寻找薛定谔的猫：量子物理的奇异世界 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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[英] 约翰·格里宾著，张广才等译

图书标签:

量子物理
薛定谔的猫
科普
物理学
科学
通俗易懂
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现代物理
思维实验
哲学

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出版社：海南社出版社

ISBN：9787544359948

版次：1

商品编码：11686646

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-06-01

用纸：胶版纸

页数：257

字数：203000

具体描述

编辑推荐

适读人群：青少年、中青年

这只不死不活的猫总是像噩梦一样让物理学家们不得安宁……

全面论述了量子理论的基本概念，并赋予那些无限复杂又伤脑筋的实验以生机，使我们可以毫不费力地把握现代量子力学之迷。

内容简介

《寻找薛定谔的猫》是一本跨越量子力学、物理学及哲学等多学科的科普图书。它就像一个科学向导，带着读者领略20世纪物理学的发展过程;它又仿佛是一本思想史，把物理学家们的思维过程非常清晰地展现出来，让读者看到科学家成功前的一次次失败。格里宾在《寻找薛定谔的猫》中生动地描述了科学家得出他们理论的过程，让读者轻松地理解瞬间的真实性和一般量子力学。

作者简介

约翰.格里宾(John Gribbin)，英国著名科学读物专业作家，萨塞克斯大学天文学访问学者。他毕业于剑桥大学，获天体物理学博士学位,现在是苏塞克斯大学的客座天文学研究员。曾先后在《自然》志和《新科学家》周刊任职。1974年约翰?格里宾以其关于气候变迁的作品获得了英国科学著作奖。经常替《泰晤士报》、《卫报》和《独立报》撰写有关科学的文章，著作等身（50多部）其中包括《寻找薛定谔的猫》（海南出版社）、《大宇宙百科全书》（海南出版社）、《探索大爆炸》、《漫画时间史》（与凯特?查尔斯沃思合著）等书。

