对未知世界的幻想和期待，使我们对科幻世界充满了好奇：
《超人》漫画中的超级英雄超人是如何将煤炭挤压成两块大钻石的？
《X战警》漫画中的“万磁王”使用变种人超能力时，金属物理为什么会向着他的方向弯曲？
《海底两万里》里面的“鹦鹉螺”号为什么能远距离航行并且不需要补充燃料？
《变形金刚》中，邪恶的霸天虎是如何使用量子计算机侵入美国五角大楼电脑安全系统的？
《星际迷航》中，如何做到人员的“瞬间传输”？
《钢铁侠》中，“心脏反应堆”又如何为史塔克的高科技盔甲提供能量？
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也许你从未想过，这些令人感到无比困惑又充满好奇的问题里面，都隐藏着量子力学知识。你以为量子力学古怪并且难以理解，那你真是错怪它了，在这里，抛开让人头昏脑胀的数学运算，普朗克、玻尔、爱因斯坦、薛定谔、海森堡等量子物理学家们都变成了科幻世界中光芒万丈的“超级英雄”，借助异想天开的观点，剖析令人费解的科学实验。
X射线光谱技术，促进了晶体结构的研究，从而解码人体基因组；笔记本电脑，手机的出现要得益于电子的自旋。量子力学的发展推动着现代科技的发展，改变着我们世界的方方面面。
看过这本书，科幻迷一定大呼过瘾，量子力学解答了科幻世界的所有疑惑，为我们开启新世界的大门。

作者简介

作者：詹姆斯 ? 卡卡里奥斯译者：孔垂鹏张彧彧

美国明尼苏达大学物理学与天文学教授，畅销书作者。他是凝聚态物理学领域的一位实验物理学家，研究范围非常广泛，涉及纳米材料和神经系统中的随机共振分析等。由于在科普方面做出的杰出贡献，他曾被美国物理学会和美国科学促进会授予相关奖项。

精彩书评

一部介绍量子力学的真正有益的著作，既富冲击力，又不居高临下。
《大众科学》

自称是书呆子的卡卡里奥斯教授，借科幻小说中的人物解释了量子世界，其中包括巴克?罗杰斯，以及《守望者》中“获得了独立控制自身量子力学波函数的能力”，因而能进行瞬间传输并改变自身体积的曼哈顿博士。卡卡里奥斯发现了科幻迷与提出量子理论的科学家之间在信念上的共通之处，即相信那些貌似不可能之事终将成真。

探索频道

极具可读性……卡卡里奥斯认为，将那些发展了量子力学的物理学家们比作“改变世界的英雄”绝非溢美。诚如他所言，20世纪二三十年代，由几位物理学家发现的掌控原子与光，以及原子之间的相互作用的规律，不断塑造和改变着我们赖以生存的世界。

《新科学家》杂志

物理学家詹姆斯?卡卡里奥斯借用科幻小说，解释了量子力学如何为今天的技术提供了理论支撑，从DVD播放器到核磁共振成像扫描仪……他预测，有朝一日，纳米技术的突破可能会利用量子力学现象为我们带来喷气飞行背包，并实现时间旅行。
《自然》杂志

量子力学仍然是一个复杂的领域，然而了解量子力学，就像了解莎士比亚或者宪法一样，是获得良好教育的必修课……关于量子力学，卡卡里奥斯给出了的一套令人愉快并且……风格奇特却又合理明智的解释，避免了电视科学纪录片式的过度简化。

《柯克斯书评》

前言
第一部分脑洞大开的故事
第1章量子力学三部曲
第2章得诺奖的光电效应
第3章神奇的物质波
第4章超能力般的粒子自旋

第二部分探索未知的谜题
第5章波函数的发现与认知
第6章打开未来之门的薛定谔方程
第7章著名的海森堡不确定性原理
第8章平行宇宙中的曼哈顿博士

第三部分原子的传奇世界
第9章原子是我们的好朋友
第10章或快或慢的原子核衰变
第11章太阳中心的核聚变反应

第四部分量子力学的神奇力量
第12章水火不相容的费米子
第13章如蜜蜂般团结的玻色子

第五部分伟大的技术与发明
第14章荧光材料和隐形墨水
第15章 “死光”：天使还是魔鬼？
第16章半导体和二极管
第17章晶体管和闪存设备
第18章自旋电子学和硬盘驱动器
第19章 X射线视力和核磁共振成像

