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[美] 加來道雄 著

圖書標籤:

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齣版社： 上海科學技術文獻齣版社

ISBN：9787543969957

商品編碼：29661000325

包裝：平裝

齣版時間：2016-07-01

基本信息

書名：閤眾科學譯叢：不可能的物理

定價：42.00元

作者：加來道雄

齣版社：上海科學技術文獻齣版社

齣版日期：2016-07-01

ISBN：9787543969957

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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是否會有那麼一天，我們將能穿牆而過、建造飛行速度超過光速的飛船、解讀他人的思想、隱形、以意念之力移動物體、瞬間將我們的軀體傳送到太空？
對於“不可能”事物的認真研究常常會開拓齣富饒並且完全齣人意料的科學疆域；對“不可能”事物的研究可能也改變瞭世界的曆史進程。一次又一次，我們看到對於不可能事物的研究打開瞭全新的視野，拓展瞭物理學和化學的疆界，並且迫使科學傢們對自己所說的“不可能”重新定義。正如威廉奧斯勒爵士所言：“一個時代的信仰在下一個時代成為謬誤，而過去的荒唐愚蠢卻成為明日的睿智。”

內容提要

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目錄

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作者介紹

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加來道雄是紐約城市大學研究生中心的理論物理學亨利。塞特（Henry Semat）席教授。他是超弦理論的共同創立者。他已經寫作瞭不少書，包括《平行宇宙》和《愛因斯坦》。他的暢銷作品《超間》被《紐約時報》和《華盛頓郵報》選為年度**科學圖書之一，他常常作為嘉賓齣現在全國性電視節目上，他在全國範圍內播齣的廣播目能在130個城市裏收聽到。他居住在紐約。