精彩书评

★既有思想深度，路数又非常清晰。是非常难得的高级科普读物。完全读懂这两本书是不容易的，但却非常值得一读。
——中国科学院自然科学史研究所方在庆

★只要你有一点点耐心，你一定可以看懂。这两本书写得的确很好，是目前有关这一内容写得很好的书。我可以保证这一点。
——华中科大物理系教授杨建邺

精彩书摘

　　《寻找薛定谔的猫：量子物理的奇异世界》：
　　艾萨克·牛顿创立了物理学，实际上他创立了一切依赖于物理的科学。当然牛顿的工作也是在其他人基础上的，但正是由于他在300年前发现的运动三大定律及引力理论，才使科学走向通往空间飞行、激光、原子能、基因工程、化学及其他一切的里程。在200年的时间里，牛顿理论（现在称为“经典”物理）高高在上，处于统治地位；在20世纪革新中，对物理的见识已远远超过了牛顿时代。可是若没有那200年的科学发展，就不会有这种深刻的理论。本书不是科学史，它更关注新物理——量子物理，而不是经典思想。但就是在300年前的牛顿的工作中已有将要发生变革的迹象——不是出于其对行星运动及其轨道或是著名的三大定律，而是出于对光本质的研究。
　　牛顿关于光的想法多出于对固定形状物体及行星轨道的行为的看法。他认识到，我们日常对物体行为的经验可能是一种误导，一个物体或粒子在不受别的东西的影响时一定与在地球表面的粒子不同。这里，我们日常经验告诉我们，除非你去推一个物体，它会待在那儿不动，如果一旦你不推它，它就很快停止运动。那么，为什么像行星及月亮等物体却不停在它们的轨道上呢？有什么东西在推动它们吗？没有。这是因为行星处于它本来的状态，与外界没有联系，而地球上的物体总是相互关联着。如果我想将钢笔拉过桌面，我的推力与桌面同笔之间的摩擦力对抗着，正是这种力才在我不推动时让笔停下来的。如果没有摩擦，笔就会一直运动下去。这就是牛顿第一定律：除非有外力作用于其上，一个物体总保持静止或以恒定的速度运动。牛顿第二定律告诉我们外力（这里指推力）对物体的效果。力改变了物体的运动速度，速度的变化称为加速度；你将力除以物体的质量，就得到此力作用于物体产生的加速度。通常，第二定律被描绘为另一种形式：力等于质量乘以加速度。牛顿第三定律告诉我们物体是怎样反作用于推动它的物体的：对于每一个作用存在大小相等方向相反的反作用。我用球拍去打一个网球时，球拍推向网球的力刚好等于网球推向球拍的力，但方向刚好相反；在桌子上的钢笔，受重力向下压，其压力刚好等于桌面弹向它的力；火箭的燃气室中，爆炸过程产生的气体向后冲去的力则正好产生大小相等但方向相反的推动火箭的力。
　　这些定律连同牛顿的引力定律，解释了行星绕太阳及月亮绕地球的运动。适当地计人摩擦力，也就可以解释地球上物体的状况。这些就构成了力学的基础。但这仍有隐含的哲学上的困惑。根据牛顿定律，一个粒子的行为可根据其他粒子对它的作用力及它本身受到的作用力确定。那么如果能够知道这个宇宙所有粒子的速度与位置，就能够精确地预言每个粒子的未来行为，从而预言这个宇宙的未来。这是否意味着这个宇宙就像钟表一样，被造物主上紧了发条放在那儿，沿着一条完全可以预言的途径运动呢？牛顿的经典力学提供了这种确定性宇宙观有足够多的支持，这两种图像给人的自由意志没有留下多少机会。是否我们真的就是沿着预设好的轨迹度过我们的一生而别无选择呢？多数科学家都同意让哲学家们去争论这个问题。而他们却全力转向20世纪新物理学的中心。
　　是波还是粒子？牛顿的粒子物理论是这么的成功，难怪当初解释光行为时，他也按照粒子论方法处理。无论如何，观察到的光是走直线的，并且光从镜面反射时如一个球碰在一个硬墙上一样。牛顿制造了第一台反射式望远镜，解释了白光是由七色光合成的，在光学中做了那么多工作，可他总是基于光是由一种称为微粒的小粒子流组成的假说。光线在穿过光疏质和光密质边界时传播方向发生变化，正如光从空气到水或玻璃中变弯（这就是为何搅酒棍在酒杯或桶中看来是弯的），只要假设微粒在光密质中走得快一点就能解释光的折射现象。即使在牛顿时代，仍有与之完全不同的解释。
　　荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯生于1629年，比牛顿大13岁，是同时代的人。他得出一个观点：光并非是粒子流，而是一种波。就像水波在海面或湖面上传播一样，光通过一种不可见的“透明的以太”传播。就像在湖塘里扔一颗石子引起的波传播那样，光在以太中传播是从光源出发到各个方向的。波理论在解释反射和折射时能同粒子说一样合理。虽然说在光密质的物质中光波的传播速度不是加快了而是减慢了，在当时的17世纪没有办法测量光速，因此这方面的差别不足以区分这两种理论的优劣。可是，有一个关键的方面，在这点上可得到可以观测到的不同预测。
　　当光通过一个尖锐的边界时，它形成一个明显的边界影子。这极像粒子流的行为，因为它沿直线运动。
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前言/序言

