沙滩上的薛定谔 - (EPUB全文下载)

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沙滩上的薛定谔：带着量子物理学去度假
[法]夏尔·安东尼 著
王存苗 译
中信出版集团
目录
序言 一位用神秘理论打破传统观念的物理学家
第一章 开启非凡之旅
第二章 光和它的双重面孔
第三章 量子跃迁与确定性的终结
第四章 一切都只是波函数
第五章 量子测量：本书因你而变！
第六章 薛定谔和他的猫——量子物理的核心
第七章 自旋、身份特性的丧失和物质——光
结语 量子世界的眩晕与前景
术语表
版权页
序言　一位用神秘理论打破传统观念的物理学家
亲爱的读者，此时此刻，您正准备做的，是一件危险的事。深入探索量子物理的怪异之处是一场无可比拟的奇妙之旅，但旅行结束后，我们便不再是当初的那个自己了。
在量子物理的世界，神秘的猫可以同时拥有生存和死亡两种状态，月亮之所以存在仅仅是因为机灵的老鼠在对它进行观测，某些相互作用可以超越时空，一个物体可以同时出现在两地且能从一地直抵另一地而不跨越任何中间地带……在这个奇特的世界里，一切都归结于概率和假想的波；在这里，物质只是转瞬即逝却又永无止境不断再生的振动，所谓的“真空”实则充满了神奇的能量；在这里，无限大与无限小混杂交织，平行宇宙多如所想，荒诞与神圣并行共存……
“人生中最幸福的时刻，就是动身前往未知世界的那一刻。”
——理查德·弗朗西斯·伯顿爵士的日记
量子物理到底是什么？喜欢抽象言语的人会不会把它看成一种纯粹的智力建构？那些钟爱形而上学问题的人会不会将其视作数学上的奇谈怪论？它又是不是在哲理与疯癫边界上孕育而生的怪诞学说呢？假如这一理论神奇的预言力没有那么强大，那么具有颠覆性，相信许多人在面对上述问题时都会给出肯定的回答。而看似荒诞的量子物理，其实是经过实验完美论证的理论。论证的过程如此完美，以至于有时甚至会让人惊讶得目瞪口呆，在涉及光与物质之间的相互作用时尤其如此。
然而，量子物理并不仅仅是一种隐藏在深处的美，并非只有探索微观世界的研究者才能欣赏其谜一般的风采。事实上，我们日常生活的一举一动几乎都与它有关，只是我们还没有意识到罢了。比如，当我们的手指在手机触屏上滑动时，当我们双手敲击电脑键盘时……总之，在我们使用任何一种电子设备时，我们其实都在与量子物理学进行亲密接触。没有量子物理，我们就无法明白二极管和三极管的工作原理，也就不会有集成电路、微处理器和U盘。没有量子物理，就不会有物质波、原子钟和GPS，也不会有激光、磁悬浮列车、高精准的医学成像和超高安全性的通信技术。
未来，在我们投票、刷卡、穿衣、出行……甚至在宇宙空间遨游等时，我们所处的环境中会布满各种在量子物理学指引下应运而生的新技术与新产品：从量子计算机、量子隐形传态到石墨烯和碳纳米管。
此外，正如极具魅力、红遍全法国的电台主持人和免疫学家让·克劳德·阿梅森曾经说过的那样，人类的最新研究表明，量子效应其实广泛存在于生命科学领域（存在于进行光合作用的植物里，也存在于某些候鸟的眼睛里），只是由于该领域极其复杂，对保持原本就脆弱的量子相干态构成了极大阻碍，因而，在此之前一直被排除在研究范围之外。如今的研究显示，甚至是人类的意识，或者说至少是人类通过思想把信息转化为有意识的观察结果这一过程，都有可能与量子相互作用有关。
是的，总而言之，正如物理学家史蒂文·温伯格所说：“从探索量子物理学的那一天起，我们便永远不再是曾经的我们了。”这很符合人们对“非凡之旅”的心理期待，本书也正以此为初衷向广大读者发出邀请。
在发现与缔造量子理论的众多科学家中，除了埃尔温·薛定谔（1887—1961），还有谁更适合做我们的向导？诚然，他不像普朗克、爱因斯坦、费曼那般知名，也不如玻尔、德布罗意和泡利那样具有预见性，更不像狄拉克、冯·诺伊曼和海森伯那样，年纪轻轻便成就斐然（不要惊慌泄气，如果这些物理学家的名字对您来说并非耳熟能详，那么本书正是为你而写的！）。但可以说，薛定谔的一生及其工作成果就是量子物理学发展史最真实的写照。
1940年53岁的埃尔温·薛定谔
在量子物理学诞生之初，年轻一代与老一辈物理学家存在意见分歧，他们针锋相对。介于两者之间的是正值中年的薛定谔，他几乎在量子物理学发展的每一个关键阶段都留下了足迹：起初，是他提出了量子物理学的核心方程——薛定谔方程，该方程的解已成为当今主要科技应用的源泉；接下来，也是他将量子力学理论的两个版本——海森伯、玻尔、约尔当的矩阵力学和他自己在法国人路易·德布罗意的启发下创立的波动力学——加以综合；而后，他用既死又活的猫批判量子力学的标准解释，并与好友爱因斯坦一同提出了量子纠缠这一概念；他曾执拗地想把现代科学的两大支柱（量子力学和广义相对论）融合成一个单一的超级理论，对此执着不已，可惜最终无果；他也曾热衷于哲学，醉心于探索科学与精神世界之间的联系；最后，他成功地为80年后出现的新兴的量子生物学开辟了道路。
如果说薛定谔在科学的道路上善于打破传统观念，那么他在个人感情、交友以及生活方式上的选择也同样不循常理。他崇尚自由，将各种约定俗成的准则抛置一边，他凭借自己的工作成果在那个时代的科学发展史上树立了一座不朽的丰碑，也因此在很大程度上撼动了当时人们的思想意识。人们不断地重新认识他在科学和哲学上的成果，而这些成果的价值也不断得到认可，仿佛时间才是其超强预见性的最好证明。
爱因斯坦曾说：“发明，就是往歪处想。”这句话最完美的诠释就是薛定谔的一生及其成果，因为其中的每一点、每一滴都足以照亮量子物理的发展之路。
第一章　开启非凡之旅
一言十问 概览量子物理
阿根廷诗人豪尔赫·路易斯·博尔赫斯曾经说过：“当宇宙已经是一座迷宫时，就不必再建造一座了。”这开篇第一章意在为您的量子物理之旅提供指引，既像一本旅行札记，又似一封诚意满满的邀请函。在这一章里，我们将为您概述量子物理学的主要概念和原理，之后的章节中我们会深入展开。
提到量子物理学，您一定会问：量子物理学
讲的是什么？有哪些原理？与其他理论有何区别？为什么光在量子物理学中扮演着重要的角色？什么叫量子？对于这些问题，我们都给出了直奔主题、简洁明了的答案。
“所有 ............

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