文摘

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序言

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《量子糾纏的奇幻之旅：微觀世界的神秘聯係》 序言 在宏大的宇宙圖景中，星辰大海固然令人驚嘆，但我們對自身存在的根源、物質世界的基石的探索，卻將目光引嚮瞭更加微小、更加不可思議的領域——量子世界。這裏顛覆瞭我們日常經驗的直覺，展現齣一種截然不同的、令人著迷的現實。而量子糾纏，無疑是其中最為奇特、也最富於哲學意味的現象之一。 想象一下，兩個粒子，無論相隔多遠，它們的狀態似乎都被一種無形的紐帶緊密地聯係在一起。當你測量其中一個粒子的某個屬性時，另一個粒子會瞬間“知道”這個信息，並相應地調整自身的狀態。這種即時、非局域的關聯，挑戰瞭我們對空間、時間和因果關係的傳統認知。它不是信息傳遞，不是信號的傳播，而是一種更深刻、更根本的連接。 本書《量子糾纏的奇幻之旅：微觀世界的神秘聯係》正是為瞭帶領讀者踏上一段探索量子糾纏奧秘的旅程而生。我們並非緻力於提齣顛覆性的新理論，也不是要羅列齣一堆難以理解的數學公式。我們的目標更在於，以一種清晰、生動、富有啓發性的方式，揭示量子糾纏這一現象的本質，展現它在現代物理學中的重要地位，並勾勒齣它為我們帶來的無限可能性。 我們將從量子力學的基本概念入手，逐步深入到量子糾纏的核心。在這個過程中，我們會盡量避免使用過於專業化的術語，而是通過類比、故事和思想實驗，幫助讀者建立起直觀的理解。我們希望，即使是初次接觸量子物理的讀者，也能在閱讀過程中感受到量子世界獨特的魅力，並對其産生濃厚的興趣。 第一章：微觀世界的基石——量子力學的黎明 在深入量子糾纏之前，我們必須先迴顧一下孕育它的土壤——量子力學。本章將帶領讀者穿越到20世紀初，見證物理學界一場深刻的革命。我們會介紹黑體輻射、光電效應等實驗現象，這些現象無法用經典物理學來解釋，促使普朗剋、愛因斯坦等先驅者提齣瞭“量子”的概念。 量子化：能量的離散顆粒 我們將解釋能量並非連續不斷，而是以一份份離散的“量子”形式存在的。就像水不是流動的，而是由無數細小的水滴組成一樣，能量也有其最小的單位。 波粒二象性：光與物質的雙重身份 讀者將瞭解到，微觀粒子（如電子）和光子都具有波和粒子的雙重性質。它們既可以錶現齣粒子的碰撞行為，又可以展現齣波的衍射和乾涉特性。我們將通過著名的雙縫實驗來形象地說明這一點，這個實驗至今仍是理解量子世界最經典的例證之一。 海森堡不確定性原理：測量的局限與現實的模糊 本章還將探討海森堡不確定性原理。這個原理告訴我們，我們無法同時精確地知道一個粒子的位置和動量。測量其中一個量，必然會影響到另一個量的精確度。這並非由於測量儀器的不完善，而是微觀世界本身固有的屬性，它暗示著現實並非像我們所想象的那樣確定。 第二章：糾纏的種子——概率與疊加態的誕生 理解瞭量子力學的基本框架，我們就可以開始構建通往量子糾纏的橋梁。本章將聚焦於量子力學中兩個至關重要的概念：概率和疊加態。 量子態的描述：波函數與概率幅 我們將解釋量子態如何用一個數學對象——波函數來描述。波函數本身並非物理實在，而是包含著粒子所有可能狀態的信息。粒子的具體性質，例如它的位置或動量，隻能以概率的形式被預測。 概率的非經典解釋： 經典物理學中的概率是由於我們信息的不足，而量子力學中的概率是內在的、根本的。同一個粒子，在被測量之前，可以同時處於多種可能的狀態。 疊加態：多重現實的共存 這是理解糾纏的關鍵。疊加態是指一個量子係統可以同時處於多個可能狀態的組閤。就像一枚硬幣在空中鏇轉時，我們不能確定它是正麵還是反麵，它似乎同時包含瞭正麵和反麵的可能性。隻有當硬幣落地（即發生測量）時，它纔會坍縮成一個確定的狀態。 薛定諤的貓： 我們會藉用薛定諤的貓的思想實驗，來形象地展示疊加態的奇異性，以及當微觀世界的規則延伸到宏觀尺度時，可能産生的悖論感。 第三章：非局域的魔術——量子糾纏的定義與實驗證據 終於，我們將進入本書的核心——量子糾纏。本章將詳細闡述量子糾纏的定義，並介紹支持這一奇特現象的經典實驗。 什麼是量子糾纏？ 當兩個或多個粒子以一種特殊的方式相互作用後，它們就可能進入糾纏態。在這種狀態下，無論它們相距多遠，它們的狀態都不是獨立的，而是相互關聯的。測量其中一個粒子，會立即影響到其他粒子的狀態。 “幽靈般的超距作用”： 我們會引用愛因斯坦對糾纏的描述，來突齣其反直覺的特性。 EPR佯謬與貝爾不等式：檢驗實在性的尖銳武器 我們將介紹愛因斯坦、波多爾斯基和羅森提齣的EPR佯謬，他們試圖通過糾纏來證明量子力學是不完備的。接著，我們會深入探討貝爾不等式，這是一個由約翰·斯圖爾特·貝爾提齣的數學定理，它為實驗檢驗量子力學的非局域性提供瞭可能。 貝爾實驗的勝利： 讀者將瞭解到，一次又一次的實驗，從阿斯佩到其他研究者，都強有力地支持瞭量子力學的預測，證明瞭糾纏的非局域性是真實存在的，經典物理學中“定域實在論”的觀點難以成立。 糾纏的生成與測量： 我們將簡要介紹一些産生糾纏的實驗方法，例如利用激光與非綫性晶體相互作用，或者通過特定耦閤方式製備超導量子比特。同時，也會說明測量過程是如何“打破”糾纏，使粒子坍縮到某個確定的狀態。 第四章：糾纏的宇宙——哲學思考與現實影響 量子糾纏不僅僅是一個物理現象，它更引發瞭深刻的哲學思考，並逐漸滲透到我們的現實技術中。本章將探討這些更廣泛的意義。 實在論的危機： 糾纏的非局域性挑戰瞭我們對“實在”的理解。如果一個粒子的狀態取決於遠方的另一個粒子，那麼“實在”是否僅僅是觀察者行為的産物？這是否意味著宇宙本身比我們想象的更加“主觀”？ 信息與因果： 糾纏是否意味著超光速的信息傳遞？答案是否定的。雖然狀態的關聯是即時的，但利用這種關聯來傳遞有意義的信息，仍然受到光速的限製。我們將解釋其中的微妙之處，區分“關聯”和“信息傳遞”。 因果律的邊界： 糾纏並沒有顛覆因果律，但它讓我們重新審視瞭因果鏈的本質，尤其是在微觀尺度上。 糾纏與自由意誌： 一些哲學傢和物理學傢曾試圖將糾纏與自由意誌聯係起來。本章將探討這些觀點，以及它們是否具有科學上的說服力。 第五章：糾纏的應用——邁嚮量子時代 量子糾纏不再是純粹的理論猜想，它已經成為支撐未來量子技術的核心動力。本章將展望糾纏在各個領域的潛在應用。 量子計算：超越經典算力的飛躍 量子計算機利用疊加態和糾纏來實現強大的並行計算能力。糾纏態中的粒子可以協同工作，解決經典計算機難以企及的復雜問題，例如藥物研發、材料科學、密碼破解等。 量子比特的協同： 我們將解釋糾纏如何使得量子比特之間的信息交互更加高效，從而實現指數級的算力提升。 量子通信：絕對安全的秘密傳遞 量子密鑰分發（QKD）是利用量子糾纏的特性來實現信息加密的一種革命性技術。任何試圖竊聽的行為都會破壞糾纏態，從而被立即察覺。 信任的基石： QKD為構建未來信息安全網絡提供瞭堅實的基礎。 量子傳感：前所未有的測量精度 利用糾纏態的特性，可以製造齣比現有技術精度更高的傳感器，用於探測引力波、磁場變化等微弱信號，甚至在精密導航和醫學成像方麵展現齣巨大潛力。 協同的靈敏度： 多個糾纏的粒子可以協同作用，將測量精度提升到前所未有的水平。 量子網絡：連接未來的基石 構建一個能夠傳輸和處理量子信息的量子網絡，將是實現廣泛量子應用的關鍵。糾纏態的製備、傳輸和存儲將是量子網絡建設的核心挑戰。 結語 《量子糾纏的奇幻之旅：微觀世界的神秘聯係》旨在為讀者呈現一幅引人入勝的量子糾纏畫捲。我們相信，通過對這一奇特現象的深入瞭解，讀者不僅能夠拓展對宇宙的認知邊界，更能激發對科學探索的熱情。 量子世界充滿瞭未知的奧秘，而量子糾纏正是其中最閃耀的一顆星。它挑戰我們的直覺，拓展我們的思維，並預示著一個充滿顛覆性的量子時代的到來。希望本書能夠成為您這段奇幻旅程的忠實嚮導，帶您領略微觀世界的無窮魅力。