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寻找薛定谔的猫：量子物理的奇异世界第一章：微观世界的呼唤自古以来，人类便对未知充满了好奇，而宇宙最深邃的奥秘，就隐藏在我们身边，却又遥不可及——那便是构成万事万物的微观粒子。我们肉眼所见的宏大世界，在放大镜下，又将呈现出怎样一番截然不同的景象？本书将带领你踏上一段令人着迷的旅程，穿越原子、电子、光子的迷宫，去揭示那个由概率、叠加和纠缠编织而成的奇异量子世界。想象一下，你不再是那个站在宏观尺度观察事物的“局外人”，而是潜入了这个微观的“局内”，亲身感受那里的规则。在那里，我们熟悉的因果律似乎变得模糊，物体的存在不再是确定无疑，而是以一种模糊的、概率的形式显现。这并非是诗人浪漫的想象，而是无数科学家用严谨的实验和精妙的数学推导所揭示的真相。我们将从牛顿力学的经典框架开始，回顾人类是如何一步步认识物质世界的。经典物理学曾经描绘了一幅精密的机械宇宙图景，万事万物仿佛都遵循着精确的轨道运行，一切都似乎是可预测的。然而，当科学家们开始深入研究微观现象时，他们发现，在这个尺度上，经典理论开始失效，一系列令人费解的现象层出不穷。黑体辐射的难题、光电效应的奥秘、原子光谱的离散性，这些都像是在敲响经典物理学的大门，呼唤着一场革命。本书的第一部分，将为你铺垫好认识量子世界的基石。我们将从构成物质最基本单元的原子结构讲起，介绍电子围绕原子核运动的奇特轨道，以及这些轨道并非连续，而是量子化的概念。我们会探讨光，这个既像波又像粒子的奇特存在，以及它在解释微观现象中所扮演的关键角色。你将了解到，在这个微观尺度，我们对“现实”的理解，需要进行一次颠覆性的重塑。第二章：概率的旋舞与叠加的奇迹量子物理最令人着迷，也最颠覆直觉的特点，便是其内在的概率性。在宏观世界，我们习惯于确定性的描述：一个物体在哪里，它的速度是多少，这些信息都是明确的。然而，在量子世界，我们只能谈论一个粒子出现在某个位置的“概率”，而无法精确断定它的具体位置。这就像你掷一枚硬币，在它落地之前，你只能说它正面朝上或反面朝上的概率各是50%，但你无法预知它具体会是哪一面。更令人惊奇的是“叠加态”。这个概念指的是，一个量子系统可以同时处于多种可能的状态之中。举例来说，一个电子可以同时处于两个不同的能量状态，或者一个粒子可以同时在两个不同的位置。只有当你进行测量时，它才会“塌缩”到一个确定的状态。这就像一个未被打开的盒子里的猫，在打开盒子之前，它既是活的又是死的，这种不确定性正是量子世界的魅力所在。本书将深入浅出地介绍量子叠加态的概念，并用生动形象的比喻来帮助你理解。我们将探讨波函数，这个描述量子粒子状态的数学工具，以及它是如何携带概率信息的。你将了解到，测量行为在量子物理中扮演着至关重要的角色，它不仅是观察，更是对量子系统状态的“塑造”。这一章还将引出量子纠缠这个更加神奇的现象。当两个或多个粒子发生纠缠后，它们的状态就变得密不可分，无论它们相距多远。对其中一个粒子的测量，会瞬间影响到另一个粒子的状态，这种“超距作用”似乎违背了我们对空间和时间的理解，爱因斯坦甚至称之为“幽灵般的超距作用”。我们将探讨纠缠的本质，以及它可能在未来的量子通信和量子计算中发挥的巨大作用。第三章：量子的“非局域性”与不确定性原理爱因斯坦对量子力学的概率性和不确定性原理一直持保留态度，他认为“上帝不掷骰子”。然而，一系列的实验，特别是贝尔不等式的检验，似乎有力地支持了量子力学的预言，证明了微观世界的“非局域性”是真实存在的。这意味着，我们熟悉的“局域实在论”——即物体的属性只受其附近的影响，并且测量结果的确定性——在量子世界并不成立。我们将详细讲解海森堡不确定性原理，它表明我们无法同时精确地测量一个粒子的位置和动量。你越想精确地知道它的位置，你对它的动量就越不确定，反之亦然。这并非是测量仪器的局限，而是量子世界固有的属性。这种不确定性并非是“不知道”，而是“本质上就无法同时确定”。本书将通过一系列经典的思想实验和实际的物理现象，来阐释这些看似违反常理的概念。我们将讨论双缝干涉实验，这个简单却深刻的实验，完美地展现了粒子的波动性和叠加态。你将看到，即使是单个粒子，也会表现出波动性，并且仿佛能够同时穿过两条缝隙。我们还将探讨量子退火、量子隧穿等概念。量子退火使得粒子能够“越过”能量势垒，而不是被阻挡。量子隧穿则允许粒子“穿过”看似无法逾越的障碍，这在半导体器件和核反应中都扮演着重要角色。这些现象，在经典物理学中是无法解释的，却在量子世界中是司空见惯的。第四章：量子之魅，科学之光量子物理的奇妙之处，并不仅仅停留在理论层面，它已经深刻地影响了我们的生活，并且正在塑造着我们的未来。从我们每天使用的智能手机、电脑，到治疗疾病的核磁共振成像，再到未来的量子计算机和量子通信，量子理论的应用无处不在。我们将追溯量子理论的发展历程，从普朗克的量子假说到玻尔的原子模型，再到薛定谔的波动力学和狄拉克对量子力学的形式化。你将了解到，这些伟大的科学家们是如何凭借非凡的智慧和勇气，一步步揭开量子世界的面纱。本书还将展望量子物理的未来。量子计算，利用叠加态和纠缠的特性，有望在某些特定问题上超越经典计算机，解决目前无法想象的复杂计算难题，例如药物研发、材料设计、密码破解等。量子通信，则利用量子纠缠的特性，实现理论上绝对安全的通信方式，彻底颠覆信息安全的面貌。同时，我们也会触及量子物理中仍然存在的未解之谜，例如量子测量问题、暗物质和暗能量的本质、量子引力理论的探索等。这些未解之谜，正是科学不断前进的动力，激励着新一代的科学家们继续探索宇宙的奥秘。《寻找薛定谔的猫：量子物理的奇异世界》旨在为你打开一扇通往奇妙量子世界的大门。它并非一本枯燥的教科书，而是一场引人入胜的探索之旅。我们将用清晰的语言、生动的比喻，帮助你理解那些看似抽象而复杂的概念，让你在惊叹之余，也能感受到科学的魅力和力量。无论你是对科学充满好奇的初学者，还是已经有所了解的爱好者，相信这本书都能带给你全新的视角和深刻的启发。准备好，让我们一起踏上这场量子世界的非凡旅程吧！