第六部分未来世界
第20章量子计算机和量子通信
第21章太阳能电池和纳米技术

后记
致谢
注释

精彩书摘

“未来”曾两度开启：1900 年 12 月 14 日和 1928 年 8 月 26 日。
1900 年 12 月 14 日，马克斯?普朗克在德国物理学会的例会上做了有关“紫外灾难”问题解决方案的报告。他指出，原子只有在不连续跃迁的过程中才会触发能量损失。这一新的理论观点推倒了多米诺骨牌中的第一块，最终在 20 世纪 20 年代中期将物理学引向量子力学这一新的发展领域。1928 年 8 月 26 日，在夏季之末，巴克?罗杰斯在通俗科幻杂志《惊奇故事》上完成了他的处女秀。
创刊于 1926 年的《惊奇故事》，是第一本专门刊载科幻故事的杂志，出版人雨果?根斯巴克将此类故事命名为“科幻小说” 。该刊的座右铭是：“今日奇谈怪论……明日冷酷现实”。普朗克的突破性研究标志着一个新兴科学领域的诞生，它是一个属于“书呆子”的研究领域。而巴克?罗杰斯的登场则开启了极客们想象中的未来世界。（我在此声明，作为一位痴迷于科幻小说和漫画书的物理学教授，我既是书呆子，又是极客。）a
20 世纪初，科学技术取得了迅猛发展，电报、电话和汽车的发明颠覆了我们的时空观，技术使世界不断浓缩。因此，《惊奇故事》的读者在 1928 年会对个人飞行座驾和分解射线的成功发明抱有期待，也许不足为奇。
菲利普?弗朗西斯?诺兰在他的中篇小说《大决战——公元 2419 年》（Armageddon 2419 A. D.）中描写了巴克?罗杰斯的第一次冒险，这篇小说发表在《惊奇故事》杂志的 1928 年 8 月刊上。次年，安东尼?罗杰斯这位 20 世纪兼 25 世纪的公民形象，以连环漫画的形式被刊登在多家报纸上，因此获得了“巴克?罗杰斯”的绰号。在探索斯克兰顿附近的一处废弃矿洞时，前空军军官巴克?罗杰斯因吸入了某种泄漏气体而进入假死状态，直到 25 世纪才苏醒，并且很快就适应了新时代的生活。诺兰笔下这位去到未来的英雄，就像马克?吐温笔下穿越回到亚瑟王朝的康州美国佬一样足智多谋。
在故事中，凭借未来世界的武器和在第一次世界大战中培养的军事才能，罗杰斯与一众士兵共同抵抗来自亚洲的邪恶“匈奴”侵略者，这些侵略者在 22 世纪早期征服了美国。事实上，20 世纪三四十年代刊登在通俗科幻杂志上的很多故事中都存在两种截然不同的态度：它们对未来科学技术的持续发展保持乐观，对国际（或星系）关系的发展却保持悲观。

前言/序言

进入 21 世纪，我们仍然在期待能飞的汽车、喷气飞行背包、圆顶水下城市和机器人私人助理。对此，你可能和我一样沮丧。自 20 世纪 30 年代起，
那些通俗科幻杂志和漫画书就向我们许诺：至 2000年，人类将摆脱日常琐事和地球引力的束缚，迎来一个“乌托邦”式的闪亮新世界。跟今日的现实相比，我们发现，50 年前的那些预言真是把我们骗得不轻。
不过……也不尽然。2010 年，我们可以和地球另一端的人即时无线通信；笔记本电脑的计算能力远超科幻小说中房屋大小的计算机；我们可以利用核磁共振成像做出医学诊断，而不是靠开刀一窥究竟；从自动提款机到苹果手机，触摸屏随处可见。每天，我们接触到的自动化设备数量惊人，尽管它们当中没有哪个跟机器人罗比相似a。
这些美好的预测错在哪里呢？简单来说，他们预测了一场能源革命，而我们的革命却发生在信息领域。科幻小说中的喷气飞行背包和死光（death rays），需要以可储存巨大能量的轻型设备为前提。而作为常用储电设备的电池，其性能则受限于电池内部原子的化学和电学性质。尽管科学家和工程师们在研发新型储能系统方面足智多谋，却终究无法改变原子的属性。相对而言，信息只需要一个存储媒介和相应的智能解析。

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