科学可以这样看丛书-量子物理学：量子宇宙+量子理论+量子纠缠+终极理论（套装4册） pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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[英] 布莱恩.考克思Brian，Cox，杰夫.福修Jeff，Forshaw，曼吉特.库马尔等著，伍义全，余谨等译

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量子物理学
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出版社：重庆出版社，重庆出版集团

ISBN：11896991

版次：1

商品编码：11896991

包装：软精装

丛书名：科学可以这样看丛书

开本：16

出版时间：2014-12-01

用纸：胶版纸

具体描述

编辑推荐

《科学可以这样看丛书-量子物理学》这套书，汇集当今世界一流的物理学家兼畅销书作家，向读者展示人人都能够理解艰深的量子物理学，为感兴趣的外行们解释量子物理学的相关问题。

《量子宇宙》的核心论点是，没有必要用隐晦艰深的方式看待量子力学，它是一个简单易懂的理论，只要你理解量子力学，就能对自然界做出预测。

《量子理论》描写了科学界贯穿20世纪针对客观世界的基础进行的激烈辩论，同时也观察了量子理论两位伟大人物，爱因斯坦和尼尔斯．玻尔，在个人思维方式和信仰方面的碰撞。

《量子纠缠》描述了让人惊异的科学。什么是纠缠？它是量子粒子之间的连接，是宇宙的结构单元。一旦两个粒子发生纠缠，当一个粒子发生变化，立即在另一个粒子中反映出来，不管它们是在同一间实验室，还是相距数亿光年。这种现象及其含义看起来是如此有悖于常理，以至于爱因斯坦本人称它为“幽灵一般的”，并且认为它将导致量子论的衰落。

《终*理论》是颠覆相对论，推翻量子力学的能量新解释，重新审视引力，目前有资格称之为“万物理论”的候选理论。

内容简介

这套书，共4本，从不同的科学视野，探秘量子物理学的神秘世界。

《量子宇宙一切可能发生的正在发生》量子力学的入门读物。汇集了两位当今世界一流的物理学家兼畅销书作家，只为了向读者展示人人都能够理解艰深的量子力学。它为我们提供了一个具体的大自然模型，在本质上可与牛顿的运动定律、麦克斯韦的电磁理论和爱因斯坦的相对论相媲美。它用时钟、鼓面、吉他等方式，准确、生动、直观地描述了艰深的量子力学，能为普通读者理解和基本掌握，能让读者很好地了解大自然的本质，洞悉宇宙存在的物质基础。

《量子理论》描写了科学界贯穿20世纪针对客观世界基础进行的激烈辩论，同时观察到量子理论两位伟大人物-爱因斯坦和尼尔斯．玻尔，在量子物理学领域的思维方式和信仰。

《量子纠缠：上帝效应，科学中*奇特的现象》将其称为“上帝的效应”。量子纠缠是一种非常奇特的、无处不在的物理现象，它颠覆了常理，可在瞬间从宇宙的一端传到另一端。那么，人类是否有一天会跨越星球之间的超大距离进行交流，研究出无法破译的密码，设计出能够在大海中捞到针的计算机，或者甚至学会建立隐形传输。

《终*理论》代表着目前为止*有资格称之为“万物理论”的候选理论，本书竭尽全力地利用简单统一的新原理来解释完全不同的科学概念。目前为止，人们对万物理论的苦苦探寻催生了“狭义相对论”、“广义相对论”、“量子力学”及宇宙学领域的“暗物质”和“暗能量”等理论，然而，上述理论均存在自身相互矛盾和彼此互不兼容的问题。终*理论提出新的原理，可以解释宇宙中所有已知的现象，并将它们统一起来。

作者简介

布莱恩.考克思（Brian Cox）

——杰出物理学家，荣获英国高荣誉“不列颠帝国勋章”，英国皇家学会研究员，曼彻斯特大学粒子物理学教授，非常成功的电视节目主持人，主持系列纪录片“太阳系的奇观”“宇宙奇观”“爱因斯坦”“地平线计划”“宇宙大爆炸的机器”等，成为全球家喻户晓的公众人物。

