基本信息
作者：（美）福特 著，王菲 譯
量子世界叢書名：外研社•哈佛科學人文譯叢
出版社：外語教學與研究出版社
ISBN：9787560079776
架時間：2009-1-20
出版日期：2008年12月
開本：16開
頁碼：233
版次：1
所屬分類：物理>總論>量子物理學
簡介
《量子世界》將原子、原子核以及基本粒子的奇特規律精彩地呈現在我們面前，展示了亞原子世界的盎然意趣和物理學研究領域的勃勃生機。貫穿於《量子世界》的眾多“偉大思想”可以幫助你構建對於亞原子世界的思考。比如在這些思想中，量子化的思想——即認為自然界是不連續的，或者說顆粒性的思想，不僅認為物質本身源於微小顆粒——基本粒子——而且認為其變化也是不連續的。一個原子不能連續獲得或者失去能量，其能量總是突然發生很大的變化（相對於原子尺度的大）。這種不連續性所對應的就是我們熟知的“量子躍遷”。譯者簡介
王菲，男，美國德克薩斯大學（Austin）博士後，北京理工大學物理系副教授。研究方向原子與分子物理。主持和參與多項國家自然科學基金及教育部博士點基金項目，曾獲北京市優秀青年科技論文獎勵，並於2008年榮獲教育部霍英東優秀青年教師獎。
媒體評論
這是一位經驗豐富的嚮導，他用清晰而簡潔的筆觸向我們展示了奇異的量子世界。—巴洛《自然界中的常數》的作者這是一本非常受人歡迎的書。福特是一位極具天賦的教師。他以濃厚的興趣致力於向學生和普通大眾闡明和傳播科學。他的論述深刻透徹。並且善於將抽象晦澀的概念解釋得通俗易懂。——萊德曼1988年諾貝爾物理學獎獲得者
書摘
第一章表面之下
敲敲木頭，感覺很堅固，因為木頭是固體，但是如果探求更深層次的結構，你將面對一個全新的世界。在以往的學習中你或許已經知道固體物質是由大量原子組成的，並且原子內大部分空間都是空蕩蕩的。實際上，原子的中空就如同螺鏇槳葉片鏇轉時形成的盤面一樣。對於小而快的物體來說，穿過一個原子或者一個鏇轉的螺鏇槳是很容易的，但是對於大而慢的物體，想要穿過就不大可能了。大量的測量告訴我們，原子非常小。但是對於某些科學家來說，原子又是非常巨大的。這些科學家——核物理和粒子物理學家——關心的是比原子還小很多甚至比位於原子中心的微小原子核還小的空間中所發生的事情。我們把他們研究的範疇稱為亞原子世界。這正是我們想在這本書中所探究的世界。
作者感言
量子世界量子物理是描述微小世界——即原子和亞原子領域的物理學，它不同於描述我們所熟悉的日常世界的“經典物理”學。經典物理與我們的常識是一致的，而這些常識又是基於我們的感覺的。量子物理則不同，它違背常識。
經典物理經過17世紀、18世紀以及19世紀的發展，在解釋我們能夠直接感知的自然界方面取得了巨大的成功，如：行星的運動；電的產生、傳輸和使用；內燃機和蒸汽機的做功機理以及許許多多其他的現象。但是當20世紀的科學家們更進一步探索更深層次的原子和原子核世界的時候，他們發現了經典物理的局限。在這些全新的領域，經典物理不適用，需要提出一種——或者至少一個——新的理論，這個理論就是量子論（以及愛因斯坦的相對論）。
常識曾被人們試圖套用於小尺度的世界，但事實證明這並不可行。我們所謂的常識——對於自然界中物質運動方式的期望——終究是基於我們的直接感知。因此，當我們對於我們感知世界範圍之外的領域進行考察時，發現其規則有所不同，或許我們本就不該對此感到驚訝。
貫穿於《量子世界》的眾多“偉大思想”可以幫助你構建對於亞原子世界的思考。比如在這些思想中，量子化的思想——即認為自然界是不連續的，或者說顆粒性的思想，不僅認為物質本身源於微小顆粒——基本粒子——而且認為其變化也是不連續的。一個原子不能連續獲得或者失去能量，其能量總是突然發生很大的變化（相對於原子尺度的大）。這種不連續性所對應的就是我們熟知的“量子躍遷”。
作為最能清晰體現量子世界規則的物質，基本粒子在本書中扮演著非常重要的角色。因此我介紹並描述了眾多粒子，不過並沒有過多涉及粒子本身，而是意在通過它們認識量子世界的奇特和“怪異”。比如通過粒子闡明其他“偉大思想”：粒子湮滅和產生所涉及的所有基本相互作用。即對我們每個人而言，每秒鐘數十億粒子在基本相互作用之下出現和消失，或者嚴格地說產生和湮滅，這確實是一種令人震撼的思想。當你注視著一位朋友時，被稱為光子的光的粒子以它的運動方式（亦即以光速）從你朋友的面龐飛向你的眼睛。每個光子，一旦抵達你的眼睛就立即被毀滅，它將能量傳遞給一個分子，並打出一個處在某一運動狀態的電子，同時產生一個處在另一運動狀態的電子。能量以此方式無休無止、無窮無盡地從一處轉移到另一處。
眾多“偉大思想”中最為著名的莫過於不確定關係，即自然界對於某些可測量的量設定了精確極限，人類再精巧睿智的設計也無法突破這一極限，這是量子世界的內在性質。
其他“偉大思想”還有波粒二象性，即自然界的物質既具有波動性，又具有粒子性。這直接導致一個令人驚奇的結論：粒子像光波和水波一樣可以產生干涉圖樣。
還有一個“偉大思想”（我在此需要提及的最後一個思想）是態疊加原理。態疊加原理指出粒子或者粒子系可以同時處於兩個甚至更多的運動狀態。這就好比你可以開著車同時向北和向東行駛，或者同時穿過兩條隧道。這是使得量子世界變得如此“怪異”的思想之一，並且尤其困擾著愛因斯坦，他認為這一思想完全背離常識，並且決不接受以此作為亞原子物理的終極解釋。
時至今日，量子物理依然我行我素，經受著每個試驗的考驗，但是即便是那些驚異於量子物理所取得的巨大成功，並且毫不質疑其有效性的人們，也不得不承認它很可能並不是終極理論。或許21世紀人們會在更深層次揭示出尚不為人知的理論。
與此同時，我希望這本《量子世界》能夠幫助你了解這一不同尋常的理論，掌握這一基礎性的、並能最終解釋我們周圍世界一切現象的理論。
量子力學書籍
| 量子力學是描寫微觀物質的一個物理學理論，與相對論一起被認為是現代物理學的兩大基本支柱，許多物理學理論和科學如原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學以及其它相關的學科都是以量子力學為基礎。 |
