给孩子讲量子力学 - (EPUB全文下载)

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书籍内容：

版权信息
给孩子讲量子力学
出 版 人　许久文
作　　者　李　淼
校　　阅　王　爽
责任编辑　郭长岭
监　　制　吴文娟
策划编辑　董　卉
文字编辑　陈晓梦
营销编辑　王钰捷　仇　悦
装帧设计　潘雪琴
本书由天津博集新媒科技有限公司授权亚马逊全球范围发行
目录
版权信息
第1讲 量子世界是什么样的
第2讲 物质为何能保持稳定
第3讲 量子力学有什么用
第4讲 量子计算机和人类大脑
实验一 光的干涉
实验二 激光打气球
实验三 激光打气球
实验四 测量普朗克常数
后记
第1讲　量子世界是什么样的
很多小朋友应该都看过Facebook创始人扎克伯格给他的女儿讲量子力学的那张照片。扎克伯格在清华大学经济管理学院做演讲时，谈到学习量子力学对他思维方式产生的巨大帮助。因此，清华经济管理学院的钱颖一院长当场表示，要把量子力学列入他们学院的正式课程。
可能有些小朋友会好奇了：什么是量子力学呢？一个由量子力学主宰的世界，到底是什么样的？下面，我就带领大家开启一场量子世界之旅。
在遨游神奇的量子世界之前，我要先回顾一下经典世界，也就是我们日常生活的世界。在20世纪以前，我们对经典世界的认识主要来自于牛顿爵士，他是人类历史上最著名的两大科学家之一。
牛顿
牛顿的早年生活相当悲惨。他出生在英国的一个小村庄。在他出生前3个月，他爸爸就去世了。3岁那年，他妈妈又结了婚，牛顿被交给外婆抚养。牛顿怨恨妈妈遗弃了自己，甚至曾经想放火烧掉继父家的房子。直到他10岁那年继父也过世了，妈妈才搬回来与他同住。16岁那年，妈妈让他辍学，好帮家里干农活。幸好中学校长特别爱才，专门跑到他家去游说，说像他这么聪明的孩子，不读书实在太可惜。再加上他的舅舅也表示会在经济上帮忙，牛顿才重返校园。我们应该感谢这位了不起的中学校长：要是没有他，牛顿爵士就得一辈子修理地球
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了。
牛顿18岁那年考上了剑桥大学三一学院。这是全世界最有名的学院之一。小朋友们应该知道，世界上有一个很了不起的大奖，叫诺贝尔奖，它包括物理、化学、生理学或医学、文学、和平和经济学六大类。迄今为止，剑桥大学三一学院的师生已经拿过32次诺贝尔奖。要知道，整个亚洲，48个国家，40多亿人口，加起来也只拿过不到30次诺贝尔奖。不过，拿了这么多次诺贝尔奖并不是三一学院闻名遐迩的主要原因。让这个学院名动天下的真正原因是，这里出了一个牛顿。
牛顿22岁从剑桥大学毕业，那年英国爆发了一场大瘟疫，牛顿就回到自己家的农庄避难。在避难的那两年，他做出了三项影响后世数百年的伟大发现，分别是微积分、光谱学和万有引力。牛顿之所以能创造这样的奇迹，一个很重要的原因就是他特别用功。比如，有一次他请朋友到家里吃饭，朋友来了以后，却发现牛顿正在书房里废寝忘食地工作。朋友左等右等也不见他出来，就自己吃掉了一只鸡，留下一堆骨头后离开了。牛顿从书房出来，看到盘中的骨头后恍然大悟地说：“我还以为自己没有吃饭，原来早就吃过了”。说完，他又回书房工作去了。
《自然哲学的数学原理》
两年后，牛顿重返剑桥，并于26岁时当上了第二任卢卡斯数学教授
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。此后，牛顿的人生一直顺风顺水：29岁被选为英国皇家学会的院士，46岁当选为英国国会议员，56岁当上英国皇家造币厂的厂长，60岁成为英国皇家学会的院长。牛顿是历史上第一个被封为爵士的科学家，也是有史以来第一个享受国葬待遇的科学家。在他死后，一位诗人专门写了一首歌颂他的诗，诗里写道：“自然规律隐藏在黑暗之中。上帝说‘让牛顿去吧’，然后世界就有了光明。”
为什么牛顿爵士会获得如此高的声誉？因为他写了一部非常伟大的学术著作，叫《自然哲学的数学原理》。左页的图就是这部著作第一次出版时的样子。
在这部著作里，牛顿爵士建立了一门全新的学科，叫经典力学，也叫牛顿力学。其核心是牛顿三定律和万有引力定律。
牛顿第一定律说的是，如果没有外力，物体会一直保持它原有的运动状态。小朋友们在日常生活中经常会有这样的体验：你在家里打游戏打得正高兴，妈妈突然让你到外面去做运动，你肯定会觉得很烦；又如，你在外面玩得正开心，妈妈突然叫你回家吃饭，你肯定也会不愿意。类似的，一个静止的物体，你要是不去推它，它就会一直不动；而一个在真空中运动的物体，你要是不去拦住它，它就不会停下来。在物理学上，我们把物体想要保持原有运动状态的特性叫作惯性，所以牛顿第一定律也叫惯性定律。
牛顿第二定律说的是，力能改变物体运动的速度。我们可以想象，一个静止的物体，你推它一下，它就会动起来；而一个运动的物体，你把它抓住，它就会停下来。还有一点很关键：质量越大的物体，要改变其运动状态就得花更大的力气。举个例子：有一辆玩具小汽车朝你开过来，要想让它停下来，你只需伸手抓住它就可以了。但如果是一辆真正的汽车朝你开过来，要想使它停下来，一般人肯定做不到，得超人这样的超级英雄才行。我们可以将牛顿第二定律看成是一个懒人的定律：越懒的人，他的惰性就越大，改变起来也就越难。同样，越是质量大的物体，惯性就越大，改变起来也就越难。
牛顿第三定律是说，如果你对物体施加一个作用力，就会受到物体给你的一个大小相等、方向相反的反作用力。举个例子，很多小朋友，特别是男孩子，都喜欢拍皮球。当你拍皮球的时候会感到手疼。这是因为在拍球的时候，你的手对皮球施加了一个力，而皮球反过来也会给你的手一个大小相等的反作用力。你拍得越用力，手就会越疼，这是因为皮球给手的反作用力也相应变大了。
除了这三条运动定律，牛顿爵士还发现了一条关于力的新定律，叫万有引力定律。它说的是，任何两个有质量的物体之间都存在着一种彼此吸引的力，其大小与两个物体质量的乘积成正比，而与两个物体间距离的平方成反比。这种力普遍存在于整个宇宙。比如，让成熟的苹果从树上掉下来的就是这种力。再比如，让月球绕着地球转，以及让各大行星绕着太阳转的也是这种力。这种无处不在的吸引力被称为万有引力。
这几条定律都很简单，对不对？但你可不要小看这几条简单的定律。用它们，我们可以预言太阳何时会从东方升起，也可以预言月亮什么时候盈，什么时候缺。而且这些预言能 ............

书籍插图：

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