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神奇的量子和量子通信

作者:c.c.(彭世坤) 著

出版社: 四川科学技术出版社

出版年:2014-07-01

页数:176

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内容简介

本书用孩子们喜闻乐见的传说、魔术、科幻故事等开头,从传统的“通信方式”入手,由浅入深地渐渐过渡到“量子与量子通信”上来。全书以时间为顺序,以量子的诞生和曲折的发展历程为主线,穿插有大量的量子发展史中极具代表性的逸闻趣事,如长达数十年之久的“玻—爱之争”;有许多伟大科学家们的奇思妙想,如“薛定谔的猫”“EPR佯谬”等;还有很多科学家们的奇言妙语,如爱因斯坦的“上帝不会掷骰子”等,并对以量子为基础的量子通信的原理作了简单概要的介绍,对其发展前景也作了相应的展望。全书回避了对高深量子理论的探讨,用语诙谐,描述生动,以适合广大青少年们的阅读习惯和以形象思维占主导的思维特点。


作者简介

彭先德(c.c.),男,1980年生,中国科学院物理研究所凝聚态物理博士。多篇论文发表在国际、国内著名期刊上,对物理学、量子物理、凝聚态物理的研究均有涉及。

彭世坤,男,1981年生,物理量子力学研究生,多篇论文发表在SCI等著名刊物上,现为成都石室中学高中物理教师,出版刊物有《石室金匮 物理》等。


目录

第一章 那一年的事情

茅山道士的“穿墙术”

大卫的魔术 “穿越长城”

《星际迷航》的“发送我吧,苏格兰人” 

第二章 通 信

古代通信

电报、电话的发明开启了通信的新时代

电报的发明

电话的发明

电信科技在中国

通信的现在和未来

第三章 量 子

普朗克与“紫外灾难”

爱因斯坦与光量子

波尔与量子化的原子结构理论

新量子论的建立

玻恩和“概率波”

海森堡的测不准原理

第四章 量子发展史中有趣的争论

上帝永远不会掷骰子

薛定谔的猫

举世闻名的“玻—爱之争”

玻尔惊呆了

1927年的索尔维会议

1930年的索尔维会议

1933年的索尔维会议

“EPR”佯谬

既生“玻”,何生“爱”

可爱的小鬼魂

第五章 量子通信

怎样才算真正的“瞬时通信”?

量子纠缠

“纠缠”的提出

纠缠爱因斯坦的“幽灵”

贝尔的“困惑”

天哪,你看,真的有“幽灵”!

量子通信

量子密码

量子隐形传态

量子密集编码

量子通信前景展望



前言/序言

前 言

  2013年的春天,编辑找到我说,希望我能帮她写一本关于“量子和量子通信”的书……没等她细说,我就把头摇得像拨浪鼓一样。“量子?!量子通信?!写书?!”虽然我也算是物理系研究生毕业,研究方向也和量子多少有些关系,但是,一听见“量子”,我仍然不由自主地觉得“一个头变两个大”。要知道,“量子”这个看起来简单的词语,牵动过多少物理学家的心,让他们为之困惑、为之欣喜、为之争吵,甚至为之投入毕生精力以探其奥秘……这样一个“高端、大气、上档次”的科学“宠儿”,岂是我这样一个小小的物理学研究生有能力来描述清楚的?更别说“写书”了!我断然拒绝。

  我的拒绝并没有使编辑放弃她的想法,她说:“我也是学物理毕业的,我知道‘量子’有多难,我不会让你去写关于量子的专著——你的水平,确实也写不出来(这话说得,还真是‘实诚’)——我想让你写的,是一本用于普及‘量子和量子通信’常识以及一些基础知识的青少年科普读物。注意,重点是‘青少年科普读物’,所以,内容浅显易懂,用语风趣幽默,讲述生动形象是必不可少的。”见我仍然眉头紧锁,心有顾虑,她随后“改打‘亲情牌’”,换了一种语重心长的语调接着说:“作为一名物理教育工作者,难道你不想让你的孩子们了解更多物理学中最新、最前沿的知识,比如‘量子’吗?难道你不想借此机会改善一下他们面对物理的‘畏难情绪’而对物理发生更浓厚的兴趣吗?难道你不认为那些关于‘量子’的有趣的小故事,肯定会受到孩子们的喜欢吗?难道……”

  提到我的“孩子们”,我有些按捺不住了。其实,在平日的教学工作中,为了更多地激发孩子们学习物理的热情,为了让他们产生更多了解物理、学习物理的兴趣和积极性,我也不只一次地向他们介绍过和物理相关的一些前沿科技知识,其中不乏与“量子”相关的内容,只不过那些多是口头讲述。可就是这些略显凌乱的、口头上讲述的知识片段,却能常常引起孩子们的浓厚兴趣和激烈探讨。或许,我可以试着以更正规的形式——文字描述——向孩子们更详细地介绍一些科学知识,以激发他们更大的学习热情;或许,我真的可以从这次的“量子和量子通信”开始尝试!

不等编辑再说,我“接招”了。虽然在后来书稿的形成过程中,我不只一次地后悔当时的一时冲动(对于高深的“量子”,想用大家都能看明白的语言来表述,其难度远远超过了我的想象),但在编辑“威逼利诱”“软磨硬泡”“动之以情,晓之以理”等的攻势下,我认清了形势——只要“接招”了,就不可以反悔!

  终于,历时一年多,《神奇的量子和量子通信》初具雏形。书中用孩子们喜闻乐见的传说、魔术、科幻故事等开头,从传统的“通信方式”入手,由浅入深地渐渐过渡到“量子与量子通信”上来。全书以时间为顺序,以量子的诞生和曲折的发展历程为主线,穿插有大量的量子发展史中极具代表性的逸闻趣事,如长达数十年之久的“玻—爱之争”;有许多伟大科学家们的奇思妙想,如“薛定谔的猫”“EPR佯谬”等;还有很多科学家们的奇言妙语,如爱因斯坦的“上帝不会掷骰子”等,并对以量子为基础的量子通信的原理作了简单概要的介绍,对其发展前景也作了相应的展望。全书回避了对高深量子理论的探讨,用语诙谐,描述生动,以适合广大青少年们的阅读习惯和以形象思维占主导的思维特点。

尽管书稿完成的过程中有着太多令我“头痛”的困难,但是,只要通过本书,能让广大青少年们对高深的“量子”有一个初步的认识和了解,从而或多或少的对量子或者物理产生一点兴趣,哪怕真的只是那么一点点的兴趣,我也觉得对得起当初自己的“冲动接招”了。

现在,这本书就要和读者们见面了,我在激动之余更多的却是忐忑。我深知自己的能力水平有限,书中难免会有不当的观点或表述,敬请广大读者批评指正。


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