Quantum Universe Quantum Mechanics Popular Science Classic Eversione Основная технология будущего космического взрыва Вселенной Большой взрыв, Эйнштейн Бог бросает кости
Вес товара: ~0.7 кг. Указан усредненный вес, который может отличаться от фактического. Не включен в цену, оплачивается при получении.
Описание товара
| |||||||||
|
| ||||
Книга позволяет понять природу Вселенной и увидеть будущее технологий. Для физиков квантовая механика является одним из трёх столпов, поддерживающих наше понимание мира природы, два других — это специальная и общая теории относительности Эйнштейна.Теория Эйнштейна имела дело со свойствами времени и пространства, а также гравитации соответственно, тогда как квантовая механика имела дело со всем остальным.квантового мира"странный"Существует множество памятников «двухщелевому эксперименту», «коту Шредингера» и «принципу неопределенности», которые часто приводят к путанице и, откровенно говоря, к плохой науке. Британский звездный ученый Брайан·Кокс и его коллега Джефф, профессор теоретической физики Манчестерского университета в Англии.·Фудзио является соавтором классической научно-популярной книги «Квантовая Вселенная».В книге кратким языком описывается, как квантовая механика предоставляет конкретную модель природы, суть которой сравнима с законами движения Ньютона, электромагнитной теорией Максвелла и теорией относительности Эйнштейна.Чтобы позволить читателю лучше проникнуть в физический мир квантовой механики, эта книга начинается с процесса развития физики и задается вопросом, какие экспериментальные наблюдения сделали квантовую механику необходимой, как она была построена и почему мы можем видеть будущее науки и техники, исходя из нее.Несмотря на очевидную странность, это по-прежнему хорошая теория.
Выбор редактора
◆Классический вводный курс по квантовой механике В ответ на вопрос Эйнштейна о природе мира: «Играет ли Бог в кости?» Открытие Вселенной, развивающейся после Большого взрыва130Правда миллиардов лет
◆Британские учёные дадут вам научно-популярные знания о передовых физиках. Вывод по одному. Эксперимент с двойной щелью | Кот Шредингера | Антиматерия | Квантовая теория поля Помогите раскрыть научную основу научной фантастики, такой как «Три тела», «Интерстеллар» и «Мстители».
◆Рекомендуется многими всемирно известными СМИ. Брайан·Кокс стал ведущей фигурой в физике. —— Экономист Весь текст лаконичен и по делу, читать его одно удовольствие. —— «Новый учёный»
|
| ||||
|
| ||||
Пока нет |
| ||||
Глава 1 Странные вещи случаются1 Глава 2. Появление в двух местах одновременно7 Глава 3 Что такое частицы30 Глава 4 Пока это возможно, это будет происходить49 Глава 5. Движение как иллюзия80 Глава 6. Ритм атома95 Глава 7. Вселенная взаимная связь (И почему мы не упадём на землю)119 Глава 8. Связь друг с другом141 Глава 9 Современный мир164 Глава 10. Взаимодействие177 Глава 11 Пустота не пуста201 Эпилог: Смерть звезды221 Расширить чтение249 Благодарности251 Большие события в «Квантовой Вселенной»252
|
| ||||
Квантовый (quantum) — слово, которое одновременно сбивает с толку и вызывает воспоминания.В зависимости от вашей точки зрения, это может быть как прямым свидетельством величия науки, так и символом границ человеческой интуиции, погрязшей в странном субатомном мире.Для физиков квантовая механика является одним из трёх столпов, поддерживающих наше понимание мира природы, два других — это специальная и общая теории относительности Эйнштейна (Special and General Relativity).Теория Эйнштейна имела дело со свойствами времени и пространства, а также гравитации соответственно, тогда как квантовая механика имела дело со всем остальным.Возможно, не имеет значения, озадачивает это или вызывает воспоминания; квантовая механика — это всего лишь набор физических теорий, описывающих поведение вещей.С этой прагматической точки зрения ее точность и объяснительная сила поразительны.Самый старый и самый ясный эксперимент в современной квантовой теории — это тест квантовой электродинамики, заключающийся в наблюдении за поведением электронов вблизи магнита (quantum electrodynamics).Физики-теоретики в течение многих лет усердно работали над предсказанием результатов экспериментов, используя бумагу, ручку и компьютеры; Физики-экспериментаторы разработали и провели сложные эксперименты, чтобы раскрыть более глубокие тайны природы.Каждый из них дал точные результаты; они были столь же точны, как измерение расстояния от Манчестера, Великобритания, до Нью-Йорка, США, и находились в пределах нескольких сантиметров.Что необычно в результатах испытаний, так это то, что результаты измерений и расчетов достигают одной и той же цели разными путями, а результаты, независимо полученные экспериментаторами и теоретиками, совершенно одинаковы. Это совпадение действительно трогательно и загадочно; но если вы думаете, что квантовая теория предназначена только для описания вещей в миниатюре, тогда это нормально, что люди суетятся по этому поводу и не понимают этого.