科学可以这样看丛书:量子纠缠(上帝效应,科学中最奇特的现象)

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店铺: 小时候图书专营店
出版社: 重庆出版社
ISBN:9787229038953
商品编码:17569765740

具体描述

内容介绍

什么是纠缠?它是量子粒子之间的连接,是宇宙的结构单元。一旦两个粒子发生纠缠,当一个粒子发生变化,立即在另一个粒子中反映出来,不管它们是在同一间实验室,还是相距数亿光年。这种现象及其含义看起来是如此有悖于常理,以至于爱因斯坦本人称它为“幽灵一般的”,并且认为它将导致量子论的衰落。然而,科学家们后来发现,量子纠缠——“上帝的效应”,是爱因斯坦很少犯的—但也许是大的—错误之一。在《量子纠缠》中,科学作家布莱恩?克莱格描述了纠缠及其历史和应用。该书可读性强,引人入胜,全书不含公式。布莱恩?克莱格和阿米尔·艾克塞尔的书迷们以及那些对量子的各种奇异可能性感兴趣的人们,将会发现此书让人爱不释手。


目录


关于艾丽斯和鲍勃的注记
第1章 纠缠的开始
第2章 量子的对决
第3章 成双成对的光
第4章 秘密的纠缠
第5章 布利什效应
第6章 虚幻的机器
第7章 镜子啊镜子
第8章 奇怪啊奇怪
注释
精选参考书目
致谢


作者介绍

布赖恩·克莱格,拥有剑桥物理学学位,为众多杂志撰写专栏、特写和评论。作品有《无限简史》、《科学人:罗吉尔·培根生平》、《光年:人类为光痴迷的离奇故事》。他的作品已经被译成十种语言。他和妻子、两个孩子一起住在英格兰的威尔特郡。


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人类是否有会跨越星球之间的超大距离进行交流,研究出无法破译的密码,设计出能够在大海中捞到针的计算机,或者甚至学会建立隐形传输,那么,布莱恩?克莱格的《量子纠缠》中描述的让人惊异的科学,将因其对宇宙—我们自身的描绘,让人震惊和着迷!它是如此奇异,要掌握它(量子纠缠),想象力几乎不够用。
    如果你认为科学是可以预测的、具有颠覆常识性的事物,也许甚至有一点枯燥乏味,那是因为你没有遇到量子纠缠。量子纠缠是一种非常奇特的、无处不在的物理现象,它颠覆了常理。因此,本书将其称为“上帝的效应”。量子纠缠无法用通常的语言加以描述,它可在瞬间从宇宙的一端传到另一端。它是科学中*奇怪的效应,然而却很少有人听说过它。量子纠缠把常识击得支离破碎。

  
在线试读

第1章 纠缠的开始
    纠缠,这是一个充满暗示的词语。它让人想起被无法解开的羊毛球缠住的小猫或两个人之间复杂的人际关系。但是,在物理学中,它指的是一个非常特殊而又奇特的概念,它如此奇异、重要而且具有影响力,因此,我把它称为“上帝效应”。一旦两个粒子发生纠缠,不管两个粒子处于何处,它们彼此之间仍保持着强大的关联,用这种关联可以实现似乎不可能完成的任务。
    若要稳妥使用“量子”一词,得先去掉其神秘面纱。这只不过是建立这样一个概念:我们研究的“量子”,是构成现实事物的微小能量和物质。一般而言对于大量存在的同种结构微粒,不管是光的光子、物质的原子还是亚原子粒子,如电子、量子都是它们的组成微粒。
    同量子打交道意味着我们研究的是某些数量固定的可测量的对象,而不是连续变化的量。实际上,量子化事物和连续事物之间的差别类似于数字信息(基于0秒和l秒的量子)和承载任何数值的摸拟信息之间的差别。在物理世界中,量子通常是非常小的单元,正如量子跃迁是非常小的变化一样——这一点与其在日常话题中的意义颇为不同。
    作为本书的核心,量子纠缠现象正是这种令人难以理解但却是构成我们周围世界的微小粒子之间的关联。在量子的层面上,粒子可以被完全地连接起来,被连接的对象(如光子、电子和原子)就成为现实当中同一事物的组成部分。即使这些纠缠的粒子后来被分开到宇宙相反的两端,它们仍然保持着这种奇怪的关联。一个粒子发生变化,其变化立即在其他粒子中反映出来——不管它们之间相隔多远。上帝效应具有不确定的普遍性。
    这种不受限定的关联使得量子纠缠的应用能够得以实现。在数据加密中若有密码的传送,这种关联可使其完全不被截获。它在量子计算机的运行中起到基本的作用——在量子计算机中,每个比特都是单个亚原子粒子,能够进行超出任何传统计算机范围的计算,甚至程序可在宇宙的整个生命周期内运行。纠缠使得从一个地方向另一个地方传输粒子成为可能,还可以不通过两个地方之间的空间来传输物体。
……


