商品详情
书名：神奇的量子世界
定价：49.0
ISBN：9787030581426
作者：无
版次：1
出版时间：2018-08
内容提要：
无
目录：
**篇 探索的动机 1
探索的动机 潘建伟3
青少年对话物质科学奖获奖者 潘建伟 孟亮 青少年代表16
第二篇 量子计算 31
量子计算——下一次工业革命的引擎 丁洪33
量子计算：量子比特数之外 施尧耘45
科学对话 丁洪 陈宇翱 陆朝阳 施尧耘 王浩华53
第三篇 量子世界：挑落欧姆定律的量子现象和应用展望 67
**欧姆定律的物理学 薛其坤69
神奇的量子世界 薛其坤81
科学对话 丁洪贾金锋谢心澄薛其坤张富春96
第四篇 寻找幽灵粒子 105
外尔准粒子的发现 丁洪107
第五篇 量子飞跃 119
从神话传说到哲学到现代信息技术 潘建伟121
后记 143
在线试读：
**篇 探索的动机 ——2017 未来科学大奖颁奖典礼暨未来论坛年会 主题演讲
所有的科学内容，某种意义上来讲，都是跟探索的动机这个话题相连的。我们从哪里来？我们要到哪里去？在科学发展到一定程度之前，回答这个问题的可能性其实是来自于宗教。《**》说上帝创造了宇宙，创造了万物和人类。我们都由上帝来管着，心理上感觉比较幸福。但是，宗教解决不了很多疑问，随着社会发展，我们迎来了**次科学革命。后来，经典物理学又会给我们带来困惑，我们迎来了第二次科学革命，其中一个主要内容——量子力学。现在我们处于以信息科技为代表的第三次产业变革，很大程度上来讲，都是和量子力学联系在一起的，我们还在继续行进，探索宇宙的奥秘。
1999年获奥地利维也纳大学实验物理博士学位。中国科学技术大学常务副校长，中国科学院量子信息与量子科技创新研究院院长，中国科学院院士。先后获得欧洲物理学会菲涅尔奖，美国物理学会“Beller 讲席”，国际量子通信、测量与计算学会国际量子通信奖，兰姆奖，香港求是科技基金会“杰出科学家奖”，何梁何利基金科学与技术成就奖，中国科学院“杰出科技成就奖”，以及未来科学大奖物质科学奖等国内外荣誉奖项或称号。
探索的动机
非常高兴能够得到这个肯定。刚才施一公讲得非常好，我发现大家做的很多事情都和物理联系在一起，在座的每一位对科学感兴趣的人有一个共同的动机，我想讨论一下探索的动机，这是我今天演讲的题目。其实所有的科学内容，某种意义上来讲，都是跟这个问题紧密相连的：我们从哪里来，我们要到哪里去？这个问题延续了好多好多年，回答这个问题的**种可能性，其实是来自于宗教。我们知道，*早试图比较系统地探索我们从哪里来、到哪里去的时候，其实《**》给出了一种可能性，说上帝创造了宇宙，创造了万物和人类，某种程度上来讲，这个《**》是目前为止营销*好的一个学说，如果叫做学说的话。因为当时的社会分“奴隶”“平民”和“贵族”等几个阶层，《**》告诉人们：我们都是上帝创造的，无论贫富，无论是黄种人、黑种人、白种人，都是兄弟，都是上帝的子民。生活困苦的奴隶很容易接受这个学说，有了这个学说以后，人们心理上感觉比较幸福，人们都由上帝来管着，比较安宁。但正如爱因斯坦在少年时读了通俗的科学书籍后所认识到的，《**》里的故事有许多不可能是真实的。随着科学的发展，人们迎来了**次科学革命。那么，从哥白尼开始，他写了《天体运行论》，指出地球不是宇宙的中心。后来伽利略用望远镜观测天文现象，证实了用实验和数学的方法研究自然的规律，进一步证明了哥白尼日心说的观点，*后通过搜集的大量数据获得了很多规律。在这个基础上，到了1687 年，英国的一位科学家牛顿写了一本巨著叫做《自然哲学的数学原理》，他告诉我们其实人们所看到的各种各样的力学现象，*后都可以统一成一个简单的公式：F=ma，而且告诉我们有了这个公式以后，加上万有引力的公式，我们连星辰的运动都可以计算。后来来自爱丁堡大学的麦克斯韦建立了麦克斯韦方程，告诉我们所有光、电磁的现象都可以统一为方程组。这就带来了人类历史上**次科学革命。
