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薛定諤的小貓 版權(quán)信息
- ISBN：9787544361545
- 條形碼：9787544361545 ; 978-7-5443-6154-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
薛定諤的小貓 本書特色
量子物理的古怪世界對(duì)平行宇宙、多宇宙、時(shí)間旅行、蟲洞……等量子力學(xué)前沿新思想通俗迷人的解讀。 ★約翰·格里賓 英國(guó)著名科學(xué)讀物專業(yè)作家，薩塞克斯大學(xué)天文學(xué)訪問學(xué)者？破諘充N作家，其作品《尋找薛定諤的貓》《大宇宙百科全書》《尋找時(shí)間的邊緣》《尋找多重宇宙》等書暢銷一時(shí)。 ★一個(gè)人有無科學(xué)教養(yǎng)，看他是否知曉量子力學(xué)與演化論 ★長(zhǎng)達(dá)二十年的科普經(jīng)典作品 既有思想深度，路數(shù)又非常清晰。是非常難得的高級(jí)科普讀物。完全讀懂這兩本書是不容易的，但卻非常值得一讀。 ——中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)史研究所 方在慶 只要你有一點(diǎn)點(diǎn)耐心，你一定可以看懂。這兩本書寫得的確很好，是目前有關(guān)這一內(nèi)容寫得好的書。我可以保證這一點(diǎn)。 ——華中科大物理系教授 楊建鄴
薛定諤的小貓 內(nèi)容簡(jiǎn)介
量子理論到底是什么? 在這里你將會(huì)找到理解這個(gè)理論所需要的一切知識(shí)，不管你是否曾經(jīng)讀過關(guān)于這個(gè)主題的文章。你將讀到這樣一些看起來是自相矛盾的現(xiàn)象：例如光子(光的粒子)可以在同一時(shí)刻位于兩個(gè)位置，原子能夠同時(shí)通過兩條路徑，對(duì)于一個(gè)以光速運(yùn)動(dòng)的粒子來說時(shí)間是靜止的，等等。同時(shí) 你還會(huì)發(fā)現(xiàn)量子理論是可能實(shí)現(xiàn)星際傳送的理論依據(jù)。量子世界的所有奇異性都可以通過考察那只原始貓的兩個(gè)孿生后代的歷險(xiǎn)過程來獲得清楚的理解。在重新考慮光的本質(zhì)問題之后(這個(gè)問題在量子論和相對(duì)論中都是一個(gè)關(guān)鍵問題),一些新的思想便出現(xiàn)了。這些思想能夠解釋真實(shí)性的本質(zhì)和解決所有的量子之謎。 你準(zhǔn)備好了嗎?
薛定諤的小貓 目錄
前言 / 1
序章問題 / 1
光的奇異性·電子干涉·標(biāo)準(zhǔn)觀點(diǎn)·深水·盒子中的貓·真實(shí)性的另一面·薛定諤貓的兒女
**章古代光學(xué) / 35
**個(gè)現(xiàn)代科學(xué)家·從伍爾西索普到劍橋再到伍爾西索普·在牛頓的遮蔽下·牛頓的世界觀·揚(yáng)的觀點(diǎn)·菲涅耳、泊松及亮斑·書籍裝訂商的學(xué)徒·法拉第的場(chǎng)·神秘的顏色·驚人的麥克斯韋方程組
第二章現(xiàn)代 / 73
以太之死·走向狹義相對(duì)論·愛因斯坦的洞見·超光速與時(shí)間倒退·進(jìn)入光子世界·教愛因斯坦計(jì)算光子的人·有關(guān)光子與物質(zhì)的新理論·量子電動(dòng)力學(xué)的勝利·未來的光學(xué)
第三章奇異而真實(shí) / 117
看到不可能的光·深入探索光子行為·兼顧雙方·無中生有·“趕緊發(fā)送我，斯科特”·量子密碼術(shù)·深入光子內(nèi)部·觀察量子·奇妙的電子回路·什么時(shí)候是光子?
