量子世界的发现之旅
2020-10-16 10:12:40 0 举报AI智能生成
量子世界的发现之旅
作者其他创作
大纲/内容
附录B 元素周期表的发展
历史
有勇气的预测
优雅的化学
附录C 量子计算机的发展
附录D 原子的大小与元素的化学性质
电离能
外层电子和原子的尺寸
化学键的性质
原子和离子的大小
价子壳层离子
副族过渡金属和它们的性质
稀土和重元素
附录E X射线的产生
术语解释
参考文献与拓展阅读
第一部分 发现量子，理解量子
1 量子力学的“诸神之战”
科学记数法以及物理公式
2 实验与早期猜想
第一个发现——能量子
第二个发现——光电效应
更多的发现——关于固体的量子理论
一种解决方案——玻尔模型
氢的谱线（一些早已出现的线索）
战争及其后续——光量子和广义相对论的出现
对玻尔模型的扩展
对元素周期表的解释
自旋——行得通的思路之一
不相容原理——行得通的思路之二
3 量子力学与量子原子
康普顿散射：光量子的证据
粒子中的波动行为
量子力学理论的诞生
波动力学对氢原子的描述
概率：一个让原子“可见”的方法
4 6亿瓦能量
商业、医疗和科学应用
第二部分 量子力学诠释和它的启示
5 量子力学的基本特性
6 不确定性、纠缠与多世界理论
因果关系和决定论的消亡
不确定性——对非决定论的更正式、更基本的解释
哥本哈根诠释
挑战哥本哈根——1927年和1930年索尔维会议
纠缠与EPR佯谬
薛定谔的猫和多世界理论
原子核和炸弹
贝尔不等式、实验和实在本质问题的解决
量子力学的诠释
投票
退相干：宏观世界为什么遵循经典物理法则
7 量子力学、数学和自然的本质
哲学、自然和数学的角色
假说、理论、定理以及对应原理
8 量子计算、密码破译、量子隐形传态和加密
量子技术的发展动力
二进制式的经典信息
经典信息的储存和复制
“二战”时期的解码机
现代经典计算机
经典计算机无法破译的密码
量子计算
量子隐形传态（和心灵学中的远距传动可不是一回事！）
绝对安全的量子加密
量子计算机的优势
第三部分 从大爆炸到星系——相对论与量子力学
9 获取宇宙地图
空间、时间和相对论
宇宙模型
10 宇宙的演化
在观光汽车上游览宇宙
星系、恒星和太阳系的形成
黑洞、黑洞蒸发和引力波
11 大爆炸模型
空间的膨胀
暗物质和暗能量
12 走进大爆炸
寻找最基本的粒子
世界上最大的单个仪器——对撞机和粒子探测器
标准模型的粒子
广义相对论和量子力学的争论
第四部分 量子力学与化学
13 世界的量子本质
方法
元素周期表
原子的电子结构
14 能量、动量和氢原子电子的空间状态
一切都取决于能量
角动量
15 自旋和磁性
自旋——电子的内禀性质
磁性
16 不相容原理与元素周期表
通过氢原子了解其他原子
电子态表里通向化学的线索
反社交行为（不相容原理）
多电子原子中不相容原理是如何运作的
多电子原子的态
通过最外层电子排布创造元素周期表
元素的电子结构和化学性质
惰性气体元素
同一族中原子的电子结构和化学性质
17 化学元素的物理特性
多电子原子的类氢原子物理特性
多电子原子的整体图像
测量原子最外层电子能级的方法
18 化学键的形成
化学键的种类
碳，变色龙！
弯曲的结构
19 固体材料的构成
20 绝缘体、金属与半导体
金属
电导率的量子解释
直流电、交流电、电阻和温度
第五部分 材料与仪器中的量子奇迹
21 纳米技术
22 超导体在传输、医学和计算上的应用
超导性
磁悬浮列车
MRI——磁共振成像
其他医疗、科学和商业应用
23 核聚变与激光器
裂变和裂变反应堆
聚变点亮城市——能源的“圣杯”
聚变功率的概率和时间框架
激光在国防上的应用
24 磁铁和磁性材料的应用
抗磁性
磁铁和磁场
顺磁性
铁磁性
铁磁性材料的应用
永磁体及其应用
25 石墨烯、纳米管和“梦想中”的应用
石墨烯和碳的相关形态（同素异形体）
大尺度上的应用
26 半导体在电子仪器上的应用
无掺杂半导体的导电性
掺杂，以及制造含数十亿晶体管的芯片
电荷耦合器件（CCD）
应用
新发展
27 超导体在科学、能源与传输上的大型应用
大科学——粒子加速器
先进的超导体
电力应用——点亮整座城市
附录A 电磁波的性质和频谱
场和电磁波简介
平面偏振电磁波
波的传播
电磁波的光谱
激光和白光
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