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圖解量子力學

圖解量子力學

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內容簡介

  量子力學,是二十世紀最重要的物理理論,也是最撲朔迷離的一門學問。它顛覆牛頓力學,和我們對事物的一般認知不同,但它卻能完美解釋許多古典力學無法說明的現象。本書透過擬人化的薛家小貓,以淺顯易懂的敘述方式、精彩的比喻,以及生動扼要的圖示,將量子力學裡最基礎、也最難充分掌握的概念一此講清楚、說明白。你將會發現微觀的世界竟是如此奇妙!

  除此之外,本書最後一章還介紹量子力學如何被運用,包括:在原子大小的範圍內作結構的控制,製造出臨界溫度高的超導體、兼具磁鐵與超導體等複合性質的新機能材料,以及有用的新元件;大幅提高硬碟儲存資訊密度;製造高速且容量大的記憶體;製造能同時並列執行許多計算的量子電腦;未來更可望製造出超高速電腦。

  量子力學豐富了我們的生活,卻也留下諸如原子彈的負面產物。如何好好利用這項利器,不能只倚賴科學家埋頭鑽研及其道德自律,而得靠全人類的睿智。第一步,就從「了解什麼是量子力學」開始!

本書特色

  以簡單易懂的文字,清楚的圖解,說明深奧的量子力學知識。

作者簡介

椎木一夫

  1971年取得慶應大學工學碩士後,同年,進入日立製作所中央研究所(The Central Research Laboratory of Hitachi, Ltd.)從事研究工作。取得慶應大學工學博士後,於1993年受聘為慶應大學理工學院副教授,次年便升任教授。著作有《給工學院學生的量子力學》等書。

譯者簡介

朱麗真

  自由工作者,輔仁大學化學系畢業,日本筑波大學環境科學研究所碩士。喜歡工作、旅行、登山。日文是年輕困頓時的一條線索,沿路走來意外發現許多生命裡的可能性,是到目前為止所做過最好的投資。

 

目錄

前言

第一章 不問Why,問How
1.從日常世界進入量子力學的世界
2.古典力學的勝利
3.電與磁
4.把牛頓力學踢到一邊去
5.不問Why,問How,然後是What
專欄1:量子力學的價值觀

第二章 先來看光的問題
1.古典力學的破綻來自光的問題
2.量子力學--開始是產官學界的共同計畫?
3.黑體輻射問題
4.何謂波?
5.光是粒子嗎?
專欄2:發掘的才能

第三章 波與粒子的二元性
1.光是波,也是粒子
2.自然界的借貸也有基本單位
3.數位世界--量子是什麼?
4.普朗克假設的意義
5.貨幣的單位就是普朗克常數
專欄3:創造性的工作需要水平思考法

第四章 量子力學家族
1.何謂電子?
2.德布羅意的逆向思考
3.電子是粒子,也是波
4.量子力學家族的名字裡都有「on」
5.如何同時表現出是粒子,也是波的性質?
專欄4:物理學與音樂

第五章 直覺的波動力學
1.薛丁格方程式
2.波動函數的值的平方代表什麼意思?
3.波動函數的解釋
4.波包的縮併
5.測量問題的解答
專欄5:隱變數

第六章 量子力學的奇幻世界
1.兩個量不可置換
2.何謂算符?
3.進退兩難的測不準原理
4.攝氏零下273度的零點振動
5.神奇的穿隧效應
專欄6:分析性的思考

第七章 悖論
1.薛丁格的災難∕愛因斯坦的抵抗
2.薛丁格的貓
3.平行的世界
4.量子力學式的「扭曲」方法
5.量子國的犯人
專欄7:魏格納的友人

第八章 電腦應用了矩陣力學
1.薛丁格王國與波耳聯邦的戰爭
2.何謂矩陣?
3.矩陣力學
4.電腦很懂矩陣
5.包矢+括矢=一個完整的括弧
專欄8:物理學家與數學家