杰夫.福修（Jeff Forshaw）

——杰出物理学家，热情洋溢的演讲大师，英国曼彻斯特大学理论物理学教授，专门研究基本粒子物理学。凭借在理论物理研究领域做出的突出贡献，他被授予“麦克斯韦物理学奖章”。

布赖恩·克莱格

——拥有剑桥物理学学位，为众多杂志撰写专栏、特写和评论。作品有《无限简史》、《科学一人：罗吉尔·培根生平》、《光年：人类为光痴迷的离奇故事》。他的作品已经被译成十种语言。他和妻子、两个孩子一起住在英格兰的威尔特郡。

马克.麦卡琴（Mark McCutcheon）

——1965年生于加拿大。当今世界著名的科学探索者和从业电气工程师，拥有物理学和电气工程双学位，在北美几所著名大学的物理实验室开展基础科学研究。他一直致力于深层次的科学探索，敏锐地意识到我们的科学遗产中存在着许多悬而未决的谜团和至今未能解答的问题，这种认识在他的这本书中达到了巅峰。

精彩书摘

一提到量子这个词就立刻让人感到困惑，又让人着迷和回味无穷。它或者是科学巨大成功的证明，或者是在我们解开亚原子领域不可避免的奇怪现象与有限范围的人类直觉的象征，这要看你怎么看。对物理学家来说，量子力学是支持我们认识大自然的三大支柱之一，其他两个是爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论。爱因斯坦的理论处理空间和时间的性质与引力。量子力学处理除此之外的一切。有人可能主张，不管量子力学是令人困惑的或是令人着迷的，这都不要紧；它只是一个描述事物行为方式的物理学理论。用这个实用主义的标准来衡量，它的精准度和解释能力是令人满意的。有一个量子电动力学的实验，是一个最古老的和最好地理解现代量子理论的实验，其中包括测量磁铁附近的电子的行为方式。理论物理学家努力工作了许多年，用笔、纸和计算机预测这个实验会发现什么。实验者设计和进行精密的实验来找出大自然的精细的性质。这两支队伍独立地宣布了精确的结果，其准确性可以和测量英国曼彻斯特与美国纽约之间的距离误差只有几厘米相比较。尤其值得注意的是，由一些实验者返回的数值与理论家的计算精确一致；测量与计算完美吻合。

这些事实给人的印象是深刻的，但也是难以理解的，如果量子理论描绘的仅仅是微小的模型，你可能会忘记怀疑所有那些大惊小怪的事情。虽然科学不是一下子就能派上用场的，但许多改变了我们生活的技术和社会的变化，都是源于现代的探索者所进行的基础研究，他们的唯一动机是更好地了解他们周围的世界。这些由于好奇心引导的发现，遍布了所有的科学学科，结果是增加了人类的预期寿命，实现了洲际航空旅行和现代通讯，免除了农场和清扫的苦役。这些结果使我们受到鼓舞，同时又让我们清楚地认识在这个无限星辰的大海中我们的位置。但所有这些在某种意义上都是一些副产物。我们探索是因为我们好奇，而不是因为我们希望得到宏伟的现实结果，或把我们的生活点缀得更好。

量子理论或许是从最神秘莫测变成非常有用的最好例子。它之所以神秘，是因为它描述了一个粒子可以同时存在于世界的几个地方，并且通过同时探测宇宙，一个粒子可以立即从一个地方移动到另一个地方。它之所以有用，是因为对建造宇宙的最小建筑砖块行为的理解，加强了我们对其他一切事物的理解。这种说法近乎有些主观，因为这个世界充满了多样性和复杂性的现象。尽管有这样的复杂性，我们发现一切都是按照量子理论规则的、由到处移动的一些极小粒子构成的。这个规则是如此之简单，以至于可以在一个信封的背面写上几句话，就把它们概括出来。事实上，我们不需要一整座图书馆的书去解释事物的基本性质，这是所有秘密中最大的奥秘。