科学可以这样看丛书:量子纠缠(上帝效应,科学中最奇特的现象) 简介 本书并非一本关于量子纠缠的入门读物,也非一本详述其数学公式的教科书。它旨在邀请读者以一种全新的视角,去体验和理解科学中最令人着迷、最颠覆认知的现象之一——量子纠缠。我们将深入探索这个被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”的奇特领域,揭示它如何挑战我们对现实世界的直观理解,以及它在现代科学和未来技术中所扮演的不可或缺的角色。 一、超越直观的现实:量子纠缠的诞生 想象一下,有两枚硬币,无论它们相距多远,只要一枚出现正面,另一枚必然是反面;反之亦然。这看似简单的关联,在微观的量子世界里,却以一种更加深刻、更加诡异的方式存在。这就是量子纠缠的核心概念。 量子纠缠指的是,当两个或多个粒子相互作用后,它们的状态会以一种特殊的方式关联起来,即使它们被分开到宇宙的两端,它们的状态仍然保持着瞬间的同步。测量其中一个粒子的状态,会立即影响到另一个粒子的状态,而无需任何信息传递。这种“超距作用”让许多科学家,包括伟大的爱因斯坦,都感到困惑和不安。爱因斯坦将其视为量子力学理论中一个难以接受的缺陷,认为这背后一定存在着我们尚未发现的“隐藏变量”,来解释这种看似不可能的关联。 然而,几十年来,无数的实验,从贝尔不等式的检验到后续更精密的实验,一次又一次地证明了量子纠缠的真实存在。实验结果反复表明,量子世界的运行逻辑,远非经典物理学所能解释。粒子之间的关联并非源于事先约定好的“隐藏信息”,而是量子叠加态在测量后塌缩的必然结果。这种非局域性,这种瞬间的同步,彻底颠覆了我们基于宏观世界经验建立起来的因果律和空间概念。 二、上帝的笔触?探索“幽灵般的超距作用” “上帝效应”这个名字,并非宗教上的宣称,而是借用了爱因斯坦“上帝不掷骰子”的经典表述,来形容量子纠缠所带来的深刻哲学和物理学上的困惑。它暗示着,在这个微观世界里,似乎存在着某种超越我们日常理解的、决定性的联系,仿佛是一种超越人类认知的“设计”或“规则”。 我们习惯于认为,一个物体的信息需要时间来传递,一个事件的发生需要一个明确的原因。然而,量子纠缠打破了这一传统观念。当两个纠缠粒子被分开后,对其中一个粒子的测量,似乎瞬间影响了另一个粒子的状态,这种影响的传播速度似乎比光速还要快,或者说,它们的状态是同时确定的,并非一个影响另一个。这不禁让人联想到,在宇宙的深层构造中,是否隐藏着一种比空间和时间更基础、更根本的关联方式? 这种“幽灵般的超距作用”并非允许我们利用它进行超光速通讯,因为我们无法控制测量结果,也无法预知测量结果。但它的存在本身,就对我们的现实观提出了严峻的挑战。它迫使我们重新思考: 实在性(Reality): 粒子在被测量之前,其状态是确定的,还是一个概率性的叠加?量子纠缠的实验结果倾向于后者,即粒子在被测量前没有确定的状态,而是处于一种可能性叠加中。 局域性(Locality): 一个物体只能被其直接的周围环境所影响。量子纠缠似乎打破了这种局域性,两个粒子之间的关联可以跨越巨大的空间距离。 决定性(Determinism): 宇宙中的一切事件都是由先前的原因决定的。量子力学的概率性,尤其是量子纠缠所展现出的非局域关联,似乎暗示着宇宙在微观层面可能并非完全决定性的。 “上帝效应”因此成为了一个引人入胜的哲学讨论焦点。它促使我们审视科学的边界,以及人类认知能力的极限。我们是否仅仅是观察者,还是我们对量子世界的观察,也在某种程度上塑造了它的状态? 三、从理论到应用:量子纠缠的现实意义 尽管量子纠缠听起来十分“哲学”和“奇特”,但它并非仅仅是理论物理学家的纸上谈兵。它在现代科学研究和未来技术发展中,扮演着至关重要的角色。 量子计算(Quantum Computing): 这是量子纠缠最引人注目的应用前景之一。传统的计算机以比特(bit)作为信息的基本单位,每个比特只能表示0或1。而量子计算机则使用量子比特(qubit),量子比特可以处于0和1的叠加态,并且多个量子比特之间可以通过量子纠缠实现高度的关联。这种叠加和纠缠的能力,使得量子计算机在解决某些特定问题上,例如大数分解、药物发现、材料设计、复杂优化等,拥有超越经典计算机的巨大潜力。量子纠缠是实现量子并行计算和量子算法的关键。 量子通信(Quantum Communication): 量子纠缠可以用于构建极其安全的通信系统。量子密钥分发(QKD)利用纠缠粒子的特性,生成一对只有通信双方知道的密钥。任何试图窃听的行为都会破坏粒子的纠缠状态,从而被通信双方及时发现。这为信息安全带来了革命性的保障,使得“不可窃听”的通信成为可能。 量子传感(Quantum Sensing): 量子纠缠的极高灵敏度,使其在精密测量领域具有巨大潜力。例如,利用纠缠原子可以制造出比现有设备更精确的时钟,或者能够探测到极其微弱的磁场和引力场,这对于基础物理研究、导航以及医疗诊断都具有重要意义。 量子模拟(Quantum Simulation): 许多复杂的量子系统,例如超导材料的电子行为,或者复杂的化学反应过程,用经典计算机进行模拟极其困难。量子模拟器利用可控的量子系统,来模拟这些难以研究的量子现象,为我们理解物质的本质提供新的途径。量子纠缠是实现高效量子模拟的重要手段。 四、超越“看”的维度:重新定义“理解” 本书的标题“科学可以这样看”,强调的是一种思维方式的转变。量子纠缠的奇特性,恰恰要求我们抛弃陈旧的直觉,用一种更加开放、更加包容的眼光去审视科学。它不是要你记住那些复杂的公式,也不是要你成为一名物理学家,而是要让你体验科学的魅力,感受人类智慧在探索未知领域时所展现出的勇气和创造力。 我们将通过一系列生动的例子、引人入胜的类比,以及对科学家们探索过程的还原,让你“亲身”经历量子纠缠的“诡异”之处。你将看到,这些看似“不可能”的现象,是如何通过严谨的科学实验得到验证,又是如何为我们打开通往更深层现实的大门的。 “上帝效应,科学中最奇特的现象”,并非对量子纠缠的宿命论解读,而是对它所带来的巨大惊奇和深刻哲学挑战的一种形象化描述。它邀请你去思考:宇宙是否比我们想象的更精妙?我们对现实的认知,是否还有巨大的提升空间? 本书将带领你踏上一段非凡的旅程,从物理学的最前沿,到哲学思考的深处。你将不再是仅仅“看”科学,而是“感受”科学,甚至“体验”科学。准备好迎接一场思维的风暴,一场关于现实本质的全新探索。量子纠缠,这个科学中最奇异的现象,正在等待你的审视,等待你去发现隐藏在其背后,那令人惊叹的宇宙图景。