評分☆☆☆☆☆

《混沌理論：不可預測的優雅》這本書，徹底顛覆瞭我對“隨機”和“秩序”的認知。一直以來，我都覺得科學追求的是精確和可預測，而這本書則告訴瞭我，在看似混亂的背後，可能隱藏著一種深刻而迷人的數學規律。作者以生動有趣的例子，比如蝴蝶效應，闡述瞭混沌係統對初始條件的極端敏感性，這讓我意識到，即使是微小的擾動，也可能在長期的演化中産生巨大的影響，從而使得長期預測變得幾乎不可能。我特彆喜歡書中對各種混沌現象的案例分析，從天氣預報的局限性，到股票市場的波動，再到生物種群的繁衍，這些生活中的例子與抽象的數學理論相結閤，産生瞭奇妙的化學反應，讓理論變得觸手可及。書中關於分形幾何的介紹也讓我印象深刻，那些在自然界中隨處可見的“自相似”結構，如海岸綫、雪花，竟然與混沌理論有著如此緊密的聯係，這是一種多麼令人驚嘆的數學之美。閱讀這本書，讓我重新審視瞭世界運行的模式，不再簡單地認為不可預測就是無序，而是看到瞭在“無序”中蘊含的“有序”和“優雅”。它教會瞭我一種新的看待世界的方式，一種更加開放和包容的態度。

評分☆☆☆☆☆

《相對論：時空的奇幻漂流》這本書，簡直就是一場思維的盛宴。從狹義相對論到廣義相對論，作者用一種極其引人入勝的方式，將愛因斯坦那些改變瞭我們對時間、空間、質量和能量看法的革命性思想，一點一點地展現在讀者麵前。我以前總覺得時間是恒定不變的，但狹義相對論告訴我的“時間膨脹”和“長度收縮”，讓我對時間的本質産生瞭全新的理解。而廣義相對論更是將引力從一種神秘的力量，轉化為時空彎麯的錶現，這簡直是太酷瞭！書中對光速不變原理的深刻剖析，以及E=mc²這個耳熟能詳的公式背後所蘊含的巨大能量，都讓我對宇宙有瞭更深的敬畏。我尤其欣賞作者對廣義相對論中的“等效原理”的解釋，它如何將引力與加速運動聯係起來，以及由此推導齣的光綫在引力場中會彎麯等驚人結論。閱讀這本書，讓我感覺自己像是搭乘著一艘宇宙飛船，在時間和空間構成的奇幻畫布上進行一次激動人心的探索。它不僅僅是知識的傳遞，更是一種對宇宙觀的重塑，讓我對現實的理解邁上瞭一個全新的颱階。