看来，我们了解世界的基本性质越多，它看上去就越简单。我们将在适当的时候解释这些基本规则是什么，这些极小的建筑砖块是怎样巧妙地形成世界的。但是，为了避免宇宙的这个基本的简单性不使我们太吃惊，我们要提醒一句：虽然游戏的基本规则很简单，其结果却不一定容易计算。我们日常对世界的经验，是从由亿万个原子组成的巨大物体之间的关系得来的，因此试图从基本原理得出行星和人类的行为将会是愚蠢的。承认这一点并不会减弱我们的主要观点，即一切现象实际上是以极小粒子的量子物理为基础的。

想想你周围的世界。你拿着一本由纸做的书，即一棵树的碎浆做的书。[1]树子是能供应原子和分子的机器，将它们打碎并重新排列成由亿万个单独部分构成共同的一个群体。它们是用称为叶绿素的分子完成这项工作的，一个叶绿素由100多个碳、氢和氧原子组成，扭结成一个复杂的形状，靠一些镁和氮原子结合在一起的。这些粒子组合在一起可以捕捉从比我们地球大100万倍的核火炉，我们的太阳发出的，经过了9300万英里（14967万公里）的光线，并把这个能量转移到细胞的内部，利用这个能量将二氧化碳和水建造成分子，并在此过程中制造充实生命的氧。正是这些分子链形成树子的上层结构和所有的生物，以及你书中的纸。你能阅读这本书和了解书中的内容，是因为你的眼睛可以将页面的散射光转化为电脉冲，由宇宙中我们所知道的最复杂的大脑进行解释。我们发现这些东西正是原子的集合，并且各种各样的原子仅由3种粒子构成：电子、质子和中子。我们还发现，质子和中子本身是由更小的称为夸克的实体组成的，这是我们目前所知道的事情。而支撑所有这一切的是量子理论。

因此，正如现代物理学所揭示的，透过宏观世界的视野和多样性，我们所居住的宇宙的图像是一个潜在的简单优雅的现象。这也许是现代科学最大的成就；将世界，包括人类在内的巨大的复杂性简化为描述一些微小的亚原子粒子的行为，和作用在它们之间的4种力。4种力中的3种力已经得到最好的描述：在原子核内部深处运行的强核力和弱核力，和将原子与分子黏在一起的电磁力，都是量子理论给出的。只有万有引力，这个最弱的却为我们最熟悉的力，目前还没有满意的量子理论描述。

