量子迷宫 保罗哈尔彭 著 科普 量子力学 物理 费曼与惠勒 中信出版社图书 正版
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商品详情
虫洞、黑洞、弦理论——重返美国物理黄金时代，见证费曼与惠勒的珍贵友谊，探索量子物理学的颠覆性发展
书名：量子迷宫
定价：58.00元
作者：保罗哈尔彭
出版社：中信出版集团
出版日期：2020-05
页码：350
装帧：平装
开本：32开
ISBN：9787508698892
1.这是一本关于量子力学发展进程的科学读物，也是一本关于物理学家费曼和惠勒的人物传记。
2.全书内容围绕两条主线展开：一是理查德·费曼和约翰·惠勒这两位物理学巨擘的人生历程和科学事业生涯；一是从牛顿理论到爱因斯坦相对论再到量子力学的物理学史话。两条线的交织碰撞，让这本书既有丰满的人物、生动的故事，又有前沿的理论观点、学科史话和思想火花，在拉近读者与费曼、惠勒、爱因斯坦、玻尔、霍金等物理学大咖之间距离的同时，也让读者对如迷宫般的量子力学有一个全面、客观、清晰的认知。
3.关于量子力学，这本书既囊括了玻尔和爱因斯坦的“上帝掷骰子吗？”的著ming争论、薛定谔的猫，还介绍了苹果上的虫洞、《星际穿越》中的黑洞、引力波、脉冲星等当下zui热门的物理学知识。
4.作者在写作本书的过程中，近距离采访了物理学界的多位大咖，拿到了第yi手的资料和素材，再加上血肉丰满的人物故事，仿佛为读者呈现了一部纸上的量子力学纪录片。在阅读的过程中，那些为现代物理学做出巨大贡献的科学巨匠，他们的趣闻轶事会让你忍俊不禁：爱逗趣的费曼还是一位魔术师和鼓手，他的爱情故事跟《罗密欧与朱丽叶》一样令人惋惜慨叹；时间观念极强的惠勒骨子里却是个冒险家，他有很多“脑洞”无xian大的想法，连不拘一格的费曼都自叹弗如。
讲述了两位杰出的物理学家费曼和惠勒从结识到取得重大科研突破，并最终成为一生挚友的故事。通过师徒二人的共同努力，人们对时间和现实的认知得到了彻di的改变。
1939年，理查德费曼作为一名出色的麻省理工学院研究生，来到了约翰惠勒位于普林斯顿大学的办公室，成为惠勒的教学助手。两人结成了一生的友谊，他们之间的合作硕果累累，但两人的性格却迥然不同。惠勒讲话柔声细语，表面上是个保守的人，但他对宇宙的看法却一点儿不保守，脑子里充满了大胆的想法。爱热闹的费曼则对学术非常谨慎，他只相信已被证实的理论。但他们两个人的思维却是互补的。他们之间的合作使人们重新认识了时间和现实的本质。费曼提出，量子现实其实是由一系列变化、矛盾的可能性组成，这启发了惠勒发展出虫洞理论，打开了连接未来和过去的通道，该理论也成为他最重要的发现。两个人彻di改变了人们对量子物理的认识。
两个人的关系不像是传统的老师和学生的关系，他们在这段关系中处于一个相对平衡的位置。正是由于这样的合作关系，使得他们在量子物理领域取得了重大进展。由费曼提出、以惠勒命名的“历史总和”概念解释了量子物理的基本问题。费曼和惠勒认为，要准确回答一个量子问题，就必须考虑所有的方面，现实就是所有方面的综合。
两位物理学家组成了一个完mei的团队。费曼的计算能力非常出色，做事一丝不苟，小心谨慎。惠勒提出的观点则非常大胆，充满想象力。两个人合作将奇怪的假设发展成实用的解决方法。在惠勒位于普林斯顿的办公室，两个人开始了持续一生的无畏探索。
引言 时间革命
研究生助教 004
量子测量问题与哥本哈根解释 007
命运的一次绝妙安排 010
别闹了，费曼先生！ 011
孩子般的好奇心 013
天马行空的童年 016
科学之路上的最佳拍档 017
第1章 蓄势待发的物理学革命
友谊的萌芽 027
开动脑筋的力学课 029
爱因斯坦的宇宙观 031
粒子间的乒乓球比赛 033
散射粒子的“迷你阵雨” 035
回旋加速器和旋转洒水器 038
时间实验 042
美好的爱情 044
汤罐头魔术 047
物理学界的链式反应 049
第2章 宇宙中独一无二的粒子
量子力学和电子跃迁 056
光的时空旅行 060
能量海中的空穴 064
一个令人着迷的难题 066
量子纠缠——鬼魅般的超距作用 070
摇椅、脉冲与墙 074
科学界的米开朗基罗 076
艺术与科学的巧妙结合 079
最短时间和最小作用量 082
寻找缺失的那块“拼图” 086