用户评价

评分

翻开这本书,我最大的感受是它的叙事方式。作者似乎非常善于从生活化的场景切入,然后巧妙地将复杂的科学概念编织进去。比如,当他开始讲述量子纠缠时,并没有一开始就抛出那些抽象的波函数和叠加态,而是从两个看似无关的事件的巧合开始,引导读者去思考“是否存在某种更深层的联系”。这种循序渐进、润物无声的讲解方式,让我感觉自己不是在被动地接受知识,而是在和作者一起探索。我尤其喜欢作者在描述量子纠缠的“非定域性”时,用到的那些类比。他没有直接说“量子粒子之间存在瞬时作用”,而是用了一个非常形象的比喻,我记不太清具体是什么了,好像是关于两个遥远的骰子,无论什么时候掷,都会出现某种关联。这种比喻立刻就把一个原本高深莫测的概念具象化了,让我能够更容易地在脑海中构建起它的样子。而且,作者在解释这些概念的同时,并没有回避它们的“奇怪”和“反直觉”。他坦然承认,即使是物理学家,对量子纠缠的理解也充满了困惑。这种坦诚让我觉得更加亲切,也更加相信作者所讲述的内容。我感觉这本书不仅仅是在“教”我量子纠缠,更是在“带”我体验量子纠缠,去感受它的震撼和迷人之处。

评分

我必须说,这本书在解释“上帝效应”这个副标题时,做得相当出色。我原本以为这只是一个噱头,但读完后才发现,它恰恰点出了量子纠缠最核心的哲学意义。作者并没有将“上帝”具象化,而是将其引申为一种“超越我们日常经验的、能够影响和决定现实的终极力量”。他通过分析量子纠缠的“不可分割性”和“叠加态”,来探讨是否存在一个隐藏在表象之下的、更根本的现实。我被书中对“观察者效应”的讨论深深吸引。当我们将意识投射到微观世界时,微观粒子的状态会发生改变。这不禁让我思考,我们所理解的“现实”,究竟有多大程度上是我们的观察行为所塑造的?这种将量子力学与意识、观察等哲学概念联系起来的尝试,是我在其他科普读物中很少看到的。作者并没有给出明确的答案,而是通过提出问题,引导读者去思考,去质疑我们对世界的固有认知。我感觉自己仿佛置身于一个哲学思辨的迷宫,在量子纠缠的线索指引下,不断地探索着存在的本质。这种开放性的探讨,让我回味无穷,也让我对“科学可以这样看”有了更深的理解。

评分

总的来说,这本书给我带来的不仅仅是知识的增长,更是一种思维方式的启迪。它让我明白,科学不仅仅是关于“是什么”,更是关于“为什么”和“如何去思考”。作者在书中反复强调“质疑精神”的重要性,鼓励我去挑战那些我习以为常的认知。读完这本书,我感觉自己对“现实”的理解变得更加多元化,也更加开放。我不再仅仅满足于那些显而易见的表象,而是开始尝试去思考那些隐藏在现象背后的深层逻辑。这本书就像一把钥匙,为我打开了一扇通往更广阔、更神秘的科学世界的大门。我期待着未来能够通过更多的阅读和思考,继续探索量子纠缠以及其他科学领域的奥秘。这本书的价值在于,它不仅仅是一本关于量子纠缠的书,更是一本关于如何“看待”科学的书。它让我看到了科学的可能性,也激发了我对未知世界永无止境的探索欲望。