……

前言/序言

人类探索宇宙奥秘的宏伟篇章：从微观世界的奇异律动到宇宙终极真理的追寻从古至今，人类对宇宙的好奇从未停止。我们仰望星空，试图理解浩瀚宇宙的起源与演化；我们审视自身，探求构成万物的最基本粒子。这套图书，正是人类智慧在理解宇宙这一宏大命题上，沿着两条关键路径——宏观宇宙的探索与微观物质的奥秘——所留下的辉煌印记。它并非单纯地罗列科学事实，而是试图捕捉科学思想发展的脉络，呈现科学家们如何以非凡的洞察力和严谨的逻辑，层层剥开宇宙的神秘面纱。第一篇：量子宇宙——潜藏于现实深处的奇异画卷当我们试图描绘我们所处的宇宙，往往会首先想到那无垠的星海，旋转的星系，以及它们宏伟的尺度。然而，科学的脚步并未止步于此，它勇敢地迈入了比原子还小的微观世界。在这个尺度上，我们熟悉的物理规律似乎失去了效力，取而代之的是一系列令人费解，却又被实验反复验证的奇特现象。《量子宇宙》将带领我们走进这个与我们日常经验截然不同的领域。这里，物质不再是具有确定位置和动量的“小球”，而是表现出波粒二象性，既是粒子又是波，其行为的预测只能用概率来描述。我们熟悉的“确定性”在这里被“不确定性原理”所取代，我们无法同时精确地知道一个粒子的位置和它的动量。想象一下，一个微小的电子，它不是固定在一个点上，而是“弥散”在一个概率云中，直到我们去测量它，它才会“坍缩”到某个特定的状态。这种“观察者效应”的存在，模糊了物质世界与我们认知之间的界限，引发了深刻的哲学思考。更令人着迷的是，在这个微观的舞台上，能量的传递并非连续的，而是以一份份离散的“量子”形式进行。普朗克在解释黑体辐射时首次提出的这一概念，彻底颠覆了经典物理学对能量的理解。每一个量子都代表着最小的、不可分割的能量单位，如同乐谱上一个个音符，构成了物质能量的丰富旋律。《量子宇宙》将深入剖析这些基本概念，从光电效应的解释到原子光谱的奥秘，再到量子隧穿等令人惊叹的现象。它将揭示量子力学如何成为理解原子、分子、固体材料乃至宇宙早期演化的基石。我们也将看到，正是量子世界的这些奇异特性，孕育了激光、半导体、核能等一系列深刻改变人类社会的科技。这部分内容，将是一次对我们认知边界的挑战，一次对现实本质的全新探索。第二篇：量子理论——构建微观世界的严谨框架仅仅认识到微观世界的奇异性是不够的，科学需要为这些现象建立起一套严谨的理论框架，《量子理论》正是完成了这一使命。它并非一套单一的理论，而是由一系列相互关联的概念和数学工具所构成，为理解量子现象提供了强大的解释力。薛定谔方程，如同量子世界的“牛顿定律”，描述了量子态如何随时间演化。这个方程看起来复杂，但它精确地捕捉了微观粒子概率分布的变化规律。而海森堡的矩阵力学，则提供了另一种描述量子系统的方式，强调了可观测量值之间的关系，同样有力地解释了量子现象。这两种貌似不同的理论，最终被证明是等价的，殊途同归地揭示了微观世界的本质。《量子理论》将深入讲解这些核心的数学工具和物理概念，例如量子态、算符、本征值等。它将解释概率幅如何在量子力学中扮演核心角色，以及叠加态和测量过程的奇特性质。读者将了解到，量子理论不仅仅是描述粒子行为的工具，更是一种全新的思维方式，迫使我们抛弃宏观世界的直觉，以一种更抽象、更数学化的方式来理解现实。此外，这部分内容还将触及量子场论的雏形。当我们将量子力学与狭义相对论相结合时，便诞生了描述基本粒子及其相互作用的量子场论。狄拉克方程便是其中的一个里程碑，它不仅预言了电子的存在，还预言了反粒子的存在，这一颠覆性的发现为我们理解物质的构成提供了更深入的视角。从基本粒子的谱系到它们之间的基本力，量子理论构建了一个精妙绝伦的微观物质世界图景。第三篇：量子纠缠——跨越空间的神秘纽带在量子理论的框架下，一个更加令人匪夷所思的现象浮出水面——量子纠缠。这是一种非定域的关联，两个或多个粒子，即使相隔万里，它们的量子态也会以一种奇特的方式关联在一起。当一个粒子的状态被测量时，另一个粒子的状态会瞬间确定，仿佛它们之间存在着一种超越时空限制的“幽灵般的超距作用”。爱因斯坦曾将这种现象斥为“幽灵般的超距作用”，并试图用“隐变量”来解释这种关联，但实验结果一次又一次地否定了他的猜测。贝尔不等式的提出及其后的实验验证，有力地证明了量子纠缠的非定域性是真实存在的，这使得量子力学的完备性得到了更强的支持。《量子纠缠》将深入探讨这一现象的原理和意义。读者将了解到，纠缠态的形成机制，以及为何测量一个纠缠粒子会瞬间影响另一个。这并非信息传递，因为纠缠无法用于超光速通信，但它揭示了宇宙深处一种深刻的、非局域的联系。量子纠缠不仅仅是一个理论上的奇观，它更是未来量子信息技术的核心驱动力。量子计算利用纠缠态进行运算，能够解决经典计算机难以处理的问题；量子通信利用纠缠态进行加密，能够实现绝对安全的通信；量子传感则利用纠缠态的敏感性，能够实现前所未有的测量精度。这部分内容将展望量子纠缠在信息、计算、通信等领域的革命性应用前景，展现微观世界的奇妙特性如何转化为强大的科技力量。第四篇：终极理论——探寻统一万物的宇宙密码在理解了微观世界的量子奥秘后，科学家的目光自然会投向更宏大的目标：如何将描述微观世界的量子力学与描述宏观宇宙的广义相对论统一起来，构建一个能够解释宇宙一切现象的“万有理论”？《终极理论》正是对这一终极梦想的探索。目前，我们面临着两套极其成功的物理理论：量子力学描述了物质世界在微观尺度上的行为，而广义相对论描述了引力如何影响时空，以及宇宙的宏观结构。然而，这两套理论在极端条件下，如黑洞中心或宇宙大爆炸的奇点，会产生矛盾，它们无法同时适用。因此，寻找一个能够融贯这两者的“量子引力理论”成为理论物理学中最具挑战性的任务之一。《终极理论》将介绍目前最有希望的候选理论，如弦理论和圈量子引力。弦理论认为，构成宇宙最基本的单元并非点状粒子，而是微小的、振动的弦，不同的振动模式对应着不同的粒子。它甚至预言了额外维度的存在，为解释粒子质量的差异和基本力的统一提供了新的思路。而圈量子引力则试图在量子力学的框架下，对时空本身进行量子化，将时空描述为由离散的“圈”组成的网络。这部分内容还将触及宇宙学中的一些重大问题，例如暗物质、暗能量的本质，以及宇宙的起源和最终命运。科学家们希望，一个成功的终极理论，不仅能统一已知的物理规律，还能解释这些未解之谜，甚至揭示宇宙更深层次的奥秘，例如多重宇宙的存在。《终极理论》将是一次思想的盛宴，它将带领读者思考物理学的最前沿，理解科学家们如何试图构建一个包罗万象的宇宙模型。这或许是一个尚未完全实现的梦想，但对它的追寻本身，就代表了人类探索未知、理解宇宙的最高智慧和不懈追求。这套图书，如同一个精巧的望远镜，既能将我们带入原子核内部的微观世界，又能让我们触摸到宇宙最深层的结构。它所呈现的，是对自然界最深刻的理解，是对人类智慧最壮丽的展现，是对我们所处宇宙永恒的好奇心的最美好回应。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

