內容簡介
本書以各種不可思議的量子現象為主線，以物理學家們所做的各種令人驚奇的實驗為脈絡，循序漸進地介紹了人類探索量子世界的整個過程。作為一本科普讀物，本書涵蓋了波粒二象性、疊加態、機率幅、糾纏態、隧道效應、電子云、超流體、量子真空漲落、費曼圖、超弦理論等量子力學中引人入勝的大部分內容，也介紹了掃描隧道顯微鏡、量子計算機、量子隱形傳態等量子工程技術，同時還把相關的歷史趣事穿插其中。另外，書中還介紹了一些與量子物理相關的粒子物理、相對論、宇宙學等內容，其中就包括了目前更前沿的領域，如反物質、希格斯粒子、暗物質、平行宇宙，以及引力波等。
圖書目錄
1光的本性之爭：光是粒子還是波？001
1.1惠更斯的波動學說001
1.2牛頓的粒子學說002
1.3楊氏雙縫干涉實驗003
1.4泊松的烏龍球004
1.5光就是電磁波006
2電磁波能量謎團：能量竟然不連續？007
2.1黑體輻射謎團007
2.2光電效應謎團009
2.3原子光譜謎團010
2.4石破天驚的量子化假設011
3量子化與連續性之辯014
3.1芝諾悖論：你能追上烏龜嗎？014
3.2玄而又玄的無窮015
3.3時空是量子化的017
3.4運動是連續的嗎？017
3.5量子化才是世界的本質018
4光的波粒二象性020
4.1愛因斯坦的光子理論020
4.2光子理論是牛頓粒子論的回馬槍嗎？022
4.3原子能量量子化與原子光譜024
4.4量子理論與光的本性026
5愛因斯坦的疑問：什麼是光子？028
5.1光與電磁波：剪不斷理還亂028
5.2波動光學與量子光學：為什麼有兩種？030
5.3光的偏振：光子也會思考嗎？031
5.4光速不變：相對中的絕對034
5.5靜止質量為零：有還是沒有？035
6實物粒子的波粒二象性038
6.1德布羅意的驚人假設038
6.2實物粒子波動性的觀察041
6.3實物粒子的雙縫干涉實驗042
6.4德布羅意波的套用045
7量子力學的建立047
7.1薛丁格的波動力學047
7.2機率構成的物質波049
7.3玻爾的對應原理051
7.4海森堡的矩陣力學052
7.5量子力學正式建立054
7.6機率論與決定論的爭論：上帝擲骰子嗎？056
8單個粒子的波粒二象性059
8.1單個電子的雙縫干涉實驗059
8.2機率波與機率幅061
8.3觀察電子的軌跡065
8.4跟人類捉迷藏的電子067
9量子力學正統解釋：哥本哈根解釋068
9.1不確定原理068
9.2互補原理070
9.3疊加態：人為測量竟如此重要？072
9.4波函式坍縮076
附錄量子計算機077
10神奇的量子隧道效應079
10.1隧道效應：穿牆而過不是夢079
10.2掃描隧道顯微鏡081
11獨闢蹊徑的路徑積分084
11.1路徑積分：所有路徑求和084
11.2路徑積分對雙縫實驗的解釋086
11.3路徑積分的廣泛套用088
11.4費曼圖：物理學家的看圖說話089
12堅持決定論的隱變數理論093
12.1德布羅意的導波理論093
12.2玻姆的量子勢理論095
13量子力學的其他解釋098
13.1意識論：我思故我在？098
13.2熱力學不可逆過程099
13.3退相干理論100
13.4GRW理論101
13.5多世界理論：人人都能創造平行宇宙102
14人類和光子的博弈106
14.1單光子偏振實驗106
14.2單光子廣角干涉實驗108
14.3單光子延遲選擇實驗110
14.4量子擦除實驗113
15幽靈般的超距作用：糾纏態之謎115
15.1玻爾與愛因斯坦過招115
15.2EPR佯謬：糾纏態登場119
15.3糾纏態的實驗證明120
15.4GHZ三粒子糾纏124
15.5量子隱形傳態:超空間傳送能實現嗎？125
16原子內部的世界128
16.1古人的物質組成觀點128
16.2原子論的勝利129
16.3原子還不是最小130
16.4原子內部結構132
16.5原子結構的初期模型134
16.6電子云：電子在哪兒？136
16.7電子云節面之謎139
16.8電子的自旋140
16.9電子自旋之謎142
17組成世界的基本粒子145
17.1物質的鏡像：反物質145
17.2宇宙隱形人：中微子148
17.3世界的基石：夸克149
17.4世界的基石：輕子152
17.5四種基本力和力的傳遞粒子153
17.6上帝粒子：希格斯粒子156
17.7標準模型157
附錄高速粒子對狹義相對論的檢驗158
18巨觀量子現象：玻色–愛因斯坦凝聚161
18.1費米子與玻色子161
18.2泡利不相容原理163
18.3玻色.愛因斯坦凝聚165
18.4液氦超流現象168
19量子場論171
19.1場與粒子的統一171
19.2粒子的產生與轉化172
19.3真空里隱藏的奧秘174
19.4再析費曼圖：時間能倒流嗎？177
19.5量子電動力學：精確度驚人的預測180
19.6量子色動力學：夸克禁閉182
20超弦理論：萬物至理？183
20.1統一理論的探索183
20.2宇宙的琴弦：超弦理論185
20.3M理論：終極理論？188
20.4平行宇宙190
附錄是否存在交叉宇宙？191
21宇宙大爆炸193
21.1膨脹的宇宙193
21.2廣義相對論與宇宙學196
21.3宇宙理論的發展199
21.4宇宙的演化202
21.5恆星的演化204
21.6暗物質與暗能量之謎208
21.7時空的顫抖：引力波210
後記215
參考文獻217
誰要是不為量子理論感到震驚，那就是因為他還不了解量子理論。
——尼爾斯·玻爾
我想我可以相當有把握地說，沒有人能理解量子力學。
——理察·費曼
