這些內(nèi)容也不會(huì)影響對(duì)書(shū)中觀點(diǎn)的理解。此外，這本書(shū)的目標(biāo)是引領(lǐng)讀者了解量子力學(xué)，而不是僅僅用一些驚人的量子力學(xué)結(jié)果來(lái)讓大家留下印象。出于這個(gè)原因，我們適當(dāng)?shù)厥褂昧艘恍﹫D片或表格，我們建議讀者結(jié)合文字對(duì)此進(jìn)行認(rèn)真的研究。書(shū)中不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種專業(yè)術(shù)語(yǔ)，我們也在本書(shū)最后提供了術(shù)語(yǔ)表。一些讀者可能已經(jīng)對(duì)物理學(xué)有了一定的了解，所以會(huì)注意到書(shū)中對(duì)一些觀點(diǎn)做了簡(jiǎn)化處理。對(duì)入門(mén)級(jí)別的圖書(shū)來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)化處理不可避免，但我希望并且相信，這樣的簡(jiǎn)化不會(huì)造成模型或論點(diǎn)的使用錯(cuò)誤。
我要感謝伯明翰大學(xué)里我曾經(jīng)的學(xué)生和同事們，我在那里教了30 多年物理學(xué)，我要感謝他們給了我機(jī)會(huì)，拓展并深化了我對(duì)物理學(xué)的了解。維多利亞·羅達(dá)姆（Victoria Roddam）和Oneworld出版公司表現(xiàn)出了足夠的耐心，但也給我施加了必要的壓力，我雖然沒(méi)有按時(shí)交付稿件，但也沒(méi)有拖延太久。我還要感謝安和我的其他家人，感謝他們的耐心和包容。最后，我會(huì)對(duì)書(shū)中的任何錯(cuò)誤或不準(zhǔn)確描述負(fù)責(zé)。
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