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量子物理好學圖鑑:全面快速入門

量子物理好學圖鑑:全面快速入門

Simply Quantum Physics

  • 定價:500
  • 優惠價:79395
  • 優惠期限:2025年12月20日止
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內容簡介

★★ 給好學者的好學圖鑑 ★★
專為時間少的忙碌大人和學子設計,
大圖加上簡潔易懂的文字,全方位快速理解量子世界。

誰沒聽過「量子」?但誰真正懂得量子?
當紅的量子電腦和傳統電腦有何不同?
科幻情節裡三不五時提到的多重宇宙、量子纏結是真是假?
薛丁格那不知是死是活的貓,背後又有什麼道理?

  《量子物理好學圖鑑》這本強大的圖解指南,介紹近100個關鍵主題,從量子物理的起源、基礎理論談起,再到量子物理的現代應用、未來發展。二十世紀偉大的物理學家,如愛因斯坦、波耳、普朗克、薛丁格、費曼,以及現代物理著名理論,如弦論、不確定性原理、波粒二象性、反物質、量子場等等,全都涵蓋在內。還有你可能不知道的,現代生活中的應用科技,如美白去斑的紅寶石雷射、臺灣之光半導體產業、醫院 MRI 磁振造影,及能源聖盃核融合發電……也都奠基在量子物理之上!量子世界怪奇多樣,透過本書將可認識它的真實面貌!

專業精準推薦

  林秀豪|清華大學物理系教授:
  透過新穎的視角與豐富圖解,從原子到強子、電子、光子的粒子動物園,從雙狹縫到矽晶、磁浮、超導的量子科技,將艱深的量子理論化為引人入勝的知識旅程。這本量子圖鑑極具魅力,就像一盒圖文並茂的奇幻拼圖,讓你邊玩邊拼湊出量子世界的全貌。
 

作者介紹

作者簡介

DK 出版社編輯群(Dorling Kindersley Limited)


  DK 創立於 1974 年,為全球首屈一指的國際出版社,尤其擅長以精美圖片搭配扎實文字介紹各科知識。作品聲譽卓越,題材眾多,被翻譯成多國語言並廣受喜愛。

譯者簡介

蔡坤憲


  東海大學物理系畢業,交通大學電子物理所碩士。目前旅居紐西蘭,擔任高中物理教師,業餘喜愛劍道,以及科普文章的翻譯與創作。
 
 

目錄

量子世界
小到幾乎看不見/次原子尺度
三個小物件/原子結構
粒子動物園/次原子粒子
光是什麼?/電磁輻射
量子常數/普朗克常數
空間中的漣漪/波
波或粒子/波粒二象性
緊黏在一起/強核力
衰變的力量/弱核力
異性相吸/電磁力
使萬物聚在一起/重力

量子出現前的難題
理想的物體/黑體輻射
紫外災變/瑞立-京士定律
能量包裹/能量的量子化
能量狀態/原子能態
機率雲/電子軌域
光子能量/光電效應

波函數
描述量子狀態/波函數
同時出現在兩個地方/疊加
波函數的平方/波恩定則
波形轉換/傅立葉轉換
無法全部都知道/海森堡不確定性原理
能夠預測變化/薛丁格方程式
無法確切測量/測量的問題
瞬間崩陷/波函數崩陷
箱子裡的悖論/薛丁格的貓

量子物理的詮釋
了解量子物理/哥本哈根詮釋
一切皆可能且確實發生/多世界詮釋
無限重複/宇宙學詮釋
看不見的影響/隱變數詮釋
量子握手/交易詮釋
自發崩陷/客觀崩陷假說
適者生存/量子達爾文主義
觀察者的信念/量子貝氏論
穿越迷宮/一致歷史詮釋
不同的觀點/關係詮釋

量子現象
自旋/內在角動量
吸引力的範疇/磁矩
巨大的鴻溝/費米子和玻色子
一山不容二虎/包立不相容原理
有何障壁可言?/量子穿隧效應
距離不是問題/量子纏結
量子遙傳/量子態的轉移
不穩定的環境/去相干
固體內部/固態物理學
另類的狀態/玻色-愛因斯坦凝聚
無摩擦流動/超流性
永恆的電流/超導性
奇特的量子原子/冷原子物理學
不尋常的軌道/芮得柏原子

