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出版者:Springer

作者:Bernd Thaller

出品人:

页数:518

译者:

出版时间:2004-11-30

价格:USD 109.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387207773

丛书系列:

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《高级视觉量子力学》导论 本书深入探索量子力学的迷人世界，以其独特的视觉化方法为核心。量子力学，作为描述微观粒子行为的基石理论，以其反直觉的特性和非凡的预测能力，重塑了我们对现实本质的理解。本书旨在通过一系列精心设计的插图、图表和动画概念，揭示量子世界的深层逻辑和美学。 我们从量子力学的基本原理入手，如波粒二象性、叠加态和量子纠缠。本书将力求将这些抽象的概念具象化，帮助读者直观地把握它们的含义。例如，对于波粒二象性，我们将展示电子如何同时表现出粒子和波的特征，以及如何通过不同实验设计来观察这些特性。叠加态的概念将被生动地描绘，例如一个粒子可以同时处于多个位置的叠加，直到测量行为发生，使其“坍缩”到某个确定的状态。量子纠缠，这个爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”的现象，将被解释为两个粒子之间一种奇特的关联，无论它们相距多远，一个粒子的状态变化会瞬间影响到另一个粒子。 本书的第二个主要部分将聚焦于量子力学的核心数学框架。虽然我们将避免过于冗长的数学推导，但会清晰地阐述描述量子态的狄拉克符号、薛定谔方程及其在不同势场中的应用，以及算符、本征值和本征函数等关键概念。我们将使用图示来展示薛定谔方程如何随时间演化量子态，以及能量本征态的波函数形态。例如，在展示无限深势阱和有限深势阱时，我们会用图形化的方式展示量子态的能量量子化以及波函数的空间分布。 接着，本书将深入探讨量子力学在实际应用中的体现。我们将讨论量子隧穿效应，这是微观粒子能够“穿过”其能量不足以逾越的势垒的现象，它在扫描隧道显微镜和核聚能中扮演着重要角色。通过可视化，我们将展现粒子波包如何部分穿透势垒，并解释其概率性质。 此外，本书还将介绍量子力学的重要分支和概念。例如，我们将探讨原子光谱的起源，解释电子在原子核外轨道上占据的特定能量层级，以及电子跃迁产生的光谱线。我们将利用模型图来描绘不同原子的电子排布和能量跃迁过程。 自旋，作为一种内在的角动量，是量子力学的一个核心概念，我们将用直观的方式来解释它，例如利用李子模型或矢量模型来展示自旋的量子化和方向性。我们将探讨粒子的自旋如何影响其行为，以及在磁场中的表现。 量子力学的测量问题，即测量行为如何影响量子系统状态，也是本书探讨的重点。我们将通过不同的测量场景来展示测量过程的随机性和对量子态的影响。 在高级部分，本书将触及一些更前沿的量子力学主题，例如量子场论的入门概念。我们将简单介绍量子场论如何将粒子视为场的激发，并概述其在粒子物理学中的应用，例如量子电动力学。 本书的另一个重要特色在于其对量子计算和量子信息学的初步介绍。我们将解释量子比特（qubit）的概念，它与经典比特的不同之处在于能够处于叠加态，以及量子门操作如何实现量子计算。我们还会探讨量子纠缠在量子通信和量子密码学中的应用，例如量子密钥分发（QKD）。 全书的叙事将始终贯穿对“为什么”的追问，力求让读者理解这些量子现象背后的逻辑和意义，而不仅仅是记忆公式和结果。我们相信，通过视觉化这一强有力的工具，即使是最抽象的量子概念，也能变得触手可及，激发读者进一步探索这个奇妙的微观世界。 本书的目标读者包括对量子力学有一定基础，希望深入理解其理论和应用的学生、研究人员以及任何对现代物理学充满好奇的读者。我们相信，《高级视觉量子力学》将成为您理解和欣赏量子世界的宝贵指南。