Хотя наука сама по себе не предназначена для практического применения, многие революционные технологии и социальные изменения являются результатом деятельности современных исследователей, которые просто желают понять мир.В науке путь открытий привел к увеличению продолжительности жизни, межконтинентальным воздушным путешествиям, современным электронным коммуникациям, свободе от тяжелой работы, а также к волнению, смирению и самосознанию перед лицом необъятности звезд.Но в каком-то смысле это всего лишь побочные продукты.Исследования проводятся из любопытства, а не просто для того, чтобы увидеть настоящую грандиозную картину или разработать лучшие артефакты. Квантовая теория может быть лучшим примером чего-то одновременно загадочного и плодотворного.Мы говорим «таинственное небытие», потому что в его мире частицы могут появляться в нескольких местах одновременно и истощать всю вселенную, перемещаясь из одного места в другое.Эффективно, потому что как только вы поймете поведение этого самого маленького строительного блока во Вселенной, вы сможете понять и все остальное.Это утверждение почти высокомерно, поскольку мир полон сложных явлений.Несмотря на эту сложность, мы по-прежнему обнаруживаем, что все состоит из крошечных частиц, движение которых подчиняется законам квантовой теории.Самое загадочное здесь то, что для объяснения фундаментальной природы вещей не требуется целая библиотека книг.Эти правила достаточно просты, чтобы поместиться на обратной стороне конверта. Чем лучше мы понимаем природу мира, тем проще он кажется.После того, как все будет готово, эта книга объяснит, каковы основные законы всего сущего и как вышеупомянутые крошечные компоненты работают вместе, образуя мир.Но чтобы мы не чувствовали себя ошеломленными, столкнувшись с глубокой простотой Вселенной, следует сделать одно предостережение: хотя основные правила игры просты, их последствия нелегко вывести.Наш повседневный опыт управляется триллионами атомов, которые пытаются начать с первых принципов (firstpriciple), несомненно, бессмысленно делать выводы о поведении растений или даже человека.Но признание этой трудности не умаляет сути — все явления действительно определяются квантовой физикой, которая описывает мельчайшие частицы. Подумайте об окружающем вас мире: вы держите бумажную книгу, а бумага сделана из измельченной древесной массы, получаемой с деревьев.Дерево — это машина, которая берет атомы и молекулы и расщепляет их, чтобы воссоздать клеточное сообщество, состоящее из триллионов частей.Этот процесс завершается молекулой типа хлорофилла, которая состоит из более чем ста атомов углерода, водорода и кислорода, скрученных в сложные формы и закрепленных небольшим количеством атомов азота и магния.Совокупность этих частиц может поглощать на расстоянии от нас1.5Свет ядерного реактора (Солнца), который находится на расстоянии сотен миллионов километров и которого достаточно, чтобы вместить миллионы земель, затем посылает энергию света в ядро клеток, позволяя углекислому газу и воде производить молекулы, одновременно выделяя богатый жизнью кислород.Именно эти молекулярные цепочки составляют деревья и все живое, а также бумагу в этой книге.Вы можете читать книги и понимать текст, потому что ваши глаза преобразуют свет, рассеянный страницами, в электрические сигналы, которые интерпретируются самой сложной структурой, известной во Вселенной — мозгом.Мы обнаруживаем, что все это всего лишь наборы атомов, а атомы состоят только из трех типов частиц: электронов, протонов и нейтронов.Мы также обнаружили, что протоны и нейтроны состоят из более мелких частиц — кварков.Это предел наших нынешних знаний, и в основе всего этого лежит квантовая теория. Как показывает современная физика, на более глубоком уровне Вселенная, в которой мы живем, изображается простыми закономерностями; там, где взгляд находится вне поля зрения, микроскопические явления поют и танцуют, и отсюда возникает сложный макроскопический мир.Возможно, это величайшее достижение современной науки: свести хаос в мире, включая людей, к описанию нескольких субатомных частиц и четырех сил между ними.Три из этих сил могут быть хорошо описаны квантовой теорией. К ним относятся сильные и слабые ядерные силы, действующие глубоко в ядре, а также электромагнитные силы, удерживающие атомы и молекулы вместе.Из четырех взаимодействий только самая слабая и, возможно, самая известная — гравитация — еще не получила удовлетворительного квантового описания. Надо признать, что в квантовой теории есть некоторые странные вещи, и в их честь названо немало нелепостей.Кошки могут быть одновременно живы и мертвы, частицы могут находиться в двух местах, принцип неопределенности Гейзенберга, это все факты, но мы не должны думать, что то, что происходит в микроскопическом мире, всегда так странно, и нам следует смириться с его тайной.Экстрасенсорное восприятие, таинственные методы исцеления или энергетические браслеты, претендующие на защиту от радиации и т. д., часто путаются под прикрытием слова «квант» и появляются в зале элегантности.