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字功底实在令人佩服，它有一种魔力，能将那些晦涩难懂的理论，转化成一种近乎诗意的散文。我发现自己常常会因为一句精妙的措辞而停下来，反复琢磨。它对不同理论分支的阐述，结构清晰，逻辑严密，但又从不使用那种冷冰冰的学术腔调。它更像是与一位学识渊博的朋友在壁炉边促膝长谈，从宏大的宇宙图景，一下子跳跃到微观粒子的随机性。我特别喜欢它在解释某些悖论时所展现的幽默感和自洽性，这让我在理解那些反直觉的现象时，心理上的抗拒感大大降低了。读完之后，我不再只是“知道”这些理论的存在，而是开始“感受”到量子世界那种内在的矛盾与和谐共存的美感。这绝对是一本值得反复品读，每次都会有新收获的书籍。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我最初是抱着一种怀疑的态度开始阅读的，毕竟“奇异世界”这种描述听起来有点夸张。然而，这本书的叙事节奏把握得极其精妙，丝毫不拖沓，却又留足了思考的空间。它并非简单地罗列科学发现，而是将那些伟大的物理学家们——那些充满激情、甚至有些偏执的头脑——他们的探索历程、思想碰撞，乃至哲学层面的挣扎，都描绘得淋漓尽致。我感觉自己不再是阅读一本科学普及读物，而是在参与一场跨越百年的思想探险。我尤其欣赏作者处理那些充满争议和未解之谜时的审慎态度，既不故作高深，也不妄加臆断，而是将这些难题以一种极其引人入胜的方式呈现出来，让人既感到敬畏，又忍不住想要继续深究。这种平衡拿捏得恰到好处，让整个阅读过程充满了智力上的愉悦和探索的冲动。

