量子宇宙
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作者果麦文化,出品,[英]布莱恩·考克斯,[英]杰夫·福修 著
出版社上海科学技术文献出版社
ISBN9787543983618
出版时间2021-08
装帧平装
开本32开
定价49.8元
货号31231759
上书时间2023-08-29
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作者简介
布莱恩·考克斯
英国曼彻斯特理论物理学教授
英国皇家学会研究员
享有英国z高荣誉“不列颠帝国勋章”
他有三份工作： 在英国曼彻斯特教书；在欧洲粒子物理实验室（CERN）里研究强子对撞机；主持BBC纪录片《行星》《宇宙的奇迹》《太阳的奇迹》等。
杰夫·福修
英国曼彻斯特理论物理学教授
“麦克斯韦物理学奖章”得主
曾任职于卢瑟福实验室
目录
第一章 异事登场 1
第二章 同时出现在两地 7
第三章 何为粒子 30
第四章 只要可能都会发生 49
第五章 作为幻象的运动 80
第六章 原子之音律 95
第七章 针锋中的宇宙
（以及为何我们不会落入地面） 119
第八章 彼此联结 141
第九章 现代世界 164
第十章 相互作用 177
第十一章 虚空不空 201
结语：恒星之死 221
拓展阅读 249
致谢 251
《量子宇宙》大事件 252
内容摘要
对于物理学者来说，量子力学是支持我们理解自然世界的三根砥柱之一，另外两根是爱因斯坦的狭义和广义相对论。爱因斯坦的理论分别处理了时间和空间的性质，以及引力问题，而量子力学处理剩下的一切问题。量子世界的怪异有很多丰碑“双缝实验”“薛定谔的猫”“不确定性原理”，它常常导致混乱，坦率地说，是糟糕的科学。
《量子宇宙》中的量子力学为自然界提供了一个具体的模型，其本质可与牛顿的运动定律、麦克斯韦的电磁理论、爱因斯坦的相对论相媲美。本书从物理切入，追问对自然界的哪些观察使量子力学成为必要，它是如何构建的，以及为什么我们相信，尽管它有明显的怪异性，但它是一个好理论。
主编推荐
◆世界公认的量子力学入门经典
回答爱因斯坦关于世界本质的发问“上帝掷骰子吗？”
揭开宇宙大爆炸后运行130亿年的真相
◆英国明星科学家，给你科普前沿物理知识
逐一推导 双缝实验｜薛定谔的猫｜反物质｜量子场论
助力揭开《三体》《星际穿越》《复仇者联盟》等，科幻背后的科学
◆多家闻名世界的媒体争相推荐
布莱恩·考克斯已经成为物理学界的领军人物。——《经济学人》
全文简明扼要，阅读它是一种享受。——《新科学家》
精彩内容
第一章异事登场量子（quantum）这个词令人大惑不解而又回味无穷。它既可以是证明科学之伟大的直接证据，也
可以是人类深陷在怪诞的亚原子领域泥沼时直觉边界的象征，这取决于你的观点如何。对于物理学者来说，量子力学是支持我们理解自然世界的三根砥柱之一，另外两根是爱因斯坦的狭义和广义相对论（SpecialandGeneralRelativity）。爱因斯坦的理论分别处理了时间和空间的性质，以及引力问题，而量子力学处理剩下的一切问题。可以说，无论它是叫人大惑不解还是回味无穷，都无关紧要；量子力学只是一套描述事物行为的物理理论。从这一
务实的角度看，它的精确性和解释力都相当出色。
现代量子理论中最古老也
是最明晰的实验便是通过观测电子在磁铁附近的行为来完成量子电动力学测试（quantumelectrodynamics）。理论物理学者辛勤工作多年，想要以纸、笔和电脑来预测实验结果；实验物理学者设计并操作了精密的实验，都是为了揭示大自然更深的奥秘。双方各自得出了精确的结果；他们的准确程度相当于测量从英国曼彻斯特到美国纽约的距离，并将误差控制在几厘米之内。测试结果的非同寻常之处在于测量和计算的结果殊途同归，实验学者和理论学者独立得到的结果竟然严丝合缝。
这个巧合着实令人动容，也十分玄妙；但如果你认为量子理论就只着眼于对事物缩影的描摹，那人们对此大惊小怪并不理解也是正常的。虽然科学本身不以实用为目的，但很多革命性的技术和社会变化都出自单纯渴望理解世界的当代探索者之手。在各科学领域中，追本溯源的发现之旅带来了人类预期寿命的延长、洲际航空旅行、现代电子通信、免于躬耕的自由，以及面对无垠星海的激扬、谦冲和自知之明。但从某种意义上来说，这些都只是副产品。探索是因为好奇，而不只是为了实现真实的宏大图景，或者研发更好的器物。
量子理论可能是既玄妙虚无又卓有成效的最佳范例。说玄妙虚无，是因为在它的世界中，粒子可以同时出现在多个地方，在从一处运动到另一处的同时穷尽整个宇宙。说卓有成效，是因为只要理解这一宇宙中最小构件的行为，就能理解剩下的一切。
这种说法近乎傲慢，因为世界充满繁芜庞杂的现象。虽说有这种复杂性，但我们还是发现，万物都由一些微小粒子构成，它们的运动遵循量子理论的法则。这里最神秘莫测的是，事物的根本性质并不需
要由一整个图书馆的书籍来解释。这些法则非常简
单，可以在一个信封的背面概括完毕。
我们愈是了解世界的本性，它看上去似乎愈简洁
。万事俱备后，本书会解释，万物的基本法则是什
么，以及前述的微小构件如何共同构成世界。但是，为避免我们在直面宇宙深层的简洁时感到无所适
从，这里需要提醒一句：虽然游戏的基本规则很简
单，其推论却不易得出。
我们的日常经验由数万亿的原子共同控制，试图从第一性原理（firstpriciple）中推导出植物甚至人的行为，无疑是痴人说梦。
但承认这个困难并不会削弱重点—所有现象确实都由描述微小粒子的量子物理学所决定。
想想你周围的世界：你拿着一本纸质书籍，纸由粉碎的木浆制成，后者则来自树木。树木是一台能够获取原子和分子的机器，并通过分解它们，重造出由数万亿部件构成的细胞共同体。这个过程由一
类叫作叶绿素的分子完成，该分子由百余个碳、氢、氧原子扭曲成复杂的形状，并靠少量氮、镁原子固定。这些粒子的集合体能吸收一个距离我们1.5亿千米、足以容纳百万个地球的核反应炉（太阳）的光，接着把光中的能量送
进细胞的核心，从而使二氧化碳和水在制造分子的同时，释放出富含生命的氧气。正是这些分子链构成了树木和所有生命，以及本书中的纸张。你能阅读书籍并理解文字，是因为你的眼睛能把书页散射的光转化成电信号，并由宇宙已知范围内结构最复杂的—大脑来解读。我们发现所有这些都只不过是一些原子的集合，而各种原子都仅由三种粒子构成：电子、质子和中子。我们还发现，质子和中子又由更小的实体—夸克组成。这就是我们目前认知的极限，而量子理论支撑着
这一切。
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