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内容大纲
本书是“超简单科普系列”的第四部作品,摒弃复杂公式,通过对话形式,以文字和示意图解析量子力学核心概念。
本书先介绍量子力学是研究微观世界(原子、分子层面)的物理学,区别于经典物理学,其核心是四大核心定律(波粒二象性、观测前微观粒子状态不确定、位置与速度无法同时精确测量、量子隧穿效应)。然后介绍量子力学的核心概念,包括:“波”的衍射(如电磁波穿墙传播)与干涉(如降噪耳机原理);再通过双缝实验,说明光和电子的波粒二象性,引入“波函数”描述电子存在概率,以及观测导致“波函数坍缩”;随后介绍量子隧穿效应(如太阳核聚变依赖此现象)、斯特恩-盖拉赫实验揭示的不确定性(位置与速度、不同方向自旋无法同时确定),还有量子纠缠(粒子超距关联)。最后介绍量子计算机、量子隐形传态等应用。
本书讲解循序渐进,生动亲切,是关于量子力学的入门读物。 -
作者介绍
拓巳,优兔(YouTuber)教育类视频主讲人,硕士,毕业于东京大学,本科和硕士专业均为物理学相关专业。 在攻读博士学位期间,他辞去了工作6年的预科学校讲师职务,创设优兔科普频道“预科学校必学的‘大学数学和物理’”,通过网络视频讲授数学和物理知识。 许多日本的大学都将他的授课视频定为教辅材料,推荐给学生学习参考。 2023年,他因为“通过网络视频促进人们对科学的理解”而获得日本“科学技术领域文部科学大臣表彰”中的“科学技术奖(促进理解部门)”。 -
目录
第一部分 课前准备
课前准备1 无需数学公式也能理解量子力学
课前准备2 量子力学是当今时代的必备知识
课前准备3“微观世界”的物理学
课前准备4 在微观世界中,物理定律会发生变化
课前准备5 学习量子力学的好处
课前准备6 量子力学的四大核心定律
第二部分 量子力学中至关重要的“波”的思维方式
第1课 物理学中的“波”是指什么?
第2课 波的性质①“衍射”
第3课 波的性质②“干涉”
第三部分 “二象性”是指什么?
第1课 “光”是粒子还是波?
第2课 波粒二象性
第3课 用“波”来描述电子的存在概率
第四部分 “观测”后,结果会发生改变?!
第1课 “观测”会对结果造成影响
第五部分 “隧穿效应”是指什么?
第1课 量子力学中的“隧穿效应”
第2课 “隧穿效应”与太阳之间的关系
第六部分 “不确定性”是指什么?
第1课 斯特恩-盖拉赫实验①
第2课 斯特恩-盖拉赫实验②
第3课 量子力学的“不确定性
第七部分 “量子纠缠”是指什么?
第1课 即便天各一方,仍能互相“感应”
第八部分 应用量子力学的新技术
第1课 量子计算机
第2课 量子隐形传态
第3课 在日常生活中无法感受到量子效应存在的原因
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