第四章絕望中的補(bǔ)救 / 155
哥本哈根解釋的垮臺(tái)·我想，因此·馮·諾依曼的愚蠢的錯(cuò)誤·不可分割的整體·宇宙的擴(kuò)散·量子主題的多元性·絕望中的忠告·相對(duì)性的一個(gè)方面·一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的實(shí)驗(yàn)
第五章思考之思考 / 201
構(gòu)造夸克·認(rèn)識(shí)愛因斯坦·描述不可描述的·了解現(xiàn)實(shí)世界·進(jìn)駐量子實(shí)在的整體進(jìn)路
結(jié)語(yǔ)解決方案：我們這一時(shí)代的秘密 / 243
充分利用質(zhì)量·把萬(wàn)有引力串起來·復(fù)雜性的簡(jiǎn)單方面·與宇宙握手·拿出時(shí)間去制造時(shí)間
參考書目 / 269
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薛定諤的小貓 節(jié)選
盒子中的貓 哥本哈根解釋中*為奇怪的事情之一就是有意識(shí)的觀察者在決定微觀世界中發(fā)生了什么時(shí)的地位，這個(gè)問題在盒子中貓的實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)得*為清楚。這種情形的*簡(jiǎn)單例子就是假想一個(gè)盒子中只包含有一個(gè)電子。如果沒有人往盒子里面看，那么根據(jù)哥本哈根解釋，在盒子中的任何一處找到電子的機(jī)會(huì)是均等的——伴隨著電子的概率波均勻地分布在盒子中，F(xiàn)在假設(shè)仍然沒有人觀察盒子，一塊隔板自動(dòng)落在盒子中間，將原來的盒子分隔成相等的兩半。常識(shí)告訴我們，電子必定位于盒子的這邊或那邊。但是哥本哈根解釋告訴我們，概率波仍然均勻分布在兩個(gè)半盒子中。這意味著在盒子的任何一邊找到電子的概率是相等的。只有當(dāng)有人往盒子中看，并注意到電子位于盒子的一邊時(shí)，波函數(shù)才發(fā)生坍塌，電子才變成“真實(shí)的”。同時(shí)盒子另一半中的概率波消失。如果你將盒子重新關(guān)閉起來，停止對(duì)電子的觀察，這對(duì)概率波馬上傳播開去填滿電子所在的那半個(gè)盒子，而不會(huì)傳播回電子曾經(jīng)所處的盒子的那一半中去。（至少不是等概率的。將有非常小的概率使電子位于盒子的另一半，或在整個(gè)盒子的外面。但是在本實(shí)驗(yàn)中那種概率可以忽略不計(jì)。） 物理學(xué)家鮑爾戴維斯簡(jiǎn)明地概述了這種情況：在觀察之前，有兩個(gè)模糊不清的電子“幽靈”分別位于兩個(gè)隔離室之中，等待一個(gè)觀察者使得其中的一個(gè)變成“真實(shí)的”電子，同時(shí)導(dǎo)致另一個(gè)徹底地消失。（參見《原子中的幽靈》，第22頁(yè)。）在這里“同時(shí)”一詞也是非常重要的。它給出了非局域性在起作用的另一個(gè)例子。但是，在我進(jìn)一步討論它的含義之前，我想解釋一下，即薛定諤是如何演示下述論斷——觀察者使得位于盒子的這一半或另一半的電子成為真實(shí)的——的荒謬性的。 薛定諤的迷惑*初于1935年以印刷品的形式出現(xiàn)。這個(gè)迷惑需要建立一個(gè)量子環(huán)境，其中有兩種結(jié)果出現(xiàn)的概率是均等的。當(dāng)進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，它在原始的例子中使用了放射性衰減技術(shù)，因?yàn)榉派湓匆卜细怕室?guī)則。依據(jù)位于分隔后的盒子中的電子的問題，我們很容易想象這個(gè)實(shí)驗(yàn)。