读完这套书的某个部分后，我立刻感到一种强烈的震撼，那是一种对世界基本构成产生彻底颠覆的感受。它对“实在”的定义进行了精妙的解构，让我开始质疑我们日常经验中习以为常的物理实在性。比如，关于物质的粒子-波二象性，书中的讲解极其细腻，通过一系列思想实验，将这种反直觉的现象描绘得栩栩如生。我尤其欣赏作者在处理那些充满哲学意味的物理学难题时的谨慎和严谨，既不故作高深，也不流于肤浅的科普。对我来说，理解量子力学中的不确定性原理，不再是背诵公式，而更像是一种对宇宙内在规律的领悟。它让我意识到，我们所感知的世界，仅仅是冰山一角，在那个更深层的领域，规则是如此的陌生却又如此的和谐统一。这套书对概念的梳理非常到位，逻辑链条清晰，即便是涉及到一些相对复杂的数学描述，作者也能用非常形象的比喻来辅助理解，极大地降低了阅读门槛，成功地将晦涩的理论转化成了可以被大众欣赏的智慧结晶。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感触是它在处理当代物理学尚未解决的重大难题时的坦诚态度。它没有试图用一些含糊不清的语言来掩盖现存理论的局限性，而是清晰地指出了“我们还不知道什么”。尤其是在探讨统一场论的努力时，作者并没有鼓吹某一种理论的绝对正确性，而是客观地分析了不同路径的优势与挑战，让读者明白物理学的探索仍在继续，远未到达终点。这种对不确定性的拥抱，恰恰体现了科学的谦逊。此外，书中对一些看似纯理论的猜想，如何可能在未来对技术产生深远影响的展望，也激发了我对未来科技发展的想象力。这种前瞻性视角，让人在享受智力体操的同时，也能对人类文明的未来发展方向有所预感。总而言之，这是一套既能让人深入理解过去，又能激发对未来无限憧憬的优秀读物，绝对是物理爱好者书架上不可或缺的一部分。

