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品牌图书
仰望量子群星——20世纪量子力学发展史
浙江教育出版社
作 者: 魏凤文 高新红   出版时间:2016-03
ISBN:9787553643113
开本尺寸: 16开
定 价:78.00元
印 次: 1
编辑推荐
20 世纪的物理学发生了翻天覆地的变化,它不仅改变了物理学的整体面貌,也促进了相关学科的大发展。量子力学与相对论理论一起,成为近代物理学的两大支柱,它的新概念和新理论也深度影响着其他相关学科,使固体物理、生物物理、物理化学、核物理、天体物理甚至宇宙学等领域都取得了革命性的进展。
这一学科由众多耀眼的群星共同撑起,其创建与发展跨越了整整一个世纪。在历史的沧桑之中,群星荟萃,以玻尔、玻恩、薛定谔、泡利、海森堡、狄拉克、惠勒、费曼、诺依曼、贝尔、阿斯佩等为代表的众位大师,他们各放异彩,构成了密不可分的整体。
如今,这些大师绝大部分已经去世,但是,只要你是一位认真、严肃并珍重历史的人,一定能从这些人物和他们的事迹中捕捉到使人感到津津有味并发人深省的东西。它们使你怀着深深的敬意,不自觉地被这些人和事所触动。
目录
第一章 玻尔——原子量子论的开创者,量子力学的哲学与对话大师
曼彻斯特之行
揭开原子的量子秘密
关于原子谱线研究
原子量子论三部曲
对玻尔原子量子论的反响
玻尔原子模型的修正
元素周期性的研究
玻尔研究所
玻尔的国际影响
玻尔的研究方法
获诺贝尔奖
关于互补性原理的思考
互补性原理
与薛定谔就两种量子力学的对话
第五届索尔维物理大会与巴黎大会
玻尔与爱因斯坦的第一次对话
玻尔与爱因斯坦的第二次对话——爱因斯坦的光盒子
原子核研究
玻尔与爱因斯坦的第三次对话——EPR理论
救援行动与逃亡
加速器与核裂变研究
海森堡造访研究所
回到研究所
丹麦之子

第二章 玻恩——确定性世界的终结者
青少年时期
进入布雷斯劳大学
初到哥丁根
遭遇克莱因
再次遭遇克莱因
晶体点阵结构研究
婚姻与宗教
93 宣言 与爱因斯坦的友谊
从法兰克福到哥丁根
玻尔理论与非连续性的突破
量子力学的突破性进展
薛定谔波动力学的问世
波函数的几率诠释
“确定论”的终结与“因果律”
疯狂的小镇
玻恩与奥本海默
哥本哈根学派的亮相
婚姻危机与玛丽娅•葛培特
离开哥丁根
从“丛林课堂”到剑桥
未知的未来
在爱丁堡大学
迟到的诺贝尔奖

第三章 薛定谔——波动力学理论的创建者
青少年时期
进入维也纳大学
早期研究
初探广义相对论与色彩学研究
苏黎世,早期原子量子论研究
关于波动性的思考
波动力学的创立
破解矩阵力学与波动力学的关系
洛伦兹的反应
与同行的交流
与玻尔之争
访问美国
在柏林
纳粹与科学
在牛津
格拉茨事件
逃出奥地利
来到都柏林
波函数的统计性诠释、“坍缩”与“薛定谔猫”
统一场理论研究
哲学思考及著作
什么是生命
永不止息

第四章 泡利——不相容原理之父
男孩子的物理学
复杂的身世
来到慕尼黑
恩师索末菲
令人倒霉的磁性
来到哥丁根
上帝的鞭子
恼人的“反常塞曼效应”
不相容原理的建立
泡利与海森堡
批评者泡利
关于电子自旋
苏黎世时期
中微子概念的提出
赴美
寂寞的研究者
获诺贝尔奖
病逝