薛定諤本人也參考了在一個(gè)鋼做的隔離室中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)用量子力學(xué)的術(shù)語(yǔ)來描述，那就是盒子中貓的問題(盒子中還有其他東西)。我希望在更一般的意義上解釋術(shù)語(yǔ)“隔離室”。它能給貓?zhí)峁┮粋(gè)空間，使貓?jiān)谄渲凶杂勺栽诘厣。但這些絲毫不影響薛定諤論斷中的要點(diǎn)。設(shè)想一下我剛才描述的整個(gè)系統(tǒng)——一個(gè)分隔成兩半的盒子、一個(gè)電子和一塊自動(dòng)滑移的擋板——放置在一間沒有窗戶的、封閉的屋子里面的一張桌子上。擋板已經(jīng)自動(dòng)滑移，將盒子等分成兩半。電子在任何一邊出現(xiàn)的概率相等。在盒子外面有一個(gè)電子檢測(cè)器，這個(gè)檢測(cè)器連接到一個(gè)設(shè)備上。如果檢測(cè)器檢測(cè)到一個(gè)電子的話，這個(gè)設(shè)備將向屋子內(nèi)釋放毒氣。在屋子的一個(gè)角落里有一只貓，在安靜地享受它自己的生活。薛定諤將這個(gè)設(shè)備描述為“惡魔設(shè)備”，不過請(qǐng)記著，這僅僅是一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，并沒有一只真正的貓?jiān)馐苓^我正要描述的侮辱！ ⊙Χㄖ@讓我們想象一下，如果恰好是裝有電子的盒子的那一邊自行打開，允許電子跑出來，那將會(huì)發(fā)生什么事情?現(xiàn)在仍然沒有人去觀察在這間鎖住的屋子里面到底發(fā)生了什么。根據(jù)哥本哈根解釋，仍有50%的概率讓電子位于仍然封閉著的盒子的那一邊。但是現(xiàn)在也有50%的概率讓電子跑到屋子里面。既然這是一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，我們就可以設(shè)想檢測(cè)器非常敏感，以至于它可以精確地檢測(cè)到跑到屋子中任何一個(gè)角落的電子。如果電子已經(jīng)從盒子中跑了出來，那就應(yīng)該被機(jī)器檢測(cè)到，從而就將觸發(fā)設(shè)備釋放毒氣，將貓殺死！ 〖词箾]有人去觀察，你也可能會(huì)想象出事情的結(jié)果：要么電子從盒子中跑了出來，要么沒有跑出來。如果電子已經(jīng)從盒子中跑了出來，那么，當(dāng)它被檢測(cè)器“注意”到時(shí)，其波函數(shù)將會(huì)發(fā)生坍塌，從而貓就倒霉了。但是玻爾說：常識(shí)告訴我們的是這個(gè)觀點(diǎn)錯(cuò)了！ ×孔永碚摰臉(biāo)準(zhǔn)解釋告訴我們，因?yàn)殡娮訖z測(cè)器自身也是由量子世界的微觀單元(原子、分子等等)構(gòu)成的，在這個(gè)水平上與電子發(fā)生相互作用，檢測(cè)器也要遵從量子規(guī)則，包括概率規(guī)則。根據(jù)這個(gè)圖像，只有當(dāng)有人打開門往屋子里面看時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的波函數(shù)才會(huì)發(fā)生坍塌(這個(gè)人*好帶上防毒面具，如果他還想保證自己處于清醒狀態(tài)的話)。在那個(gè)時(shí)刻，也只有在那個(gè)時(shí)刻，電子才“決定”自己是在盒子里面還是外面，檢測(cè)器才“決定”自己是否檢測(cè)到了電子，貓才“決定”自己是死是活。哥本哈根解釋將在有人往屋子里面看之前的狀態(tài)稱為“疊加態(tài)”——或者用薛定諤的話說：“活貓和死貓混合在一起，或者是以相等的份兒摻和在一起！保▍⒁姟读孔永碚摵蜏y(cè)量》，第157頁(yè)。） 你可以想象屋子里面有一只貓，在同一刻它既是死的又是活的，或者它既不是死的，又不是活的，暫停在地獄的邊緣，隨你怎么看。但是根據(jù)哥本哈根解釋，你卻不能想象為在有人觀察之前，屋子里面有一只死貓，或者僅僅是一只活貓。 