上帝掷骰子吗？ 088
一个电子的时间旅行 090
被战争打碎的美梦 092
第3章 一座充满可能性的时间迷宫
时间的韵律 098
时间就像一座迷宫 101
小径分岔的花园 103
加入曼哈顿计划 105
拿到博士学位 108
毕业和结婚 110
核实验室的秘密工作 113
滑稽的捣蛋小子 116
东奔西跑的日子 118
流亡者与掌舵人 120
当未来形塑了过去 123
放出瓶子里的魔鬼 126
假如……会怎么样？ 127
末日时钟 129
第4章 拉开量子电动力学的序幕
战后的忧伤岁月 136
不懈追求量子理论的简洁性 138
康奈尔大学的新成员 143
工作与业余爱好相辅相成 145
棘手的发散难题 147
物理学界的群星闪耀时 148
微小却伟大的兰姆移位 152
第5章 绘制粒子世界的奇妙图景
谢尔特岛会议 156
与观测值相匹配的计算结果 160
费曼图：波浪线、直线和圈 162
顶级魔术师般的天才 166
一场马拉松式的演讲 168
一个以失败告终的报告 170
狂野的西部自驾游之旅 173
量子电动力学的重整化 176
终获认可的历史求和法 178
量子引力理论的探索之路 181
原子弹的秘密被泄露 183
接受新使命的召唤 185
氢弹试验大获成功 186
不翼而飞的机密文件 189
吸收体理论是错的 191
第6章 从薛定谔的猫到多边界诠释
用时空的经纬线编织历史 196
人问津的广义相对论 197
开一门广义相对论的课程 200
超流体和一段失败的婚姻 201
爱因斯坦家的茶会 203
苹果上的虫洞和新物理学 205
量子泡沫和宇宙的演化 207
四剑客与量子测量难题 210
如何定义宇宙波函数 215
关于引力的深奥谜题 216
现实的分支和观测者的副本 219
引力波预言成真 221
算盘上的两个算珠 223
多世界诠释 226
第7章 时间的方向和宇宙的模型
称性的连续、分立和破缺 233
弱相互作用和宇称不守恒 236
牵手相伴一生的人 238
伟大的解释者 240
X先生与超人 242
时间起点的量子涨落 244
大爆炸成为主流理论 246
宇宙中最神秘的地方 248
最微小世界的时间之箭 251
坚守本色的诺奖得主 252
更基本的粒子——夸克 255
宇宙的起源与结局 259
哥德尔的旋转宇宙模型 261
黑洞无毛 263
第8章 思想、机器和宇宙
把茶杯扔进黑洞 268
疯狂的“洋葱” 271
约翰·惠勒与“约翰·怀勒” 272
宇宙的计算机代码 275
难忘的美好时光 276
棒球场、宇宙和波粒二象性 279
流浪街头的诺奖得主 281
天生的表演者 283
人工智能 285
量子比特与超弦 287
自激电路与问答游戏 289
荣归故里 292
虫洞——通向过去的入口 294
超新星爆发和费曼辞世 297
先知的应许之地 299
结束语 如何走出迷宫
后记 309
致谢 313
注释 317
延伸阅读 337
保罗哈尔彭，费城科学大学物理教授，著有13本科普作品。获得过古根海姆奖、富布赖特科学奖学金计划、雅典娜文学奖。哈尔彭参见过很多广播、电视节目，向《费城询问者报》以及NOVA《现实的本质》物理博客供稿。他目前住在宾夕法尼亚州温尼伍德。
在任何一场物理学会议上，如果请与会人员列出他们20世纪zui具影响力的10位物理学家，很多人的名字都会出现。但毫无疑问，每个人的名单上都会有爱因斯坦，可能还有费曼和惠勒。等你读完哈尔彭的这本发人深省的书，你就会知道原因了。
——保罗·纳欣（PaulNahin），美国新罕布什尔大学电气工程学教授
在这本令人兴奋的书中，哈尔彭探索了两位杰出科学家之间奇怪的平衡关系。人人都认为理查德·费曼是一个爱出风头的人物，而哈尔彭笔下的费曼却是一位严谨、诚实的科学工作者，也是一位能对约翰·惠勒的革命性思想进行精雕细琢的完mei工匠。总之，这是一个令人着迷不已的故事。
——弗兰克·克洛斯（FrankClose），英国牛津大学物理学教授
这是一个关于两位伟大物理学家的既启迪人心又感人至深的故事。费曼和惠勒的旺盛创造力引领他们探索物理实在的极限，发现现代物理学的裂缝和深坑。与此同时，他们为我们理解现代物理学定律奠定了良好的基础。
——佩德罗·费雷拉（PedroFerreira），英国牛津大学天体物理学教授