第五章 海森堡——不确定性原理的发现者
一个喜欢音乐和数学的少年
动荡中的抉择
研究生之父——索末菲
海森堡模型
“成功优于手段”
量子三角
矩阵力学的诞生
两种量子力学之争
不确定性原理
与玻尔之争 互补性原理
美国之行
莱比锡理论物理研究所
量子电子场、铁磁性研究
无限大诘难与空间点阵结构的设想
核结构与核力的研究
纳粹风暴
获诺贝尔奖 第二轮大清洗运动
“德国物理学”运动 海森堡—盖革—维恩请愿书
索末菲继承人之争
宇宙射线研究
海森堡事件
海森堡事件的调查
核武器研究 铀俱乐部
哥本哈根之行
“ε-行动” 战后归来
战后研究 宇宙方程
晚年

第六章 狄拉克——谨言少语的量子力学独行侠
一位拘谨少言的人
冷酷的童年
大学
改变命运的数学课
初到剑桥
“第一飞人”
投身量子力学
正则变换与狄拉克方程
大萧条中的局外人 对正电子的预言
埃伦费斯特之死
对美的追求
教学与著作均如其人
年轻的卢卡斯教授与诺贝尔奖得主
独有的“三栖”特征
恼人的“无限大困难”
婚姻与友情
晚年

第七章 量子力学第三代大师——关于“叠加态”“纠缠态”的研究与“量子真实”
历史的回顾
光和物质的奇异性质——光子光学新说
杨氏双缝和“薛定谔猫”
量子叠加态的坍缩——对猫实验和双缝实验的解释
“惠勒猫”——“延迟选择”实验
阿斯佩的延迟实验与玻尔的互补原理
玻姆的量子纠缠态研究
贝尔及贝尔定理
西姆尼、霍恩、克劳瑟与EPR
阿斯佩等人的量子纠缠态实验
量子纠缠态的其他实验
量子遥传学与密码学研究
诺依曼与量子力学体系研究
多重宇宙诠释
量子真实
不同的声音
作者简介
魏凤文 女,1938年11月生于北京,退休后长期旅居国外。曾是首都师范大学教授、硕士生导师、全国高校电磁学研究会常务理事。曾长期从事普通物理和理论物理教学,也曾从事光学科研。曾发表表面增强拉曼散射(SERS)科研论文两篇、有关教学科研论文十余篇,主要著作有《时空物理纵横》《广义相对论基础》《20世纪物理学史》《当代物理学进展》等。

高新红 女,1971年生于北京。首都师范大学物理系讲师。主要从事大学物理教学和研究。发表论文《电磁学教学中形象思维能力研究》《运用多元智能理论改进教法》等。著作有《物理演示实验集锦》。
内容简介

在自然科学中,量子力学不同于爱因斯坦相对论、牛顿力学、麦克斯韦电磁理论、摩尔根遗传学、达尔文进化论,由于参与人数之多、跨越时间之长,创建之艰辛、给自然科学带来的冲击之大与变革之深,使它成为一门极其独特的学科。

    这一学科由众多耀眼的群星共同撑起,其创建与发展更跨越整整一个世纪。在事业的辉煌与历史的沧桑之中,各位大师群星荟萃,各放异彩,构成密不可分的整体。

    本书以玻尔、玻恩、薛定谔、泡利、海森堡、狄拉克、贝尔等三代量子力学大师为线索,介绍了他们的学术成就与研究方法,在学术质疑、诘难与争辩中的物理对话,学术思想,人物的性格与人格,社会动荡中的境遇,成功与失败,以及他们的内心的冲突、友情、亲情与师生情谊。

    本书还记录了20世纪量子力学的萌发、创建与发展的过程。这一过程根植于欧洲的自然哲学,得益于数学的思维模式与逻辑运用,此外,教育体制的宽松、学术的自由、频繁的交流、严谨的学风与社会的人文精神都促成了这一学科的发展。

    量子力学的创建与发展,发生在频繁的战乱中。各位大师的学术生涯伴随着经济萧条与纳粹迫害,清贫生活与流离失所,疾病困扰与饥饿灾荒,不完全是成功与壮举、热闹和辉煌,相反,既有挫折与失败,也有内心纠缠不清的忧郁与孤独,但以荣誉、责任、勇气和自律为品性的高贵,对社会、对人类、对科学、对事业的担当精神,成就了这些量子力学大师对科学的纯真追求。