经典物理学牛顿力学已经非常成功了，它给人类带来了两次产业变革，但还是会给我们带来困惑。这里面告诉我们，一旦我们体系的初始状态是确定的，所有粒子的未来运动状态都是可以精确预言的，比如说一切事件，包括今天的会议，我到底能不能得这个未来科学大奖，其实老早就可以计算出来，是已经确定好的，个人的努力是毫无意义的。而且牛顿又告诉我们时间是均匀流逝的，无始无终；空间也是均匀的，无限大。这个过程中我们宇宙到底有没有起源？是不是永远都是这样呢？是不是一直这样下去呢？我们都说不知道，所以经典物理学本身解决了很多问题，但是它也带来了这么一个困惑。
非常有意思的是，到了20 世纪初，随着普朗克提出了量子论，统一了微观世界的规律，爱因斯坦提出了相对论，告诉我们时间和空间是相对的，在这个基础上我们迎来了第二次科学革命，其中一个*主要的内容是量子力学，量子力学主要是研究微观世界的科学规律。其实所谓的量子，我们刚刚所讲到的，原子、分子、光子都属于量子的范畴。什么是量子呢？量子是构成物质的*基本单元，是能量的*基本携带者，但是它有一个基本的特征，是不可分割的。为什么不可分割呢？比如说我们有一瓶水，喝到*后剩下二分之一、四分之一、八分之一，*后变成一个一个水分子了，（水分子）没有办法拿刀切一下变成二分之一，这样的话原来的化学性质就不成立了。构成物质世界的基本单元和每天的生活有不一样的性质。我们日常生活中有一只猫，只能处于死或者活两个状态，我可以用这两个状态加载一个比特的信息，量子力学告诉我们微观世界的猫可以同时处于死和活状态的叠加，不仅仅是处于0 或者1，可以是0 和1 状态的相干叠加，这是量子力学的基本原理，死和活的叠加是什么意思呢？比如说我去法兰克福旅行，然后来北京领奖，我中间睡着了，不知道沿着哪一条路回来的，到了北京我在机场醒来以后发现又冷又热，这是非常奇怪的状态，为什么我这个人会同时处于两个状态呢？下一次我在飞行过程中一直观测这个路线，发现有一半的概率是从莫斯科回来的，感到浑身寒冷，还有一半的概率是从新加坡过来的，感到浑身温暖。一万次的话，随机地五千次从新加坡过来，五千次从莫斯科过来，我不看的话是两种状态的叠加，看的话是某一种确定的状态。这种简单的分析告诉我们，量子客体的状态会被我们的测量所影响，当然大家可能会认为我是胡说八道，生活中大家经常坐飞机，经常睡觉，从来没有遇到过这种现象，你这样讲就不对了嘛。现实生活中为什么不会出现这种现象呢？因为平时你在飞机上睡着了，你旁边的人没有睡着；你旁边的人睡着了，飞行员没有睡着；飞行员睡着了，可能空姐没有睡着。只有宇宙中每一个机器、每一个客体都没有办法告诉你你在什么地方的时候，量子力学告诉我在某一些特定的条件下，是可以处于这样的相干叠加的状态。这里的分析告诉我们，量子客体的状态会被我们的测量所影响，你去看它，它和原来的状态不一样了。
那么某种意义上来讲，量子力学和牛顿力学相比，有一个非常积极的地方，因为牛顿力学或者是我们经典的电动力学是决定论的，即预测所有的现象是决定的，但是量子力学告诉我们，如果有观测者对这个客体进行观测，会对这个状态带来不可避免的影响。所以，我们人类本身的测量行为会对体系的演化产生根本的影响。
当然，这样的概念的改变，必然会带来科技方面的进步。所以其实我们现在以信息科技为代表的第三次产业变革，在很大程度上来讲，都是和量子力学联系在一起的。比如说，在原子弹研制过程中，为了计算方便，发明了现代意义上的通用计算机；为了把数据很方便地向全世界的学者分发，人们又发明了万维网的雏形；为了物理检验相对论，人们又发展了原子钟的技术，这种技术后来又可以用到GPS 和导航方面，所以其实在研究GPS 的时候我们不仅用到量子力学的技术，甚至把狭义相对论和广义相对论的技术都用到了相关现实应用中。