這個(gè)論斷的所有用意就在于突出哥本哈根解釋的悖論性，所以如果你能夠在其中找到漏洞也不足以為怪。一個(gè)明顯的迷惑就是你如何定義一個(gè)“有意識(shí)的”觀察者。貓自身是否足以知道它自己是否已經(jīng)吸入了毒氣，已經(jīng)死了呢?難道貓對(duì)于屋子中所發(fā)生事情的反應(yīng)與一個(gè)作為觀察者的人往屋子里面看有什么不同嗎?你將在什么地方劃分界線呢?從人的標(biāo)度往下看，一直到量子世界。請(qǐng)問，一只螞蟻可以使波函數(shù)發(fā)生坍塌嗎?一個(gè)細(xì)菌呢? 換一個(gè)角度來看這個(gè)迷惑，即從量子世界往上看。因?yàn)殡娮釉O(shè)備是由量子實(shí)體例如原子和分子等構(gòu)成的，所以我們有充足的理由說檢測(cè)器不能使波函數(shù)發(fā)生坍塌。但是人(或貓)也是由原子和分子來構(gòu)成的。如果檢測(cè)器不能使波函數(shù)發(fā)生坍塌，那么為什么我們能呢?在這種意義上，生命對(duì)于有意識(shí)的觀察者來說是必要的嗎?當(dāng)一個(gè)非常復(fù)雜的計(jì)算機(jī)往屋子里面看時(shí)能使波函數(shù)發(fā)生坍塌嗎? 離開原始的電子，再往前走一步，如果一個(gè)人進(jìn)入屋子去看貓是否被毒死了，這時(shí)這個(gè)人便是屋子里面唯一的一個(gè)人，那么這時(shí)的情況又會(huì)怎么樣呢?嚴(yán)格的哥本哈根解釋說，疊加態(tài)(薛定諤的涂片)包圍著這個(gè)觀察者。直到屋子外面的其他人來觀看實(shí)驗(yàn)結(jié)果(或者打電話進(jìn)來詢問情況怎么樣)時(shí)為止。在有人觀察之前，不僅是貓，作為觀察者的人也是處于地獄的邊緣。那么又是誰(shuí)來觀察屋子之外的這個(gè)人，從而使其波函數(shù)發(fā)生坍塌呢?難道這整個(gè)的過程可以這么一直倒退著進(jìn)行下去嗎? 關(guān)鍵的問題是：在量子概率性和我們所認(rèn)為的真實(shí)性之間的分界線在何處?一個(gè)系統(tǒng)在成為“真實(shí)的”、能夠使波函數(shù)發(fā)生坍塌之前應(yīng)該包含多少個(gè)分子?為了使系統(tǒng)完成這個(gè)功能，這些分子必須如何排布? 這就是那種目前還在使哲學(xué)家和量子力學(xué)家蒙受壓力的迷惑。他們都知道量子力學(xué)是實(shí)用的;同時(shí)他們都想知道它為什么是實(shí)用的，都想為沒有人觀察時(shí)封閉屋子里所發(fā)生的事情構(gòu)造一個(gè)可理解的圖像。盒子中的貓這個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)帶來這樣大的迷惑，但量子迷惑不止這些。在我講的量子力學(xué)的意義之前，我想借助于薛定諤的貓的兒女來揭示更深層次的神秘性。
薛定諤的小貓 作者簡(jiǎn)介
約翰·格里賓 英國(guó)著名科學(xué)讀物專業(yè)作家，薩塞克斯大學(xué)天文學(xué)訪問學(xué)者？破諘充N作家。他畢業(yè)于劍橋大學(xué)，獲天體物理學(xué)博士學(xué)位,現(xiàn)在是蘇塞克斯大學(xué)的客座天文學(xué)研究員。曾先后在《自然》志和《新科學(xué)家》周刊任職。1974年他以其關(guān)于氣候變遷的作品獲得了英國(guó)科學(xué)著作獎(jiǎng)。經(jīng)常替《泰晤士報(bào)》《衛(wèi)報(bào)》和《獨(dú)立報(bào)》撰寫有關(guān)科學(xué)的文章，著作等身（50多部）其中包括《尋找薛定諤的貓》《大宇宙百科全書》《尋找時(shí)間的邊緣》《尋找多重宇宙》等書。
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