评分☆☆☆☆☆

对于一个对科学史抱有浓厚兴趣的人来说，这本书提供了远超预期的价值。它不只是在解释“是什么”，更深入地探讨了“为什么会是这样”以及“这些发现是如何改变了人类的哲学观和世界观”。作者没有避开那些深层次的哲学困境，反而将它们作为叙事的张力所在。我能清晰地感受到，每一次物理学的突破，都伴随着人类认知边界的巨大震动。从早期的经典物理学的确定性，到后来量子力学的概率性统治，这个转变的过程，被描绘得扣人心弦，充满了戏剧张力。我仿佛能听到那些科学家们在争论中的激动与沮丧。这本书让我意识到，科学探索不仅仅是实验室里的数据，更是人类精神史上一次次勇敢的、对未知领域的宣战。

评分☆☆☆☆☆

我通常对科普读物保持着一定的距离，因为很多作品往往只停留在表面，满足不了我更深层次的好奇心。但这次的阅读体验彻底颠覆了我的看法。它在保证基础概念普及的同时，对于一些前沿的、甚至带有思辨色彩的探讨，也给予了足够的篇幅和深度。阅读过程中，我的笔尖就没有停过，不断地在空白处记录下自己的疑问和感悟。尤其是在探讨观测者对结果的影响时，那种超越传统科学范畴的讨论，让我对“实在”的定义产生了动摇。这本书的优秀之处在于，它成功地激发了读者内在的求知欲，让你在读完最后一页后，非但没有“知识已获取”的满足感，反而涌现出更多“我还需要知道更多”的渴望。这才是真正伟大的科普作品应有的力量。

评分☆☆☆☆☆

天呐，这本书简直是打开了我对世界认知的一扇新大门！我一直以为物理学是那种只能在大学课堂里才能接触到的深奥知识，但作者的笔触却异常的轻盈和富有画面感。读完第一章，我就忍不住想要向身边所有人都安利——那种感觉就像是突然被告知，你一直习以为常的现实世界，背后隐藏着一个你从未想象过的、充满概率和不确定性的奇妙结构。尤其是作者在描述那些抽象概念时，总能找到日常生活中绝妙的比喻，让我这个对微观世界一窍不通的“门外汉”也能抓住核心的脉络。它不是那种堆砌公式的教科书，更像是一位经验丰富的向导，牵着你的手，带你深入一个光怪陆离的迷宫，每转一个弯都有新的惊喜。那种清晰度，简直让人拍案叫绝，仿佛那些原本遥不可及的量子现象，此刻就活生生地呈现在眼前，跳动着、呼吸着。我花了很长时间才从那种震撼中回过神来，这本书带来的思维冲击力实在太强了。

评分☆☆☆☆☆

看朋友圈推荐的一本书，但愿能够读懂

评分☆☆☆☆☆

很不错的科普读物，东西收到了，看起来应该是正版

评分☆☆☆☆☆

孩子即将上三年级了，探索科学的兴趣空前高涨，暑假的读物基本备齐了~~

评分☆☆☆☆☆

当我翻了几页后我知道这次白买了只能垫桌脚看不懂?纸质有点粗糙

评分☆☆☆☆☆

京东买的东西太多了，不一一评价，基本上都很满意。生活用品，衣食等都基本在京东解决了，信任满意京东的服务，物流，快递的态度，还有经常做活动，价格优惠！

评分☆☆☆☆☆

好好好好好，好多物理著名物理学家。