定价：49.0
ISBN：9787030581426
作者：无
版次：1
出版时间：2018-08
内容提要：
无
目录：
**篇 探索的动机 1
探索的动机 潘建伟3
青少年对话物质科学奖获奖者 潘建伟 孟亮 青少年代表16
第二篇 量子计算 31
量子计算——下一次工业革命的引擎 丁洪33
量子计算：量子比特数之外 施尧耘45
科学对话 丁洪 陈宇翱 陆朝阳 施尧耘 王浩华53
第三篇 量子世界：挑落欧姆定律的量子现象和应用展望 67
**欧姆定律的物理学 薛其坤69
神奇的量子世界 薛其坤81
科学对话 丁洪贾金锋谢心澄薛其坤张富春96
第四篇 寻找幽灵粒子 105
外尔准粒子的发现 丁洪107
第五篇 量子飞跃 119
从神话传说到哲学到现代信息技术 潘建伟121
后记 143
在线试读：
**篇 探索的动机 ——2017 未来科学大奖颁奖典礼暨未来论坛年会 主题演讲
所有的科学内容，某种意义上来讲，都是跟探索的动机这个话题相连的。我们从哪里来？我们要到哪里去？在科学发展到一定程度之前，回答这个问题的可能性其实是来自于宗教。《**》说上帝创造了宇宙，创造了万物和人类。我们都由上帝来管着，心理上感觉比较幸福。但是，宗教解决不了很多疑问，随着社会发展，我们迎来了**次科学革命。后来，经典物理学又会给我们带来困惑，我们迎来了第二次科学革命，其中一个主要内容——量子力学。现在我们处于以信息科技为代表的第三次产业变革，很大程度上来讲，都是和量子力学联系在一起的，我们还在继续行进，探索宇宙的奥秘。
1999年获奥地利维也纳大学实验物理博士学位。中国科学技术大学常务副校长，中国科学院量子信息与量子科技创新研究院院长，中国科学院院士。先后获得欧洲物理学会菲涅尔奖，美国物理学会“Beller 讲席”，国际量子通信、测量与计算学会国际量子通信奖，兰姆奖，香港求是科技基金会“杰出科学家奖”，何梁何利基金科学与技术成就奖，中国科学院“杰出科技成就奖”，以及未来科学大奖物质科学奖等国内外荣誉奖项或称号。
探索的动机
非常高兴能够得到这个肯定。刚才施一公讲得非常好，我发现大家做的很多事情都和物理联系在一起，在座的每一位对科学感兴趣的人有一个共同的动机，我想讨论一下探索的动机，这是我今天演讲的题目。其实所有的科学内容，某种意义上来讲，都是跟这个问题紧密相连的：我们从哪里来，我们要到哪里去？这个问题延续了好多好多年，回答这个问题的**种可能性，其实是来自于宗教。我们知道，*早试图比较系统地探索我们从哪里来、到哪里去的时候，其实《**》给出了一种可能性，说上帝创造了宇宙，创造了万物和人类，某种程度上来讲，这个《**》是目前为止营销*好的一个学说，如果叫做学说的话。因为当时的社会分“奴隶”“平民”和“贵族”等几个阶层，《**》告诉人们：我们都是上帝创造的，无论贫富，无论是黄种人、黑种人、白种人，都是兄弟，都是上帝的子民。生活困苦的奴隶很容易接受这个学说，有了这个学说以后，人们心理上感觉比较幸福，人们都由上帝来管着，比较安宁。但正如爱因斯坦在少年时读了通俗的科学书籍后所认识到的，《**》里的故事有许多不可能是真实的。随着科学的发展，人们迎来了**次科学革命。那么，从哥白尼开始，他写了《天体运行论》，指出地球不是宇宙的中心。后来伽利略用望远镜观测天文现象，证实了用实验和数学的方法研究自然的规律，进一步证明了哥白尼日心说的观点，*后通过搜集的大量数据获得了很多规律。在这个基础上，到了1687 年，英国的一位科学家牛顿写了一本巨著叫做《自然哲学的数学原理》，他告诉我们其实人们所看到的各种各样的力学现象，*后都可以统一成一个简单的公式：F=ma，而且告诉我们有了这个公式以后，加上万有引力的公式，我们连星辰的运动都可以计算。后来来自爱丁堡大学的麦克斯韦建立了麦克斯韦方程，告诉我们所有光、电磁的现象都可以统一为方程组。这就带来了人类历史上**次科学革命。
