高鵬編著的《從量子到宇宙(顛覆人類認知的科學之旅)》以各種不可思議的量子現象為主線,以物理學家們所做的各種令人驚奇的實驗為脈絡,介紹了人類探索量子世界的整個過程。涵蓋了波粒二象性、疊加態、概率幅、糾纏態、隧道效應、電子云、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,也介紹了掃描隧道顯微鏡、量子計算機、量子隱形傳態等量子工程技術,同時還把相關的歷史趣事穿插其中。另外,還介紹了一些與量子物理相關的粒子物理、相對論、宇宙學等內容,其中就包括了目前更前沿的領域,如反物質、希格斯粒子、暗物質、平行宇宙,以及引力波等。
高鵬,山西五寨人,畢業于哈爾濱工業大學,現在哈工大威海校區任教。
從2002年開始癡迷于量子世界,十余年來研讀相關專業和科普書籍近百本,并開設相關課程,由此產生了用自己的方式把神奇的量子世界介紹給讀者的想法,希望能跟廣大科學愛好者們一起分享徜徉于量子世界中那無法言說的快樂,一起探索這個存在于我們身邊的奇異世界。
1光的本性之爭:光是粒子還是波?
1.1惠更斯的波動學說
1.2牛頓的粒子學說
1.3楊氏雙縫干涉實驗
1.4泊松的烏龍球
1.5光就是電磁波
2電磁波能量謎團:能量竟然不連續?
2.1黑體輻射謎團
2.2光電效應謎團
2.3原子光譜謎團
2.4石破天驚的量子化假設
3量子化與連續性之辯
3.1芝諾悖論:你能追上烏龜嗎?
3.2玄而又玄的無窮
3.3時空是量子化的
3.4運動是連續的嗎?
3.5量子化才是世界的本質
4光的波粒二象性
4.1愛因斯坦的光子理論
4.2光子理論是牛頓粒子論的回馬槍嗎?
4.3原子能量量子化與原子光譜
4.4量子理論與光的本性
5愛因斯坦的疑問:什么是光子?
5.1光與電磁波:剪不斷理還亂
5.2波動光學與量子光學:為什么有兩種?
5.3光的偏振:光子也會思考嗎?
5.4光速不變:相對中的
5.5靜止質量為零:有還是沒有?
6實物粒子的波粒二象性
6.1德布羅意的驚人假設
6.2實物粒子波動性的觀察
6.3實物粒子的雙縫干涉實驗
6.4德布羅意波的應用
7量子力學的建立
7.1薛定諤的波動力學
7.2概率構成的物質波
7.3玻爾的對應原理
7.4海森堡的矩陣力學
7.5量子力學正式建立
7.6概率論與決定論的爭論:上帝擲骰子嗎?
8單個粒子的波粒二象性
8.1單個電子的雙縫干涉實驗
8.2概率波與概率幅
8.3觀察電子的軌跡
8.4跟人類捉迷藏的電子
9量子力學正統解釋:哥本哈根解釋
9.1不確定原理
9.2互補原理
9.3疊加態:人為測量竟如此重要?
9.4波函數坍縮
附錄量子計算機
10神奇的量子隧道效應
10.1隧道效應:穿墻而過不是夢
10.2掃描隧道顯微鏡
11獨辟蹊徑的路徑積分
11.1路徑積分:所有路徑求和
11.2路徑積分對雙縫實驗的解釋
11.3路徑積分的廣泛應用
11.4費曼圖:物理學家的看圖說話
12堅持決定論的隱變量理論
12.1德布羅意的導波理論
12.2玻姆的量子勢理論
13量子力學的其他解釋
13.1意識論:我思故我在?
13.2熱力學不可逆過程
13.3退相干理論
13.4GRW理論
13.5多世界理論:人人都能創造平行宇宙
14人類和光子的博弈
14.1單光子偏振實驗
14.2單光子廣角干涉實驗
14.3單光子延遲選擇實驗
14.4量子擦除實驗
15幽靈般的超距作用:糾纏態之謎
15.1玻爾與愛因斯坦過招
15.2EPR佯謬:糾纏態登場
15.3糾纏態的實驗證明
15.4GHZ三粒子糾纏
15.5量子隱形傳態:超空間傳送能實現嗎?
16原子內部的世界
16.1古人的物質組成觀點
16.2原子論的勝利
16.3原子還不是最小
16.4原子內部結構
16.5原子結構的初期模型
16.6電子云:電子在哪兒?
16.7電子云節面之謎
16.8電子的自旋
16.9電子自旋之謎
17組成世界的基本粒子
17.1物質的鏡像:反物質
17.2宇宙隱形人:中微子
17.3世界的基石:夸克
17.4世界的基石:輕子
17.5四種基本力和力的傳遞粒子
17.6上帝粒子:希格斯粒子
17.7標準模型
附錄高速粒子對狹義相對論的檢驗
18宏觀量子現象:玻色一愛因斯坦凝聚
18.1費米子與玻色子
18.2泡利不相容原理
18.3玻色一愛因斯坦凝聚
18.4液氦超流現象
19量子場論
19.1場與粒子的統一
19.2粒子的產生與轉化
19.3真空里隱藏的奧秘
19.4再析費曼圖:時間能倒流嗎?
19.5量子電動力學:度驚人的預測
19.6量子色動力學:夸克禁閉
20超弦理論:萬物至理?
20.1統一理論的探索
20.2宇宙的琴弦:超弦理論
20.3M理論:終極理論?
20.4平行宇宙
附錄是否存在交叉宇宙?
21宇宙大爆炸
21.1膨脹的宇宙
21.2廠義相對論與宇宙學
21.3宇宙理論的發展
21.4宇宙的演化
21.5恒星的演化
21.6暗物質與暗能量之謎
21.7時空的顫抖:引力波
后記
參考文獻