Все это ерунда, вероятно, из-за неясного мышления, глубокой одержимости, необоснованного непонимания, намеренного неправильного толкования или неудачной комбинации вышеперечисленного.Квантовая теория описывает мир настолько точно, что законы, написанные математическим языком, так же реальны и надежны, как те, которые предлагали Ньютон или Галилей.Вот почему магнитный отклик электрона можно так точно рассчитать в предыдущем примере.Из этой книги вы узнаете, что квантовая теория обладает огромной предсказательной и объяснительной силой при описании природы, охватывая широкий спектр явлений — от кремниевых пластин до звезд. Цель написания этой книги — раскрыть теоретическую основу квантовой физики.Квантовая теория, как известно, загадочна, озадачивает даже первых квантовых теоретиков.Наша презентация будет основана на современной перспективе, включающей в себя столетний опыт ретроспективы и теоретические достижения.Однако, чтобы представить предысторию этой истории, мы все же начнем с20На рубеже веков он начал исследовать проблемы, которые привели физиков разными путями. В то время люди открыли некоторые природные явления, которые не могли быть объяснены научной парадигмой. Как и другие примеры в области науки, эти открытия ускорили и окончательно сформировали квантовую теорию.Эти явления разнообразны и разжигают огонь прерий, волнующие и сбивающие с толку, порождая золотой век экспериментальных и теоретических инноваций — этот термин немного банален, но он вполне заслужен, если его поместить сюда.Имена главных героев этой истории запечатлены в сердцах всех студентов-физиков и до сих пор используются в курсах бакалавриата: Резерфорд, Бор, Планк, Эйнштейн, Паули, Гейзенберг, Шрёдингер и Дирак.Возможно, больше никогда не наступит время, когда столько великих умов науки возникло бы ради единственной цели: совершенно новой теории атомов и сил, составляющих физический мир.1924лет, когда Эрнест·Резерфорд (Ernest Rutherford) Вспоминая годы новаторства квантовой теории, физик новозеландского происхождения, открывший атомное ядро в Манчестере, писал: «1896Этот год... действительно был первым годом героического века физической науки. В те волнующие годы новые открытия фундаментальной важности совершались бесконечным потоком, беспрецедентным в истории физики." После этой книги мы вернемся к19столетия в Париже, Франция, чтобы стать свидетелями рождения квантовой теории, но перед этим мы должны задаться вопросом: что означает слово «квант»? Это слово находится в1900от Макса·Планк (Планк (MaxPlanck) работы познакомили с физикой. В то время Планк работал над созданием новой теории для описания излучения, испускаемого высокотемпературными объектами, так называемого «излучения черного тела» (black body radiation). Эта работа возникла по заказу компании по производству электрического освещения и показывает, что дверь в тайны Вселенной иногда открывается для повседневных нужд. Идеи Планка будут подробно обсуждаться далее в этой книге; на данный момент все, что вам нужно знать, это то, что после того, как Планк открыл излучение черного тела, чтобы объяснить его свойства, он мог только предположить, что свет должен излучаться в виде небольшого количества энергии, называемой «квантом». Само слово означает «пакет» или «дискретный». Сначала Планк подумал, что это всего лишь математический трюк, но потом1905В этом году Альберт·Эйнштейн (Эйнштейн (AlbertEinstein) в фотоэффекте (photo electric effect) явление еще раз подтвердило квантовую гипотезу.Этот результат заставляет задуматься, поскольку небольшие количества энергии можно считать синонимом частиц. Долгое время в истории считалось, что свет состоит из цепочки маленьких пуль, начиная с Исаака Айзекса, который ознаменовал рождение современной физики.·Ньютон (Ньютон (НьютонIsaac Newton) период. Однако,1864шотландский физик Джеймс·Кларк·Максвелл (James Clerk Maxwell) опубликовал серию статей, которые, казалось, развеяли все сомнения относительно света, и были позже опубликованы Альбертом·Эйнштейн назвал его «самым подробным и плодотворным трактатом по физике со времен Ньютона».Максвелл показал, что свет — это поток электромагнитных волн, текущих в пространстве.С тех пор представление о том, что свет — это волна, стало ортодоксальным и кажется несомненным.Однако в1923Год1925Артур·Комптон (Arthur Compton) и коллеги из Вашингтонского университета в Сент-Луисе (США)Washington University in St.Louis) провел серию экспериментов и успешно заставил кванты света отражаться от электронов. И кванты света, и электроны ведут себя как бильярдные шары.Это явление предоставляет неопровержимые доказательства теоретической гипотезы Планка и является ее прочной теоретической основой в реальном мире.Прибыл1926В 2000 году квантам света было присвоено название «фотон» (photon).Доказательства неопровержимы, что свет ведет себя и как волна, и как частица. Это знаменует собой конец классической физики и конец новаторского периода квантовой теории. |