評分☆☆☆☆☆

《宇宙的終極命運：從大爆炸到熵寂》這本書，我花瞭很多時間去消化，因為它觸及瞭物理學最宏大、也最令人著迷的議題——我們所處的宇宙，它的過去、現在和未來。作者並沒有急於給齣結論，而是循序漸進地引導讀者迴顧現代宇宙學的發展曆程，從哈勃觀測到的星係退行，到宇宙微波背景輻射的發現，再到暗物質和暗能量的提齣，每一個裏程碑式的發現都被詳細地闡述瞭其背後的科學意義和對我們理解宇宙的深遠影響。我特彆喜歡書中對各種宇宙學模型的對比分析，比如穩態模型、大爆炸模型以及更具爭議的循環宇宙模型，作者以一種客觀而又不失激情的筆調，呈現瞭科學傢們在構建宇宙圖景時所麵臨的挑戰和爭論，讓人感受到科學探索的麯摺與偉大。書中對宇宙膨脹的加速、宇宙的組成成分（包括那神秘的暗物質和暗能量）的討論，更是讓我大開眼界。我以前總覺得宇宙是靜態的，但這本書讓我看到瞭一個動態演化、充滿未知的龐大係統。而對於“熵寂”這個概念的探討，則帶著一絲哲學上的沉思，關於宇宙最終歸於死寂的可能性，以及生命存在的意義，在宏大的宇宙尺度下，顯得格外渺小卻又格外珍貴。這本書不僅僅是一本科學著作，更像是一次關於存在本身的哲學思辨。

評分☆☆☆☆☆

《弦理論的奇妙世界：萬物皆弦》這本書，給我帶來瞭前所未有的震撼。我一直對物理學的統一理論充滿好奇，而弦理論無疑是最具代錶性的候選者之一。作者以非常巧妙的方式，將一個極其復雜和抽象的理論，以一種易於理解的方式呈現給瞭讀者。從介紹微觀粒子的基本構成，到引入“弦”這一基本單元的概念，再到解釋弦理論如何能夠統一引力與其他基本力，作者的敘述邏輯清晰，過渡自然。我尤其佩服作者在解釋高維度時所使用的比喻和類比，雖然“額外維度”這個概念聽起來就十分超現實，但在作者的筆下，似乎有瞭一種可以觸摸的實在感。書中對M理論、超對稱性等關鍵概念的闡述，雖然涉及數學工具的復雜性，但作者通過通俗易懂的語言和圖示，讓即使沒有深厚物理學背景的讀者也能有所領悟。我瞭解到，弦理論不僅僅是數學上的構造，它還試圖解釋宇宙中的許多未解之謎，比如黑洞的熵，以及宇宙的早期演化。雖然這個理論目前還缺乏直接的實驗證據，但它所展現齣的數學優美性和解釋力，足以讓任何對物理學前沿感到好奇的人為之傾倒。閱讀這本書，感覺就像是在窺探宇宙最深層的奧秘，一種對未知世界探求的渴望被極大地激發瞭。

評分☆☆☆☆☆

《量子糾纏：超越經典思維的疆界》這本書，我是一口氣讀完的，期間無數次被作者那精妙的構思和嚴謹的邏輯所摺服。它深入淺齣地剖析瞭量子糾纏這一顛覆性的概念，從愛因斯坦的“幽靈般的超距作用”的睏惑，到貝爾不等式的實驗檢驗，再到如今量子通信和量子計算的曙光，每一個環節都如同精心打磨的寶石，閃耀著智慧的光芒。我尤其欣賞書中對不同實驗的詳細解讀，那些看似抽象的公式和原理，在作者的筆下變得生動形象，仿佛我就置身於實驗室，親眼見證著那些匪夷所思的現象發生。比如，對EPR佯謬的探討，作者並沒有止步於理論的陳述，而是花瞭相當大的篇幅去解析各種思想實驗的設計，以及後來的實際驗證，讓讀者能夠真切感受到科學傢們在探索未知過程中所經曆的思想碰撞和反復求索。此外，書中還探討瞭量子糾纏在信息科學領域的潛在應用，如量子密鑰分發和量子隱形傳態，這些前沿話題的引入，讓這本書不僅僅停留在對基礎物理學的介紹，更展現瞭其對未來的展望，極大地激發瞭我對物理學更深層次的興趣。閱讀這本書的過程，與其說是在學習知識，不如說是在進行一場智力上的探險，每一次翻頁都充滿瞭期待，每一次理解都帶來瞭深深的滿足感。