评分☆☆☆☆☆

这套书真是让人大开眼界，特别是关于宇宙起源和演化的部分，作者的阐述深入浅出，即便我是个物理学门外汉，也能被那些奇妙的构想深深吸引。我一直对那些宏大的叙事充满好奇，比如大爆炸之后究竟发生了什么，时间本身是如何产生的，这些问题在书中得到了相当有说服力的探讨。书中不乏对前沿物理学理论的介绍，比如弦理论的某些基本思想，虽然有些概念需要反复琢磨，但那种挑战现有认知的过程本身就充满了乐趣。阅读过程中，我感觉自己仿佛跟着一位博学的向导，穿越了时间的洪流，去窥探那些我们肉眼无法触及的微观世界和浩瀚星空。特别是对不同物理学流派观点冲突的梳理，非常清晰，让我明白了科学发展并非一帆风顺，而是充满了辩论和修正。这本书的价值在于，它不仅传授了知识，更重要的是激发了对未知的好奇心和探索欲，让我对“我们是谁，我们从哪里来”这些古老命题有了新的思考维度。整体而言，这是一次非常充实的思维探险。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对历史脉络很感兴趣的读者，这套书在讲述现代物理学是如何一步步建立起来的过程中，做得非常出色。它没有将物理学理论视为凭空出现的真理，而是展现了科学家们在面对实验结果的矛盾时，是如何挣扎、如何突破思维定势，最终建立起全新的理论大厦的。爱因斯坦与玻尔之间的精彩辩论被生动地还原出来，那种思维上的交锋，比任何小说都要引人入胜。读到这里，我深刻体会到科学精神的精髓：怀疑一切，并以最严谨的方式去验证。而且，书中对一些关键实验的设计和结果的分析，描述得既详实又富有戏剧性，仿佛我亲身参与了那些改变人类认知的伟大实验。这种“带着温度”的叙事方式，让那些原本冰冷的公式和定律，变得鲜活可感，充满了人性的光辉和求真的执着。它教会我，真正的科学是人类智慧不断试错和自我修正的伟大过程。

评分☆☆☆☆☆

最近我对信息论和物理学的交叉领域产生了浓厚的兴趣，而这套书的某些章节恰好触及了我的兴奋点。它不仅仅停留在对标准模型或相对论的介绍，而是巧妙地将信息作为一种基础物理量的视角引入，探讨了“比特”和“原子”之间的潜在联系。这种跨学科的视野让我耳目一新，感觉自己接触到了比传统教科书更前沿的思想脉络。书中对信息熵的讨论，如何与黑洞的性质联系起来，简直是神来之笔，充满了洞察力。我特别喜欢作者在描述这些高深概念时所展现出的一种热情，那种对知识边界的不断试探，让人感受到科学研究的活力。更棒的是，它提供了一个框架，让我能够更好地组织自己关于宇宙运行机制的零散想法，形成一个更有逻辑的整体认知。对于那些已经接触过一些基础物理知识的读者来说，这本书更像是一座桥梁，将已有的知识引向更深、更广阔的未知领域，绝对值得细细品味。

评分☆☆☆☆☆

一直想买，这次活动不错，还是喜欢纸质书

评分☆☆☆☆☆

书不错，习惯性好评，活动给力

评分☆☆☆☆☆

正在读，还是不错的

评分☆☆☆☆☆

这本书给自己买的，放购物车半年没见活动，下单购买后，那个和平行宇宙什么的三本组合的就有满减了，郁闷

评分☆☆☆☆☆

书的质量不错，快递也很给力，开始探索新的领域吧。

评分☆☆☆☆☆

还来不及看。作为科普书籍普通读者，本人买这几本书是试图以外行者之水准一窥现代科学有关学科大致面貌。