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我是一个有着多年物理学背景的研究人员，一直以来，我都在寻找一本能够真正帮助我深入理解量子力学前沿概念的书籍，而《Advanced Visual Quantum Mechanics》无疑满足了我的需求。这本书的论述深度和广度都令人称赞，它并没有止步于介绍基础的量子力学原理，而是大胆地探讨了许多更高级的主题，例如量子场论的基础、多体量子系统的处理方法，以及一些新兴的研究方向，如拓扑量子计算和量子信息理论。书中对于这些复杂概念的解释，虽然基于严谨的数学推导，但作者并没有放弃对直观理解的追求。他通过引入大量的物理类比和数学可视化工具，使得这些原本高深莫测的理论变得更加易于理解和接受。我特别欣赏书中对量子纠缠熵、量子关联函数等概念的讲解，这些是理解量子信息和量子统计力学的关键。书中通过图示清晰地展示了这些量如何随系统的演化而变化，以及它们在描述量子系统性质中所扮演的角色。此外，书中对量子计算的讨论也相当详尽，从量子门操作到量子算法的设计，再到对不同量子计算模型的比较，都提供了深入的见解。我尤其对书中关于实现量子优越性的讨论感到兴奋，这让我对未来量子计算机的发展充满了期待。这本书绝对是任何希望在量子力学领域更进一步的研究者或学生的宝贵资源，它不仅提供了知识，更重要的是，它提供了一种全新的、更具启发性的学习视角。

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我对宇宙的奥秘一直着迷，而量子力学无疑是探索这些奥秘的关键。《Advanced Visual Quantum Mechanics》这本书，仿佛为我打开了一扇通往微观世界的大门，让我以一种前所未有的方式体验量子现象。我常常被书中那些奇妙的量子行为所吸引，例如，当书本描述电子在原子核外并非以固定的轨道运行，而是以一种“概率云”的形式存在时，我通过书中精美的3D模型，仿佛看到了一个模糊的、充满活力的电子分布。这种“看不见摸不着”却又真实存在的概念，通过视觉化的方式变得触手可及。我特别欣赏书中对量子叠加态的生动描绘。作者用一个“薛定谔的猫”的经典思想实验，配合充满想象力的插图，将一个同时处于生与死两种状态的猫，以及与之关联的量子事件，清晰地呈现在我眼前。这种将抽象概念转化为具象画面的能力，让我对量子世界的“不确定性”有了更深刻的体会。此外，书中对于量子隧穿效应的解释也让我大开眼界。我曾以为粒子必须跨越能量障碍才能通过，但书中通过模拟粒子“穿墙而过”的场景，展示了粒子即使能量不足，也有一定概率克服势垒，这完全颠覆了我对经典物理的认知。这本书就像一位技艺精湛的魔术师，用视觉化的语言揭示了宇宙中最不可思议的秘密。

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我一直以来都对抽象的物理概念感到有些头疼，尤其是量子力学，它简直是我学习生涯中的一个“拦路虎”。然而，《Advanced Visual Quantum Mechanics》的出现，彻底改变了我的认知。这本书最大的亮点在于它对“可视化”概念的深入挖掘。它不是简单地用文字描述，而是通过大量的精美插图、动态图解以及互动式模拟，将那些原本令人费解的量子现象变得触手可及。我仍然清晰地记得书中关于“量子态叠加”的描述，它用一个生动的动画，展示了一个粒子如何同时处于多种状态，直到被观测的那一刻，它才“决定”自己的归宿。这种直观的呈现方式，让我对“不确定性”这一核心概念有了前所未有的理解。同样令我印象深刻的是书中对“量子纠缠”的描绘。它用一对“心灵感应”的粒子，无论它们相距多远，一个粒子的状态改变都会瞬间影响到另一个粒子，这种“非局域性”的描绘，让我仿佛置身于一个神奇的量子世界。这本书就像一位技艺高超的艺术家，用视觉的语言将深奥的科学原理描绘得栩栩如生，让我能够在轻松愉快的氛围中，领略量子力学的魅力。它不仅仅是一本书，更像是一次奇幻的科学冒险。