第九章 粒子不可分辨
1.不可分辨性
2.電子計分板理論
3.如果無法分辨粒子的話……
4.玻色子與費米子
5.電子是費米子
專欄9:不可分辨性之謎

第十章 原子的世界
1.歡迎進入微觀世界
2.原子的結構
3.電子的住址
4.核分裂
5.核融合
專欄10:日本的原子彈研究

第十一章 相對論量子力學
1.四次元的世界
2.狄拉克方程式
3.驢子電子
4.基本粒子的世界
5.基本粒子家族
專欄11:磁單極子

第十二章 現代煉金術
1.現代煉金術
2.不可思議的超流體
3.超導現象
4.超導城市
5.磁矩
6.電晶體
7.電腦的機制
8.小型大容量硬碟
9.終極的記憶體--MRAM
10.約瑟夫森電腦
11.量子電腦
專欄12:許諾一個更美好的未來

索引

 

詳細資料

  • ISBN:9789862721612
  • 叢書系列:科學新視野
  • 規格:平裝 / 176頁 / 16k菊 / 14.8 x 21 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

前言
我是一隻貓,我的主人是叫做薛丁格的理論物理學家,所以人們又叫我薛家小貓。有些人不知道是太忙、還是太懶,也叫我薛小貓。算了,怎麼叫我都可以。我現在住在量子國裡,常常懷念躺在母親溫暖懷抱中聽到的古典力學的故事,像是……

咦?大家比較有興趣我現在待的這個國家的故事?可是在那之前,先聽我講一些以前的故事吧。

我會到這個國家,是因為遇到了普朗克先生。那是一百年前的事囉。那天他從鼓風爐附近的舊建築走出來,一邊逗著我口中一邊念念有詞地說,「還是搞不懂光子啊」。

沒想到他的這句話在後來引發了很大的影響,讓我踏上了遠赴量子國的旅程。

量子國是一個不可思議的地方。我最喜歡吃鯖魚了,主人每天都會為我買兩條魚,我都是吃得精光。但是早餐吃一條魚嫌不飽,吃兩條又消化不良。量子國裡,似乎不賣1.7條魚。母親說以前還有賣1.7條魚的小販,所以數位世界還真是傷腦筋啊。

有一天發生了這樣的一件事。我跳上一堵磚牆,並朝主人房間開了小縫的窗戶跳了過去,沒想到我真的穿過了不可能穿過的細縫進到主人房裡。原來我是貓也是波啊。

又有一天我出門散步,發現就在稍早還玩在一起的光子正坐在公園的長椅上。她將我抱起放在膝上,安靜地摸著我的頭。我舒服的微閉眼睛、輕輕抬起頭,就看到光子從遠處走來。玻色家的小孩都長一個模樣,完全分不出誰是誰,實在令人困擾。

在這個國家連做的夢都很奇怪喲。我總夢到遠方還有一個我,就像照鏡子一樣,我舉起右手,對方也會舉起左手,靠近看,就感覺有一股怪力要拉著我更靠近。還來不及問,「你是誰?」「我是反薛小貓」的對話,我們就合而為一,變成光,然後消失,接著我就醒了。

研究這個奇妙國家的我家主人很辛苦喔。

有一陣子我聽到前來探視生病主人的波耳先生與主人的對話,「波動函數表現的是實體,」我的主人這麼說,「別開玩笑了,波動函數表現的是機率,我們哥本哈根學派的人都這麼認為。」波耳先生說。然後蹲坐在病房角落打瞌睡的我,突然就被主人一把拎起放進了一個箱子裡。

他們要做猜測箱子打開時我是生是死的實驗。波耳先生說箱子打開的瞬間,我會是半生半死的狀態,我家主人則爭辯說不可能有那種狀態。最可憐的就是我了,他們都不在乎我的感受。不過多虧了這個實驗讓我的名氣大增。

雖然不可思議的事情一籮筐,但是我在量子國裡可是過得很舒適,還打算待久一點。那麼,就讓我來為您介紹這個國家吧!

薛小貓的代言人 椎木一夫

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