物理問題如數(shù)家珍

前言

1955年春天，阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Elnsteln)去世的時(shí)候，威廉·米勒(William Miller)在《生活》雜志上刊登了他在幾個(gè)月前對這位偉大物理學(xué)家所作的采訪。米勒的兒子當(dāng)時(shí)也隨同前往，愛因斯坦告誡他說：“重要的是不要停止提問?！?The important thing is not to stop questioning.)    我們也希望讀者們帶著這個(gè)建議踏上這101個(gè)問題之旅，我們的回答將使你們對現(xiàn)代物理學(xué)有所了解(本書原名《關(guān)于現(xiàn)代物理學(xué)的101個(gè)重要問題》——編者注)。這種了解當(dāng)然不可能是詳盡的，由于篇幅所限，我們不得不有所選擇，并且還是一種主觀的選擇。有些問題至今還未得到解決，因此，長久以來，物理學(xué)家們也從未停止提問。    大約在19世紀(jì)末，人們就認(rèn)為物理學(xué)的發(fā)展已基本走到盡頭，只剩下少量的細(xì)節(jié)工作。雖然人們在伽利略·伽利雷(Galileo Galilei)之后的三百年中獲得了重大的成就，但是這種觀點(diǎn)仍是十分錯(cuò)誤的。在上個(gè)世紀(jì)最后二十五年中，物理學(xué)又經(jīng)歷了許多劃時(shí)代的發(fā)展，我們可以說：“現(xiàn)代物理學(xué)”從這一刻就誕生了，這也正是本書涉及的內(nèi)容。    現(xiàn)代物理學(xué)引領(lǐng)我們進(jìn)入了一個(gè)有別于日常經(jīng)驗(yàn)的世界，帶領(lǐng)我們認(rèn)識微觀世界、極速世界以及廣闊的宇宙。這一探索之旅時(shí)常令我們目瞪口呆，因而頗具挑戰(zhàn)性.但這也令它更加富有魅力。    首先我們將討論量子物理學(xué)，它研究的是微觀世界。它打破了我們的一些根深蒂固的觀念，例如物體按照一定軌道運(yùn)動。但同時(shí)，我們?nèi)粘Ｉ钪性S多不可或缺的技術(shù)應(yīng)用也正是構(gòu)建于其基礎(chǔ)之上的。我們將在《量子物理學(xué)》和《應(yīng)用固體物理學(xué)》這兩章中談到其中的幾個(gè)應(yīng)用?！都{米物理學(xué)》和《量子信息》兩章中的問題是指向未來的。尤其是后一章指出：我們在未來也許能夠利用量子系統(tǒng)的一個(gè)非常特殊的性質(zhì)，即量子糾纏(編者注：具有兩個(gè)以上元素的復(fù)合系統(tǒng)，當(dāng)其中一個(gè)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，即使另一個(gè)遠(yuǎn)在另一顆行星之外，也能迅速發(fā)生相應(yīng)變化)。

內(nèi)容概要

　　大約在19世紀(jì)末，人們就認(rèn)為物理學(xué)的發(fā)展已基本走到盡頭。這種觀點(diǎn)在上個(gè)世紀(jì)被不斷證明是錯(cuò)誤的，物理學(xué)又經(jīng)歷了許多劃時(shí)代的發(fā)展。
　　愛因斯坦曾告誡世人說：“重要的是不要停止提問?！?br />　　現(xiàn)代物理學(xué)引領(lǐng)我們進(jìn)入了一個(gè)有別于日常經(jīng)驗(yàn)的世界，帶領(lǐng)我們認(rèn)識微觀世界、極速世界以及廣闊的宇宙。這一探索之旅時(shí)常令我們目瞪口呆，因而頗具挑戰(zhàn)性，但這也令它更加富有魅力。本書試圖通過對101個(gè)有趣的現(xiàn)代物理問題的回答，讓讀者對現(xiàn)代物理有所了解，進(jìn)而熱愛它。
　　真空有多空？上帝會擲骰子嗎？人們能夠點(diǎn)石成金嗎？為什么我們沒有生活在一個(gè)量子世界？存在大爆炸嗎？宇宙的年齡是多少？如何對過去的宇宙稍作了解？為什么愛因斯坦想要一個(gè)宇宙常數(shù)？為什么重力對我們很重要？是什么使時(shí)空彎曲？銀河系中也存在黑洞嗎？時(shí)間和空間在晃動嗎？人們能消滅物質(zhì)嗎？如何給外星人解釋何為左何為右？物理學(xué)美在何處？貓落地時(shí)為何總是四腳著地？為什么我們會越來越重？

作者簡介

　　【德】格爾特-路德維希?因格爾德
　　阿斯特麗德·蘭布雷希特
　　格爾特-路德維?！ひ蚋駹柕拢℅ert-Ludwig
Ingold）是奧格斯堡大學(xué)的理論物理學(xué)教授，也是Beck出版社的知識系列叢書之量子學(xué)理論的作者。
　　阿斯特麗德·蘭布雷希特（ A s t r i dLambrecht），布魯塞爾國家中心實(shí)驗(yàn)室德籍教授。

書籍目錄

基礎(chǔ)知識
量子物理學(xué)
量子信息
應(yīng)用固體物理學(xué)
納米物理學(xué)
特殊相對論
一般相對論
粒子物理
宇宙學(xué)
量子引力
混沌

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：特殊相對論不允許存在超光速的能量流和信息流。把光速當(dāng)成極限速度時(shí)，人們總是指真空中的光速。粒子在物質(zhì)中的運(yùn)動完全能夠比光快，因?yàn)楣馑僭谄渲斜仍谡婵罩行?。在聲波中我們知道：?dāng)飛機(jī)突破音障時(shí)會產(chǎn)生音爆現(xiàn)象。接著飛機(jī)作為聲源將以超音速飛行。在帶電粒子的運(yùn)動中也會發(fā)生類似現(xiàn)象，例如物質(zhì)中的快電子。它發(fā)出的電磁波被稱作切倫科夫輻射。人們在冷水中反應(yīng)器棒的周圍能觀察到藍(lán)色輝光，其原因也是切倫科夫輻射。特殊相對論的等式在形式上也允許粒子與其他粒子相反，完全以超光速運(yùn)動。這種所謂的快子不與其他粒子相互作用，因此不在我們的觀察之列。那么用量子能夠超越相對論嗎？量子理論允許兩個(gè)或更多的粒子同處一個(gè)糾纏態(tài)。對兩個(gè)粒子中的一個(gè)進(jìn)行測量就能確定另一個(gè)粒子的測量結(jié)果。其中難道不能傳送超光速信息嗎？兩個(gè)粒子之間可以相距非常遙遠(yuǎn)，兩次測量可以在很短的時(shí)間內(nèi)相繼進(jìn)行。

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