量子通史

[英]吉姆·巴戈特(Jim Baggott)

出版时间

2020-02-29

ISBN

9787521713084

评分

★★★★★
书籍介绍

19、20世纪之交,经典物理学大厦看起来依旧坚不可摧。20世纪伊始,量子理论的种子悄然萌发,以破竹之势迅猛发展,在接下来的几十年里倾覆了几个世纪以来构建的经典世界图景,重塑了我们的科学观和世界观。我们今天对世界本质的认知,几乎都源自这一理论;我们今天应用的很多高新科技,也都以这一理论为基石。量子理论与我们每个现代人都息息相关。

从1900年的黑体辐射实验,到21世纪初CERN大型强子对撞机发现新的量子现象,量子理论经历了波澜壮阔、异彩纷呈的一百年,逐渐演变成现代物理学最重要、也最成功的理论之一,其诡谲令人发狂,其完美又令人神往。本书就带我们开启这段跨越百年的非凡旅程,以时间和地点为锚定,划分7大主题40个关键节点,追溯量子假说、哥本哈根诠释、玻尔-爱因斯坦论战、量子场论、标准模型、阿斯派克特实验、超弦革命等震古烁今的大事件,遍览普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森伯、薛定谔、费曼、杨振宁、霍金等闻名遐迩的物理学家如何在困惑与危机中重构新理论,一步一步攀上物理学之巅。

吉姆·巴戈特拥有20多年的科学研究和写作经验,他以严谨的数理思维、精湛的写作手法,全面呈现量子理论从无到有的整个历史,生动讲述坎坷与荣光交织的传奇轶事。他带我们亲临第一现场,与顶尖物理学家并肩而行,与“上帝”般的理论深度碰撞,用一次次的论证、实验和交战,定义量子物理学的黄金时代。

作为牛津科学里程碑书系之一,《量子通史》是我们了解21世纪前沿物理学动向的奠基之作。它凝聚了物理学史上的伟大思想,塑造并改变着我们理解世界的方式。

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【编辑推荐】

1.现代人都要懂的量子物理通识课,21世纪每个人都应有的知识标配。量子理论是21世纪最受关注的科学话题,它不仅颠覆和重建了人的世界观,也主宰了新的前沿科技动向,量子隧道、量子计算机、5G、量子通信……已然要将我们包围其中!了解量子物理,不仅让你轻松看懂科幻电影,还能解锁黑科技、新技能,拥有领先于人的快乐感。

2.全面梳理波澜壮阔的量子物理百年史,生动讲述伟大物理学家的传奇轶事。在这里,你会看到爱因斯坦E=MC2、波粒二象性、薛定谔的猫、黑洞辐射等理论的诞生过程,也会看到普朗克、爱因斯坦、玻尔、海森伯、薛定谔、杨振宁、霍金等物理学家之间如何争奇斗艳,探索复杂理论背后的思维故事,见证开尔文勋爵所说的“乌云”绽放成礼炮的绚烂时刻。不同于时下流行的框架式极简科普书,这本书在科学性和故事性之间达成了罕见的平衡,既有足够的理论深度,又妙趣无穷。

3.硬核定制量子年表,一分钟理清量子理论发展大事记。浓缩量子理论一百年发展的里程碑式事件,正面记录1900年到2010年来的40个重大事件,反面是标志性的第五届索尔维会议合照,展开就是一张大海报,有知识、有内涵、可观瞻。

4.《华尔街日报》《今日物理》《新科学家》《科克斯书评》《经济学人》《出版人周报》等权威期刊媒体盛赞,goodreads读者高分推荐,适合每个人阅读的量子物理读本。

5.“牛津科学里程碑”经典书系之一。了解前沿物理学动向,助益每个读者的知识拓展、思维跃升。

AI导读
核心看点
  • 梳理量子理论百年发展史,从黑体辐射到标准模型。
  • 详述玻尔与爱因斯坦等物理学家的论战与思想碰撞。
  • 以40个关键节点串联量子力学从诞生到成熟的过程。
适合谁读
  • 对量子物理历史及科学哲学感兴趣的科普爱好者。
  • 具备高中以上物理基础,希望深入理解量子理论的读者。
  • 想了解前沿科技背后理论基石的理工科学生或从业者。
读前提醒
  • 书中后半部分涉及场论与弦论,学术性增强,需耐心。
  • 建议配合科普视频辅助理解,降低阅读门槛。
  • 无需深究复杂公式,重点把握理论演进逻辑与人物故事。
读者共识
  • 脉络清晰史料详实,兼具科学严谨性与文学可读性。
  • 早期历史生动有趣,后期内容晦涩,对基础要求较高。
  • 虽非零基础入门首选,但作为量子发展史读物极佳。