经典物理学牛顿力学已经非常成功了，它给人类带来了两次产业变革，但还是会给我们带来困惑。这里面告诉我们，一旦我们体系的初始状态是确定的，所有粒子的未来运动状态都是可以精确预言的，比如说一切事件，包括今天的会议，我到底能不能得这个未来科学大奖，其实老早就可以计算出来，是已经确定好的，个人的努力是毫无意义的。而且牛顿又告诉我们时间是均匀流逝的，无始无终；空间也是均匀的，无限大。这个过程中我们宇宙到底有没有起源？是不是永远都是这样呢？是不是一直这样下去呢？我们都说不知道，所以经典物理学本身解决了很多问题，但是它也带来了这么一个困惑。
非常有意思的是，到了20 世纪初，随着普朗克提出了量子论，统一了微观世界的规律，爱因斯坦提出了相对论，告诉我们时间和空间是相对的，在这个基础上我们迎来了第二次科学革命，其中一个*主要的内容是量子力学，量子力学主要是研究微观世界的科学规律。其实所谓的量子，我们刚刚所讲到的，原子、分子、光子都属于量子的范畴。什么是量子呢？量子是构成物质的*基本单元，是能量的*基本携带者，但是它有一个基本的特征，是不可分割的。为什么不可分割呢？比如说我们有一瓶水，喝到*后剩下二分之一、四分之一、八分之一，*后变成一个一个水分子了，（水分子）没有办法拿刀切一下变成二分之一，这样的话原来的化学性质就不成立了。构成物质世界的基本单元和每天的生活有不一样的性质。我们日常生活中有一只猫，只能处于死或者活两个状态，我可以用这两个状态加载一个比特的信息，量子力学告诉我们微观世界的猫可以同时处于死和活状态的叠加，不仅仅是处于0 或者1，可以是0 和1 状态的相干叠加，这是量子力学的基本原理，死和活的叠加是什么意思呢？比如说我去法兰克福旅行，然后来北京领奖，我中间睡着了，不知道沿着哪一条路回来的，到了北京我在机场醒来以后发现又冷又热，这是非常奇怪的状态，为什么我这个人会同时处于两个状态呢？下一次我在飞行过程中一直观测这个路线，发现有一半的概率是从莫斯科回来的，感到浑身寒冷，还有一半的概率是从新加坡过来的，感到浑身温暖。一万次的话，随机地五千次从新加坡过来，五千次从莫斯科过来，我不看的话是两种状态的叠加，看的话是某一种确定的状态。这种简单的分析告诉我们，量子客体的状态会被我们的测量所影响，当然大家可能会认为我是胡说八道，生活中大家经常坐飞机，经常睡觉，从来没有遇到过这种现象，你这样讲就不对了嘛。现实生活中为什么不会出现这种现象呢？因为平时你在飞机上睡着了，你旁边的人没有睡着；你旁边的人睡着了，飞行员没有睡着；飞行员睡着了，可能空姐没有睡着。只有宇宙中每一个机器、每一个客体都没有办法告诉你你在什么地方的时候，量子力学告诉我在某一些特定的条件下，是可以处于这样的相干叠加的状态。这里的分析告诉我们，量子客体的状态会被我们的测量所影响，你去看它，它和原来的状态不一样了。
那么某种意义上来讲，量子力学和牛顿力学相比，有一个非常积极的地方，因为牛顿力学或者是我们经典的电动力学是决定论的，即预测所有的现象是决定的，但是量子力学告诉我们，如果有观测者对这个客体进行观测，会对这个状态带来不可避免的影响。所以，我们人类本身的测量行为会对体系的演化产生根本的影响。
当然，这样的概念的改变，必然会带来科技方面的进步。所以其实我们现在以信息科技为代表的第三次产业变革，在很大程度上来讲，都是和量子力学联系在一起的。比如说，在原子弹研制过程中，为了计算方便，发明了现代意义上的通用计算机；为了把数据很方便地向全世界的学者分发，人们又发明了万维网的雏形；为了物理检验相对论，人们又发展了原子钟的技术，这种技术后来又可以用到GPS 和导航方面，所以其实在研究GPS 的时候我们不仅用到量子力学的技术，甚至把狭义相对论和广义相对论的技术都用到了相关现实应用中。