《人人都该懂的量子力学》

2 3 版权信息 书名：人人都该懂的量子力学 作者：【英】阿拉斯泰尔·雷（Alastair Rae） 译者：傅婧瑛 出版社：浙江教育出版社.湛庐 出版时间：2023年01月 ISBN：9787572251597 字数：165千字 版权所有·侵权必究 4 前言 了解日常中的量子力学 2005年是世界物理年（World Year of Physics），是对爱因斯坦于 1905年相继发表的三篇划时代论文的100周年纪念。这三篇论文中，最 有名的应该是第三篇，因为他在这篇文章中提出了举世闻名的相对论， 而第二篇则为“物质由原子构成”这一在当时存在争议的观点提供了明确 的证据。这两篇论文都对20世纪及之后的物理学发展产生了深远影响， 然而，真正带领我们走进量子力学时代的，却是爱因斯坦的第一篇论文 (1)。 在这篇论文中，爱因斯坦论述了自己不久前做的一些实验。虽然在 很多情况下光被人们认为是以波的形式传播的，但爱因斯坦却在论文中 表示，量子（quantum）是指在光束中以波包形式传播的能量。这个明 显的悖论引出了波粒二象性（wave-particle duality）概念，并最终引出 了著名的或者说“臭名昭著”的“薛定谔的猫”理论。我写作《人人都该懂 的量子力学》这本书的目的，就是想向读者介绍量子力学领域具有代表 性的一些成果和重大突破。 虽然书中包含了一部分解释物质如何以原子及更小形式运动的内 容，但我们的重点还是会放在解释日常生活中的量子力学现象上。很多 人并没有意识到，许多现代科技都有着明确的量子力学基础。例如，驱 动计算机运转的硅芯片内部的运行机制，以及电流能够通过金属线传导 却无法通过绝缘体传导这种现象背后，都包含着量子力学原理。多年 来，人们一直担心现代科技会对环境造成不良的影响，尤其是大量二氧 化碳排放到地球大气中后导致的全球变暖现象。这种温室效应实际上也 是量子力学的一种表现形式，而科学家们正在研究环保技术与之对抗。 我们在书里讨论了这些现象，也讨论了量子力学在超导性 （superconductivity）材料和信息技术中的应用。在本书的最后部分，我 们阐述了量子力学所涉及的一些哲学思考。 量子力学是公认的极度复杂且难以理解的学科，人们普遍认为，一 5 个人只有相当聪明且精通高等数学，才能理解量子力学。然而，量子力 学并不是火箭科学（rocket science）。我们可以利用波粒二象性的概 念，在不需要掌握太多数学知识，或者说不需要具备任何高等数学能力 的前提下，就能理解很多重要的量子力学概念。因此，本书基本不包含 高等数学的内容，不过对于一些观点，我们会用数学专栏做出补充说 明。我们只会用到基础的数学知识，这些都是很多读者上学时......