    本书的史料直接来自二十几部外文著作,像任何一部科学史书籍那样,本书也有一个重要的宗旨,它所携带的历史性、科学性与文化性的信息首先应是真实的,为了给出真实性的交待,本书清楚地注明了全部资料的来源和原始出处。

 


文摘
1935 年,薛定谔发表《论量子力学现状》一文。在这篇论文中,他提出了一个著名的猫实验,后来被称作“薛定谔猫”。这个实验的提出,一方面是为了给爱因斯坦等人的EPR理论助威,一方面是为了反对哥本哈根学派关于量子叠加态与波函数的“坍缩”概念。
根据哥本哈根学派对量子理论的诠释,在没经测量前,一个粒子有可能处于各种可能状态,它的状态是各种可能状态的叠加,因而总状态是模糊不清的。比如放射性元素,虽然在总量上,元素原子的半衰期是个确定值,但是作为一个放射性原子,它的衰变却是一个随机的状态,也就是在此时刻这个原子衰变不衰变,何时衰变,完全是几率性的,无法确定一定的时间。其结果是,只要没有观察,它便处于衰变和不衰变的叠加状态;只有测量时,它才随机地选择一种状态,或是衰变或是不衰变。为了反驳哥本哈根学派的这种说法,薛定谔想出了一个关于猫的假想实验。
薛定谔设想有一个封闭的箱子,不开箱子盖,里面发生什么外面都不知道,而且外面发生什么里面也不知道。如图所示,箱子里放入一只猫,里面有食物、有一瓶毒药,瓶上悬着一只铁锤,铁锤联通一个电子开关,而电子开关又受到放射性原子控制。如果原子发生衰变,所放出的α粒子就会触动电子开关,铁锤下落,击碎毒药瓶,猫就会被毒死。假如没有原子衰变,这只猫就是活的。现在,由于原子是否衰变处于几率状态,猫也将处于不死不活、半死半活的两种本征态,或者说是两种状态的叠加态。只有打开箱子的那一瞬间,才能确定它是死的还是活的,不开箱子,将永远不能确定这只猫是死还是活。按照哥本哈根学派的说法,打开箱子之后,猫的两种叠加态立即“坍缩”为一种本征态。
这个奇特的结果与我们的日常经验完全相违,薛定谔挖苦说:“按照量子力学的解释,箱中的猫处于死与活的叠加态,也就是既是死的,也是活的,等打开箱子一瞬,才能决定它是死还是活(请注意,不是发现,而是决定),仅看一眼,就足以叫它致命!当打开箱子盖时,叠加态结束,我们才能知道猫的确定态,或死,或活,岂有此理!哥本哈根学派说状态‘坍缩’,至于如何‘坍缩’、为什么‘坍缩’,他们根本也说不出来。”
正如玻尔所说,“如果谁要是第一次听到量子理论而不感到困惑,那他一定是没有听懂。”薛定谔猫就是诸多量子理论的困惑之一。薛定谔这个理想实验的高明之处就在于他把宏观和微观机制结合在一个实验里,目的就是想从宏观世界的经验来否定微观的量子叠加态一说。这个实验也曾困惑了剑桥卢卡斯教授牛顿席位的继承人、爱因斯坦之后物理学界公认的第一盟主斯蒂芬•霍金(Stephen Hawking)。他说,如果物理学还有什么叫他烦恼的话,那就是薛定谔猫,“谁要再跟我提起薛定谔的那只该死的猫,我就去拿枪”!
这的确是一个大问题,它要求波函数的突然“坍缩”,然而,现在所有的物理定律,包括量子力学规律中,没有一个公式能导出“坍缩”,也没有一个规律可以描述它。物理界普遍接受了哥本哈根的这个解释,所付出的代价就是违反了薛定谔方程,难怪薛定谔这么耿耿于怀。