量子科技
向原子發射光子/受激發射
高度集中的光/雷射
精準計時/原子鐘
固態/固體的能帶理論
矽晶片/電晶體
光的釋放/發光二極體
捕捉光子/電荷耦合元件
磁浮/超導電磁鐵
穿隧電子對/約瑟夫森接面
超導量子干涉儀/超導量子干涉儀
看到身體裡/磁振造影
沒有光也能看見/電子顯微鏡
原子探針/原子力顯微術

量子資訊
不僅僅是0與1/量子位元
超高速/量子運算
量子編碼/量子密碼學
模擬器/量子模擬

核物理
尋找穩定/放射性
原子裂變/核分裂
原子核結合/核融合

粒子物理
追尋難捉摸的粒子/粒子偵測器
快速的撞擊/粒子加速器
比原子更小/夸克
不受強作用力影響/輕子
解釋量子世界/標準模型
力的傳遞者/規範玻色子
為何粒子具有質量?/希格斯玻色子
與物質相反/反物質
不是那麼標準/標準模型之外
遍布宇宙的場/量子場論
物理學的瑰寶/量子電動力學
三色夸克/量子色動力學

量子重力
作用力的統一/萬有理論
量子泡沫/普朗克長度與時間
微小的振動弦/弦論
捲在一起/M理論
空間的結構/迴圈量子重力

量子生物學
光子與葉片/光合作用
一切都在DNA/突變的量子理論
穿隧下的化學反應/酶與量子物理
磁感知能力/量子導航
我們的嗅覺/量子鼻
量子意識?/量子心智

索引
 

詳細資料

  • ISBN:9786264175043
  • 叢書系列:科學天地
  • 規格:精裝 / 160頁 / 14.8 x 21 x 2.24 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

書籍延伸內容

從半導體到量子電腦,一本書掌握未來科技的底層邏輯《量子物理好學圖鑑:全面快速入門》

 

內容連載

量子世界

量子物理學描述的是,宇宙在非常微小尺度下的運行方式。這個尺度遠小於倍率最大的顯微鏡所能看到的世界,掌管了原子和次原子粒子的行為及交互作用。次原子粒子是構成物質的最小積木。電子就是一種次原子粒子,由英國物理學家湯姆森( J. J. Thomson)於1897年發現,這是科學家首次確認次原子粒子的存在。然而,這些微小粒子有時會表現出類似波動的行為,這是量子世界專屬的奇特現象,直到1924年才由法國物理學家德布羅意(Louis Victor De Broglie)提出。

小到幾乎看不見

最大的原子直徑大約只有半個奈米(10 億分之 1 公尺),比頭髮直徑的10 萬分之1 還小。原子的體積由外圍稀疏的「電子雲」所界定,中心是密度極大的原子核。典型的原子核直徑只有幾個飛米(1000 兆分之 1 公尺),通常在這個尺度或更小尺度下,奇怪的量子行為才會顯現出來。具有物理意義的最短距離是普朗克長度。

波或粒子

在量子尺度上,會出現一些奇怪的現象,讓粒子和波(p.16-7)之間的分界變得模糊。我們可以透過實驗設計,檢測到如同粒子一般個別獨立的能量包裹,如光子(電磁輻射的量子),但同時又可顯示出波動的行為。光子或許是一顆一顆的抵達雙狹縫另一側的偵測器,然而最終形成的圖樣,只能以每個光子依波的干涉來決定落腳位置,方能解釋。

箱子裡的悖論

波函數崩陷之前的神祕過程,啟發了著名的假想實驗:「薛丁格的貓」。在這個假想實驗中,有隻貓被關在箱子裡,隨時可能因為核衰變釋放出來的有毒物質死亡。根據量子力學的一種詮釋(p.52-3),在觀察者打開箱子之前,死與活的疊加態會一直存在。薛丁格設計了這個假想實驗,用來強調貓在被觀察之前,同時既是「死貓」也是「活貓」的荒謬性。
 

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