评分

我特别佩服这本书的结构设计。它不是按照传统的“概念-公式-应用”的模式来展开,而是以一种更加“故事化”的方式来引导读者。作者仿佛是一个导游,带着我们在量子世界的丛林中穿梭。他会在关键的节点设置一些“引爆点”,让我的思维产生碰撞,然后引导我去思考更深层次的问题。我印象最深刻的是,当他介绍完量子纠缠的基本概念后,并没有立刻深入到数学模型,而是花了大篇幅去讲述那些关于量子纠缠的著名思想实验,比如“EPR佯谬”。通过分析这些实验的设计和结果,我才真正理解了量子纠缠的“诡异”之处。作者对于这些实验的讲解,非常细致,他会模拟实验的过程,分析每一步的逻辑,并且清晰地指出它们对我们理解量子世界带来的挑战。这种“层层剥茧”的讲解方式,让我感觉自己参与到了科学的发现过程中,而不是被动地接受既定的结论。这本书的结构就像一个精巧的谜题,每一章节都是一个线索,最终引导我走向对量子纠缠的深刻理解。

评分

这本书的语言风格真是太独特了!它不是那种一本正经、照本宣科的科普读物,而是充满了个人色彩,甚至可以说是“有温度”的。作者在描述量子纠缠的那些令人匪夷所思的特性时,并没有用冰冷的技术术语,而是用了很多富有感情色彩的词语,比如“令人惊叹”、“不可思议”、“神秘莫测”。我记得他描述一对纠缠粒子时,用了“心有灵犀”这样的词语,虽然有些拟人化,但却非常生动地传达了它们之间的关联。而且,作者在穿插个人感悟和思考时,也显得非常自然。他会分享自己在理解量子纠缠过程中的困惑,也会表达他对宇宙奥秘的敬畏之情。这种真诚的分享,让我感觉自己不是在和一个高高在上的科学权威对话,而是在和一个同样对世界充满好奇的朋友交流。我喜欢这种“走心”的科普方式,它能够有效地拉近读者和科学的距离,让科学不再是遥不可及的象牙塔,而是触手可及的智慧之光。这本书的语言就像一股清流,涤荡了我对科学枯燥的刻板印象。

评分

这本书在引用和阐述一些前沿的科学观点时,做得非常谨慎和清晰。我尤其欣赏作者在讨论量子纠缠与“现实本质”的关系时,并没有夸大其词,也没有做出不切实际的推测。他明确指出,虽然量子纠缠揭示了宇宙深层联系的可能性,但我们对它的理解仍然处于非常初级的阶段。我记得他提到了一些关于“量子信息”和“量子计算”的应用前景,但他同时也强调,这些都是基于对量子纠缠深入理解之上的未来设想,目前仍然面临着巨大的技术挑战。这种严谨的态度,让我觉得这本书不仅有趣,而且可靠。它没有试图用一些耸人听闻的说法来吸引眼球,而是脚踏实地地向我展示科学的魅力和局限。我喜欢这种“平衡”的叙述方式,它既让我对科学充满向往,又让我保持一份清醒的认知。这本书就像一座灯塔,在指引我探索量子世界的同时,也让我认清了科学探索的漫漫长路。

评分

这本书给我最大的启示是,科学的魅力不仅仅在于它的结论,更在于它探究过程中的 Those moments of wonder and bewilderment. 作者在描述爱因斯坦对量子纠缠的“幽灵般的超距作用”的疑虑时,我仿佛能感受到那个时代物理学巨匠们内心深处的挣扎。他们已经建立了宏伟的物理学大厦,但量子力学的出现,却像一颗定时炸弹,动摇了他们对现实世界的认知基础。书中的这段描述让我深刻体会到,科学的发展并非一帆风顺,而是在不断的质疑、碰撞和突破中前进的。而量子纠缠,作为其中最“离经叛道”的现象,更是将这种不确定性和神秘感推向了极致。我尤其欣赏作者在引用历史事件和科学人物观点时的细致。他不仅提到了爱因斯坦,还引用了玻尔等人的观点,并详细阐述了他们之间的争论。这让我看到了科学思想的演变过程,也理解了为什么量子纠缠会引发如此大的争议。这本书让我明白,理解一个科学概念,不能只看它最后的“成品”,更要了解它是如何被发现、被讨论、被修正的。这种历史的纵深感,让量子纠缠不再是一个孤立的概念,而是承载着人类智慧和探索精神的璀璨宝石。

