魔鬼物理学 2:迷人又有趣的量子力学

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作者:[美] 詹姆斯·卡卡里奥斯

出版社:中信出版社

出版时间:2018年02月

ISBN:9787508684758

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编辑推荐

爱看科幻小说?

 

知道其中隐藏的量子力学知识吗?

 

这本书不仅让你读懂科幻小说,更会让你爱上物理。

 

 

内容简介

对未知世界的幻想和期待,使我们对科幻世界充满了好奇:

 

《超人》漫画中的超级英雄超人是如何将煤炭挤压成两块大钻石的?

 

《X战警》漫画中的“万磁王”使用变种人超能力时,金属物理为什么会向着他的方向弯曲?

 

《海底两万里》里面的“*”号为什么能远距离航行并且不需要补充燃料?

 

《变形金刚》中,邪恶的霸天虎是如何使用量子计算机侵入美国五角大楼电脑安全系统的?

 

《星际迷航》中,如何做到人员的“瞬间传输”?

 

《钢铁侠》中,“心脏反应堆”又如何为史塔克的高科技盔甲提供能量?

 

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也许你从未想过,这些令人感到无比困惑又充满好奇的问题里面,都隐藏着量子力学知识。你以为量子力学古怪并且难以理解,那你真是错怪它了,在这里,抛开让人头昏脑胀的数学运算,普朗克、玻尔、爱因斯坦、薛定谔、海森堡等量子物理学家们都变成了科幻世界中光芒万丈的“超级英雄”,借助异想天开的观点,剖析令人费解的科学实验。

 

X射线光谱技术,促进了晶体结构的研究,从而解码人体基因组;笔记本电脑,手机的出现要得益于电子的自旋。量子力学的发展推动着现代科技的发展,改变着我们世界的方方面面。

 

看过这本书,科幻迷一定大呼过瘾,量子力学解答了科幻世界的所有疑惑,为我们开启新世界的大门。

詹姆斯·卡卡里奥斯

美国明尼苏达大学物理学与天文学教授,畅销书作者。他是凝聚态物理学领域的一位实验物理学家,研究范围非常广泛,涉及纳米材料和神经系统中的随机共振分析等。由于在科普方面做出的杰出贡献,他曾被美国物理学会和美国科学促进会授予相关奖项。

“未来”曾两度开启:1900 年 12 月 14 日和 1928 年 8 月 26 日。

 

1900 年 12 月 14 日,马克斯•普朗克在德国物理学会的例会上做了有关“紫外灾难”问题解决方案的报告。他指出,原子只有在不连续跃迁的过程中才会触发能量损失。这一新的理论观点推倒了多米诺骨牌中的第一块,最终在 20 世纪 20 年代中期将物理学引向量子力学这一新的发展领域。1928 年 8 月 26 日,在夏季之末,巴克•罗杰斯在通俗科幻杂志《惊奇故事》上完成了他的处女秀。

 

创刊于 1926 年的《惊奇故事》,是第一本专门刊载科幻故事的杂志,出版人雨果•根斯巴克将此类故事命名为“科幻小说” 。该刊的座右铭是:“今日奇谈怪论……明日冷酷现实”。普朗克的突破性研究标志着一个新兴科学领域的诞生,它是一个属于“书呆子”的研究领域。而巴克•罗杰斯的登场则开启了极客们想象中的未来世界。(我在此声明,作为一位痴迷于科幻小说和漫画书的物理学教授,我既是书呆子,又是极客。)

 

20 世纪初,科学技术取得了迅猛发展,电报、电话和汽车的发明颠覆了我们的时空观,技术使世界不断浓缩。因此,《惊奇故事》的读者在 1928 年会对个人飞行座驾和分解射线的成功发明抱有期待, 也许不足为奇。

 

菲利普•弗朗西斯•诺兰在他的中篇小说《大决战——公元 2419 年》(Armageddon 2419 A. D.)中描写了巴克•罗杰斯的第一次冒险, 这篇小说发表在《惊奇故事》杂志的 1928 年 8 月刊上。次年,安东尼•罗杰斯这位 20 世纪兼 25 世纪的公民形象,以连环漫画的形式被刊登在多家报纸上,因此获得了“巴克•罗杰斯”的绰号。在探索斯克兰顿附近的一处废弃矿洞时,前空军军官巴克•罗杰斯因吸入了某种泄漏气体而进入假死状态,直到 25 世纪才苏醒,并且很快就适应了新时代的生活。诺兰笔下这位去到未来的英雄,就像马克•吐温笔下穿越回到亚瑟王朝的康州美国佬一样足智多谋。

 

在故事中,凭借未来世界的武器和在第一次世界大战中培养的军事才能,罗杰斯与一众士兵共同抵抗来自亚洲的邪恶“匈奴”侵略者,这些侵略者在 22 世纪早期征服了美国。事实上,20 世纪三四十年代刊登在通俗科幻杂志上的很多故事中都存在两种截然不同的态度:它们对未来科学技术的持续发展保持乐观,对国际(或星系)关系的发展却保持悲观。