内容简介
本书打破认知壁垒，以“接受世界的不可直观”为起点，带读者感受量子世界的奇妙——从叠加态、纠缠态到薛定谔方程，这些概念虽难直观理解，却可让读者轻松接纳。全书分为4 部分，包括入门量子世界，解锁量子漫步、波粒二象性等核心概念；聚焦实际应用，揭秘激光、半导体、MRI、量子计算机等如何改变生活；串联关键发现，梳理从经典物理到量子力学的历史脉络；开启物理入门，解析物理学家分类、四种基本力等。书中还穿插了“物理学家的日常”“如何成为物理学家”等专栏，搭配图解与趣味表达，降低阅读门槛。
本书适合对量子力学和量子科技感兴趣的读者阅读，无需专业基础便能领略量子世界的魅力，读懂其对当下与未来的影响。
目录
前言
第1 部分 欢迎进入量子世界！
第1 章 量子世界探微之旅 ！ 2
第2 章 量子力学：描述微观世界奇异规律的规则手册 ！ 4
第3 章 制作『量子水果』，理解『叠加态』！ 6
第4 章 吃掉『量子水果』会发生什么 ？ 9
第5 章 在科学范畴内，『上帝不掷骰子 ！』 12
第6 章 利用非线性效应创造『量子纠缠态』！ 14
第7 章 万物皆量子：『粒子』与『波』的二象性 ！ 16
第8 章 『薛定谔方程』让量子现象可以被预测 ！ 19
专栏1 物理学家的日常 ！ 22
第9 章 进化路上的『捣蛋鬼』——量子隧穿效应 ！ 24
第10 章 想要观测量子？难如登天 ！ 27
第11 章 观测量子需要『精装三层真空豪宅』！ 30
第12 章 量子开始展示其独门绝技 ！ 33
第13 章 量子比特：凭借叠加态高效搜寻正确答案 ！ 36
第14 章 量子计算机：凭借『粒子性』同时探索多重可能性 ！ 38
第15 章 量子计算机：凭借『波动性』轻松锁定目标 ！ 40
第16 章 技术奇点到来时，AI 会超越人类吗 ？ 43
第17 章 量子力学能否阐明人类『意识』的起源 ？ 46
专栏2 连物理学家都感到奇妙的量子世界规则 ！ 48
第２部分 量子力学照亮未来
第1 章 量子力学改变生活 ！ 52
第2 章 人类由原子构成：既是颗粒，亦为虚空 ！ 55
第3 章 激光，是『步调一致的光子』的宏大连锁 ！ 58
第4 章 半导体晶体管改变了世界面貌？ 61
第5 章 身体里的『音叉』驱动着MRI 设备 ！ 64
第6 章 利用量子技术开发超高性能量子设备 ！ 67
第7 章 量子传感器不放过任何微小的变化 ！ 70
第8 章 量子通信实现安全通信的强大实力 ！ 73
第9 章 在量子模拟中探索新物质的特性 ！ 76
第10 章 令人期待的量子计算机仍在研发阶段 ！ 79
第11 章 量子技术将彻底改变我们的日常生活？ 82
专栏3 运行138 亿年误差仅1s 的光钟 ！ 85
第3 部分 从经典物理学到量子力学的演进史
第1 章 从经典物理学到量子力学 ！ 88
第2 章 19 世纪杨氏发现的『光波干涉』是什么 ？ 91
第3 章 贝可勒尔发现的放射性现象是量子力学的开端吗 ？ 94
第4 章 普朗克的『黑体辐射』与『能量量子化』是什么？ 97
第5 章 20 世纪初被发现的『光电效应』是什么 ？ 100
第6 章 光既是『粒子』也是『波』的伟大发现 ！ 103
第7 章 汤姆逊发现『电子』：奠定量子力学的基石 ！ 105
第8 章 密立根『电子测量』：量子操作的开拓者 ！ 108
第9 章 通过卢瑟福实验确认的『原子核』！ 111
第10 章 在银原子中发现的电子『自旋』是什么？ 114
第11 章 错误却直指本质的理论具有重大价值 ！ 117
专栏4 别因为波涌过来了，就说我是一颗颗的粒子呀 ！ 120
第4 部分 打开物理之门
第1 章 『物理』到底是什么 ？ 124
第2 章 物理金字塔：你属于登顶派？还是落地派？ 127
第3 章 数学作为『语言』在物理学中的意义是什么？ 130
第4 章 物理学家中的『实验派』与『理论派』！ 133
第5 章 消除世间『模糊』亦是物理学的使命 ！ 136
第6 章 『四大物理』：牛顿力学与相对论，谁快谁慢 ？ 139
第7 章 『四大物理』：量子力学与场论，谁大谁小 ？ 142
第8 章 现代物理学：颠覆世界认知的革命 ！ 144
第9 章 物理学揭示：构建万物的四种基本力是什么 ？ 147
专栏5 如何成为“物理学家”？ 150
第10 章 日常生活中的现象大多由电磁力主导 ！ 152
第11 章 基础物理与应用物理携手催生新发现 ！ 155
第12 章 现代物理学之谜：『时间之箭』能否破译 ？ 157
第13 章 现代物理学之谜：『生命现象』与量子力学效应有何关联 ？ 159
专栏6 认知未知的价值 ！ 162
代后记 164
前言/序言
前 言
一说起量子力学，很多人的第一反应是：“这也太难懂了吧！”确实，探索量子世界需要数学工具和物理原理这两把钥匙。但有趣的是，即便是深耕该领域的物理学家，也不会断言“我已完全理解其本质”（详见专栏2）。那么问题来了：专业研究者与普通大众之间，究竟存在哪些关键的理解障碍？
“人类认知世界的过程中，总存在超越直觉的现象。”——我们应当坦然接纳这一事实。这并非消极地认定“我无法理解”，也非盲目自信“对方本就如此，无须深究”。持此开放心态，认知的迷雾自会逐渐消散。无论是“叠加态”“量子纠缠”“薛定谔的猫”，抑或其他概念（如类似“海森堡的狗”这样的戏称），皆可从容探讨。
作者期冀读者能享受探索之乐。量子世界充满反直觉的特性，即便试图直观理解，也常陷入认知困境，专业人士亦然。然而，坦然接纳其奇妙本质后，理解感便会逐渐浮现。随之而来的是一种独特的包容心态：“这现象自有其规律。” 愿读者亲身探索量子的不可思议，并基于实证去欣赏它。
本书的目标优先顺序为：趣味性 > 原理阐释 > 表述严谨性。专家视角下，某些论述或存可商榷之处。然而作者认为，相较于局部的精确性，传达核心原理及其探索乐趣更具价值。量子技术正高速演进，“量子”概念将日益融入日常生活。未来，公众或需掌握其基础知识。然而，本书的核心目标并非要求读者“透彻理解量子理论”。
量子力学自身的理论魅力超越其应用价值。其核心框架虽相对简洁，却催生出诸多反直觉现象、独特的量子关联与秩序。正是这些微观机制，塑造了我们所见的宏观世界图景，展现了自然构造的内在逻辑——一种近乎必然的和谐。此图景令一代代量子物理学家深深为之着迷。
长久以来深藏于学术领域的量子奥秘与其理论构建的世界图景，本书期冀能为您开启新视角，领略其独特魅力，并以此拓展认知维度，丰富生活感知。