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作为一名对科学前沿领域充满热情的工程师，我一直在寻找一本能够帮助我理解量子力学在现代科技中应用的著作。《Advanced Visual Quantum Mechanics》以其独特的视角和丰富的图例，成功地吸引了我的注意。我之前曾接触过一些量子力学的入门读物，但往往停留在理论层面，而这本书则将量子力学与实际应用紧密地联系起来。书中对于量子纠缠在量子通信中的应用，例如量子密钥分发，做了非常清晰的介绍。它通过图示展示了如何利用纠缠粒子来生成安全的加密密钥，以及如何防止窃听。这种将抽象的量子现象转化为实际应用场景的描述，让我对量子技术的潜力有了更直观的认识。此外，书中关于量子计算的章节也令我印象深刻。作者不仅介绍了量子比特的概念，还图解了各种量子门的操作，以及一些基本的量子算法，如Deutsch-Jozsa算法。这些内容让我能够初步了解量子计算机是如何工作的，以及它在解决某些特定问题时可能带来的指数级加速。书中对量子传感器的讨论也让我看到了量子力学在精密测量领域的巨大潜力。通过这本书，我不仅巩固了对量子力学基本原理的理解，更重要的是，它激发了我对如何将这些原理应用于未来技术发展的思考。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对宇宙运作方式充满好奇心的爱好者，我一直以来都被量子力学所吸引，但往往因为其抽象性和数学门槛而望而却步。《Advanced Visual Quantum Mechanics》的出现，彻底改变了我的看法。我被这本书所吸引，首先是因为它承诺的“可视化”学习方式，这一点对于我这样非专业背景的读者来说至关重要。当我翻开这本书，立刻被其中精美的插图和清晰的图解所震撼。书中对于波粒二象性的解释，通过模拟电子在双缝干涉实验中的行为，让我清晰地看到了一个粒子如何在不被观测时表现出波的特性，而在被观测时又回归粒子的状态。这种视觉化的过程，比任何文字描述都来得更加生动和深刻。我特别喜欢书中关于量子态叠加和量子纠缠的章节。作者用了一个非常巧妙的比喻，将一个处于叠加态的粒子想象成一个“骰子”，在掷出之前，它同时拥有六种可能的结果，但一旦落地，它就只能是其中的一个。而量子纠缠则被描绘成一对“心有灵犀”的硬币，无论它们被分开多远，只要你观察其中一枚是正面，另一枚必定是反面。这种通俗易懂的比喻，加上书中精美的图示，让我对这些看似违反直觉的量子现象有了前所未有的理解。这本书让我感觉，量子力学并非遥不可及，而是可以通过耐心和正确的引导，被每一个人所领悟。它不仅仅是一本书，更像是一位耐心的老师，引导我一步步探索这个奇妙的量子世界。

评分☆☆☆☆☆

我是一名大学物理系的学生，一直对量子力学这门学科充满了敬畏，但也常常在深入学习的过程中感到困惑。《Advanced Visual Quantum Mechanics》这本书是我近期在图书馆偶然发现的，它的出现，可以说是我在量子力学学习道路上的一次重大突破。首先，这本书的结构编排非常合理，从基础的概念，如量子化、波函数，到更高级的主题，如量子算符、薛定谔方程的解，再到最后对量子信息和量子计算的初步探讨，都做了清晰的脉络梳理。最令我印象深刻的是，书中并没有回避复杂的数学推导，但每一次推导都伴随着大量的可视化辅助，例如，在求解一维无限深势阱的薛定谔方程时，书中不仅给出了数学解，还用图形展示了不同能级的波函数形状，以及概率密度分布，这让我对波函数的物理意义有了更深刻的理解。而且，书中对于各种量子现象的描绘，如量子隧穿、谐振子等，都使用了动态的图示，这比教科书上静态的图形要直观得多，能够帮助我更好地把握这些现象的内在机制。我尤其喜欢书中关于量子态的演化部分，通过动画模拟，我能够清晰地看到一个量子态如何随着时间变化，如何受到外部扰动的影响。这本书不仅帮助我理解了抽象的理论，更重要的是，它培养了我对量子力学问题的直觉，让我能够更自信地去解决更复杂的题目。

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在我个人的求学经历中，量子力学始终是一门令我既着迷又畏惧的学科。直到我遇见了《Advanced Visual Quantum Mechanics》，我才真正感受到了学习它的乐趣和意义。这本书最吸引我的地方在于它对“可视化”的极致追求。它并没有简单地堆砌公式和定理，而是通过大量的插图、图表和模拟动画，将量子世界的奥秘一一展现。我仍然记得书中对“量子隧穿效应”的描绘，它不仅仅是枯燥的数学公式，而是通过一个粒子“穿过”能量障碍的动态过程，让我直观地理解了粒子微观世界中“不可能”的可能。书中对“量子叠加态”的解释，更是让我耳目一新。作者用一个巧妙的类比，将粒子比作一个在无数可能性中同时存在的“幽灵”，直到我们“看到”它，它才确定了自己的“身份”。这种形象化的描述，让我对概率波和波函数坍缩的概念有了深刻的认识。此外，书中对于“量子纠缠”的讲解，也让我惊叹不已。它描绘了两个粒子之间如同“心有灵犀”般的联系，无论相距多远，一个粒子的状态改变会瞬间影响到另一个粒子，这种“非局域性”的描绘，让我对量子世界的奇妙之处有了更深的敬畏。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的启迪，它让我看到了理解量子力学的另一条路径。