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不得不说,这本书对于“科学最奇特的现象”这个定位,是名副其实的。我读了很多关于量子力学的科普,但很少有像这本书一样,能够将量子纠缠的“怪异”之处展现得如此淋漓尽致。作者在描述“量子态叠加”时,用了“同时存在于多种可能性之中”这样的说法,让我脑海中立刻浮现出那个著名的“薛定谔的猫”的图像。他并没有仅仅停留在描述猫的生死叠加,而是深入分析了这种叠加态在量子纠缠中的表现。比如,当两个粒子处于纠缠态时,一个粒子的状态似乎能够瞬间影响到另一个粒子,即使它们相隔千里。这种“非定域性”是我一直觉得最难以理解的部分,但这本书通过一系列的比喻和类比,让我仿佛窥见了它的真相。作者也坦承,这种现象超出了我们日常的因果律和空间概念,但正是这种“挑战常识”的特质,才让它如此迷人。这本书让我深刻体会到,科学的边界并不是固定不变的,而是不断被我们对未知世界的探索所拓展。

评分

让我印象深刻的是,这本书在处理复杂的数学概念时,采取了一种“化繁为简”的策略。虽然我并非数学背景出身,但作者通过巧妙的图示和通俗的解释,让我大致能够理解量子纠缠背后的数学逻辑。他没有直接抛出那些复杂的方程,而是用一种“可视化”的方式来呈现。比如,在解释“态矢”的概念时,他会用一个简单的向量图来表示,让我直观地理解粒子状态的变化。而且,作者在引入数学概念时,都会提前铺垫好,解释清楚这个概念在整个理论体系中的作用。这种“循序渐进”的学习方式,让我感觉自己不是在被数学“吓退”,而是在循序渐进地掌握它。我特别喜欢他用生活中的例子来类比数学概念,虽然这些类比不尽完美,但却能有效地帮助我建立初步的认知框架。这本书让我觉得,即使没有深厚的数学功底,我们也能窥探到科学的精妙之处。

评分

这本书的名字一看到就勾起了我的好奇心。《科学可以这样看丛书:量子纠缠(上帝效应,科学中最奇特的现象)》,这个名字本身就充满了一种神秘感和颠覆性。我一直对科学抱着一种敬畏之心,但有时候也会觉得科学的叙述方式过于枯燥,仿佛是一堆冰冷的公式和定律。而这个名字,特别是“可以这样看”和“最奇特的现象”这些词语,暗示着一种全新的视角,一种能够打破常规、重新审视科学的可能。我特别好奇“上帝效应”这个副标题,它让我联想到那些跨越了我们认知边界的深刻问题,是否这本书会触及到科学与哲学、甚至与宗教的交界处?量子纠缠本身就是物理学中最令人费解的概念之一,我曾试图通过一些科普文章了解它,但总感觉隔靴掻痒,无法真正理解其中的精髓。这本书能否用一种更加直观、更加引人入胜的方式来解读它?我希望它不仅仅是罗列事实,更能引导我进入量子世界的奇妙逻辑,去感受那种“无处不在”却又“不可思议”的联系。我期待作者能够用生动的语言,将复杂的概念变得触手可及,让我们这些非专业读者也能窥探到宇宙最深层的秘密。我希望这本书能给我带来一种“原来科学可以这样有趣”的惊喜,而不是再一次沉浸在技术细节的海洋里。

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