本导读基于书籍简介、目录、原文摘录、短评和书评生成,不等同于全文精读。

精彩摘录
  • "1900年4月,开尔文在英国皇家研究院的演讲中说到,他认为在热和光的动力学理论上空,仍残存着两朵19世纪的“乌云”。 开尔文不鼓吹胜利主义,而是有先见之明。 此时,乌云仍在聚集,即将遮蔽天空。但没有人能准确地判断出,暴风雨将在哪儿降临。"
  • "量子力学令人印象深刻,但是内心有个声音告诉我,它不是实在之物。这个理论产生了很多成果,但是对于“老家伙”的秘密,我们几乎没有逼近一点点。我无论如何都确信他不掷骰子。"
  • "我永远都忘不了物理学界对立的两位泰斗走出大学基金会俱乐部时的场景:爱因斯坦高大威严,步履轻快,脸上还带着一丝嘲弄的微笑;波尔则小跑着跟在他旁边,显得非常激动······"
  • "1933年1月30日,阿道夫·希特勒就任德国总理。4月,国社党(纳粹党)政府制定法律,禁止犹太人担任政府职位,包括德国大学中的学术职位。当时,马克斯·普朗克是德皇威廉物理研究院的院长,颇得人心。他直接向希特勒发出呼吁,认为如果犹太科学家被迫移民海外,将会毁掉德国科学的未来。"
  • "我们就在这样一个山洞中,被禁锢着,能做的实验很有限,更糟的是,我们只能在相对低温的环境下研究物质,而在这个环境中对称性很容易自发残缺,因此自然既不简单,也不统一。我们无法走出这个山洞,但通过长时间努力观察洞壁上的影子,至少能够理解对称性的形状,即便是破缺的,它也是支配所有现象的确切规则,表现了外部世界的美"
  • "在这里,决定论问题浮现了出来。从量子力学的理论角度来看,在任何单个事件中,都没有一个量跟碰撞的后果存在因果关系。而在实验中,我们到目前为止,也没有理由相信原子的某些内在特性会导致碰撞产生特定的结果。我们是否应该心存希望,认为以后能够发现这些属性……并在单个事件中确定它们?或者我们应该相信理论和实验的一致(不可能为因果演变规定条件)是建立在这些条件不存在的基础之上的一种预设的和谐?我自己倾向于在原子世界中放弃决定论。但这是一个哲学问题,是物理学论证无法独自决定的。5"
  • "在经典力学中,对封闭系统状态(所有粒子的位置和速度)的认知,不论任何时刻都明确决定了系统的未来运动,这就是物理学中因果关系原理的表现形式……但除了这些因果律之外,经典物理学也总是利用某些统计学的方法。事实上,由于对初始状态从来就不可能百分之百的知晓,因此概率的存在是合理的。只要这种情况存在,统计方法就有可能或多或少暂时地得到利用。6 在经典物理学中我们之所以要使用概率,是因为对于大型复杂系统的状态,我们经常处于无知状态。一个很好的例子是玻尔兹曼使用统计方法来描述原子和分子气体的特性。在这种情况下,我们或许可以自信地认为,在微观层面上,对于经历一系列碰撞的每个粒子,因果关系和决定论是成立的,但我"
  • "“如果我们准确地知道现在,就可以预测未来。”这一点不是结论而是假设。即使是从原理上讲,我们也无法详细了解现在的一切细节。出于这个原因,我们所观察到的一切都是在丰富的可能性和对未来可能性的限定中的一种选择。由于量子理论的统计特征与所有认知的不精确性密切相关,人们可能会认为,在认知到的统计世界背后仍然隐藏着一个存在因果关系的“真实”世界。但是明确说来,对于我们,这种猜测似乎无法带来任何结果,也是毫无意义的。物理学应该只描述观察的相关性。人们可以用这种方式更好地表达事物真实的状态:因为所有实验都受量子力学定律的影响……因此,量子力学确定了因果关系的最终失败。"
作者简介
[英] 吉姆·巴戈特(Jim Baggott) 生于1957年,英国科学史作家。牛津大学化学物理学博士,牛津大学和斯坦福大学博士后,英国雷丁大学化学讲师。葛兰素史克科学作家奖和英国皇家化学学会授予的马洛奖章得主。 巴戈特从事过多年的学术研究工作,二十多年来一直专注于科学、哲学和历史类主题写作。著有《量子空间:通往万物理论的新途径》《希格斯:上帝粒子的提出与发现》《完美的对称:富勒烯的意外发现》《原子:物理学界的第一次大战和原子弹秘史,1939―1949》等书籍,并在《新科学人》《自然》等顶尖科学刊物上发表文章。 2013年,巴戈特在摩根·弗里曼主持的“穿越虫洞”科学系列节目中首次亮相,之后多次参与英国和美国科学广播节目的录制,致力于科学普及。
目录
前言
序言 乌云蔽空
第一章 作用量量子
1 平生最难事
2 奇迹之年

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用户评论
不用深究,大体了解了量子学的来龙去脉,也了解了物理最前沿的最新动态。
因为听马斯克提过几次量子力学,完全搞不懂,就好奇看看书,书也基本看不懂,b站找了课开听,也基本听不懂,但是还想继续了解下,哈哈哈[捂脸]
基本上不涉及群论的都还能跟上,所以准备看看群论入门去了。总体而言还是本科普,比较好的点有三个:时间梳理、思想实验的介绍和主要理论较为通俗的比喻。顺便补充一些大家喜闻乐见的科学史小故事。缺点大概就是缺乏数学推导过程(毕竟不是专业书籍)。不过也比较适合我这种业余选手……准备去看看最后提到的《物理学的困惑》这本书(可能要明年了)。
Jim Baggott不愧是牛津的化學物理PhD兼科普老手,這本書寫得太好了,文筆流暢,記錄的確確實實是量子物理的歷史。這本書最大的問題在於其精細程度:像我這種祇有高中物理背景的人,想要完全弄懂這本書,可能得細心讀上一個月。但就算是幾天的掃讀也讓人收穫頗豐。起初開始讀的時候,看到短評裡說高中知識不足以看懂,還稍微有些惴惴不安的感覺。但實際上,祇要肯稍微鑽研一下裡面的關鍵概念,初中的物理知識都已經綽綽有餘了。有一段時間沒有讀過這種挑戰性很強的書了,看來跳出自己的專業框子,放眼宇宙的基本原理,是真的非常重要。
关于标准模型的科普部分讲得很好,不过有不少编辑上的小问题读起来恼人
虽然很多内容不能读懂,但我觉得这本书足够有趣以至于让我有更多地去学习量子力学的冲动。
不懂
好很多
不能完全读懂但能做到如此详细全面的总结与注释真的显示了作者对于理论的精通。
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