这里是夜幕下的普林斯顿，我们将要踏上一场“捉鬼”之旅。镇上寂静得可怕，所有商店都关门了。一轮满月发出冷冷的光，照耀着树木笼罩的校园。
大约75年前，差不多就在“二战”开始时，一场关乎我们对时间本质认知的革命在此悄然掀起。理查德·菲利普斯·费曼(昵称“迪克”)和约翰·阿奇博尔德·惠勒(昵称“约翰尼”)两位物理学家的讨论引发了一系列事件，颠覆了量子物理学中时间和历史的概念。他们的思想改变了人们对时间的观念，时间不再是一条朝固定方向永恒流逝的小溪，而是变成了一个既可以向前也可以向后延伸的迷宫。通过探寻普林斯顿的往事，我们希望解释这场深刻的变革如何诞生，以及它如何影响了当代人们对物理实在(physicalreality)寻求完备解释的过程。
我们的科学史之旅从拿骚楼开始，这幢大楼是普林斯顿大学传统意义上的中心。大楼前有两尊青铜老虎像，一边一个，形成完美的对称，守卫着正门入口。继续向北走，我们看到了菲茨伦道夫门，这是普林斯顿大学的校门，它装饰华丽，一对石鹰栖息在两根像纪念碑一样的石柱上。穿过校门，我们来到了拿骚街，它是普林斯顿的主干道，也是城区与校园的分界线。
向街道对面望去，我们注意到一种醒目的不对称性，与校园建筑优雅的对称外形形成了鲜明对比。右手边朝东的建筑是派恩楼的后楼，这是一座华丽的都铎式建筑，模仿16世纪英格兰小城切斯特的建筑风格，令人惊叹。左手边朝西的则是一幢朴素的银行大楼，它朴实无华、方正、冷峻，看起来与右边那座亲和、精致的建筑一点儿也不搭调。
穿过拿骚街，我们被一阵突如其来的迷雾包围，原本清朗的夜景突然变得朦胧起来。在迷雾中，派恩楼的前楼如幻影般若隐若现。它是后楼失散已久的伙伴，与后楼风格类似且在同一时间建成；它最突出的特征是带有一座日晷，上书拉丁铭文：“Vulnerantomnes：ultimanecat”(时间刀刀伤人，最后一刀致命)。虽然前楼在20世纪60年代初就被拆毁并改建成银行大楼，但在这场历史的迷雾中，它仍然完好如初，与后楼形成了完美的对称关系。
再往西走就是被草木覆盖的帕尔默广场，看起来还很新。广场上的商店建于20世纪30年代的城市绅士化a时期，但奇怪的是，它们好像刚刚开张。报摊上展示的报纸头条刊登着阿道夫·希特勒入侵波兰的消息——我们记得它发生在1939年9月。一张海报宣传着电影《绿野仙踪》。我有一种感觉，我们已经不再身处21世纪了。
研究生助教
再走一段路，我们就来到了普林斯顿研究生院，这是一座城堡状的建筑，位于一块与主校区相分离的飞地上。研究生院呈现出一个回廊接一个回廊的复合结构，为忙碌的研究生们提供了一处与世隔绝的环境。在这里，学生们在简单舒适的宿舍里居住，在位于中央的食堂里就餐，还可以参加高端的社交活动，比如舞会或茶会。
这个时间，大多数学生都已经睡着了。但是，图书馆里一个装饰精致的小房间的灯还亮着，一名瘦高个、棕色头发的21岁男生窝在椅子里，嘴角勾出微笑的弧度，聚精会神地看着膝盖上摊开的一本经典力学书。他是一名一年级研究生，正在为自己要担任助教并评分的一门课程做准备。虽然他对教材已经很熟悉了，但他还是决定快速浏览一下课程的相关内容。很快，他就要批阅成堆的作业，检查学生们的计算是否正确，改正他们的错误，在此过程中还要训练他们的解题技巧。
一盏金字塔形状的台灯照亮了这位研究生正在阅读的一段文字，它讲的是一条无摩擦的轨道上两辆小车的正面碰撞。他在头脑中快速地把这个问题过了一遍：给定小车的质量和初始速度，物理学定律可以精确地预测接下来会发生什么。根据艾萨克·牛顿的第三运动定律，每个作用力都对应着一个反作用力——大小相等、方向相反。根据牛顿第二定律，力代表动量的改变，动量是质量与速度的乘积。两辆小车受到的力相等，因此它们的动量变化率也相等，只是一辆小车失去动量，而另一辆小车得到同样大小的动量。这种平衡被称为动量守恒定律。
因此，两辆小车会互相远离，其动量大小相等，但方向相反，形成完美的对称。那它们的速度如何呢？已知动量等于质量乘以速度，质量轻的小车的反弹速度就要比质量重的小车更快。这就是经典牛顿物理学的魅力所在(在这一背景下，经典指与我们日常生活中熟悉的尺度相关，区别于亚原子的量子尺度)：只用一条简单的守恒定律，我们就能做出精确的预测。
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