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作为一个对科学史和科学哲学都有浓厚兴趣的读者，我一直认为理解一个科学理论的形成过程和背后的思考至关重要。《Advanced Visual Quantum Mechanics》这本书，恰恰在这一点上做得非常出色。它并没有将量子力学视为一个孤立存在的理论体系，而是巧妙地将历史的脉络融入其中。书中在介绍每一个核心概念时，都穿插了对提出这些概念的科学家的介绍，以及他们当时所面临的挑战和思想斗争。例如，在讲述波粒二象性时，书中不仅展示了光和电子在不同实验中表现出的不同性质，还详细介绍了德布罗意提出物质波理论的革命性思考，以及后来实验如何一步步验证了这一理论。这种历史性的视角，让我不仅理解了“是什么”，更理解了“为什么”。我尤其欣赏书中对量子力学诠释的讨论。它没有局限于某一种特定的诠释，而是列举了哥本哈根诠释、多世界诠释等多种观点，并试图通过图示来帮助读者理解这些不同诠释所带来的不同物理图像。这种对科学思想演变过程的细致呈现，让我对量子力学的本质有了更深刻的哲学层面的思考。这本书，是一次穿越时空的科学探索之旅。

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这本书的封面设计就充满了未来感和科技感，深邃的蓝色背景上，量子纠缠的抽象图形若隐若现，仿佛蕴含着宇宙最深层的奥秘。拿在手中，沉甸甸的分量感也让我对即将展开的知识之旅充满期待。我一直对量子力学有着浓厚的兴趣，但传统的教材往往过于抽象和枯燥，难以真正理解其中的精髓。而《Advanced Visual Quantum Mechanics》从一开始就给了我耳目一新的感觉。它不仅仅是一本介绍理论的书籍，更像是一场视觉盛宴。作者巧妙地运用了大量的图示、动画和模拟，将那些难以捉摸的量子现象具象化。例如，在解释量子叠加态时，书中并没有直接给出复杂的数学公式，而是通过一个生动的例子，将粒子想象成一个在无数可能性中同时存在的“幽灵”，直到观测行为发生，它才“选择”了一个具体的状态。这种“可视化”的学习方式，极大地降低了理解门槛，让我在不知不觉中就能够抓住量子力学的核心概念。而且，书中对于量子纠缠的阐释尤其令人印象深刻。我一直觉得，纠缠是量子世界中最令人费解但又最迷人的现象之一。这本书通过一系列精心设计的视觉模型，比如一对“心灵感应”的粒子，无论相距多远，一个粒子的状态改变会瞬间影响到另一个粒子，仿佛它们之间存在着某种超越时空的神秘联系。这种描绘让我对“非局域性”有了更直观的认识，也激发了我对量子通信和量子计算等前沿技术的好奇心。我迫不及待地想深入了解书中关于量子隧道效应、量子态演化等内容，相信这本书一定会带给我前所未有的学习体验。

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作为一名对科学传播充满热情的人，我一直在寻找能够帮助我将量子力学这样复杂而迷人的学科，以易于理解的方式呈现给大众的工具。《Advanced Visual Quantum Mechanics》这本书，无疑是这方面的典范。我被书中巧妙的视觉化叙事所打动，它成功地将那些抽象的量子概念，转化为引人入胜的故事和生动的画面。书中对于“量子纠缠”的解释，我尤其印象深刻。作者通过描绘一对“心灵相通”的粒子，无论它们相隔多远，一个粒子的状态改变会立即影响到另一个粒子，仿佛它们之间存在着一种超越时空的神秘联系。这种生动的比喻，加上书中流畅的动画演示，让即使是初学者也能深刻理解这一量子世界中最奇特的现象。我同样赞赏书中对于“量子叠加”的呈现。通过模拟一个粒子同时处于多种可能状态，并在观测后“坍缩”到某一特定状态的过程，这本书将概率性的量子行为具象化，使得“不确定性原理”不再是一个令人望而生畏的口号，而是可以被观察和理解的现实。这本书的图文并茂，内容翔实，语言流畅，无疑是进行量子力学科普的绝佳素材，它能够点燃公众对科学的兴趣，并为更深入的学习打下坚实的基础。

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