与爱因斯坦共进早餐

　　清晨，你的闹钟响了，你起身来到厨房，为自己烤了几片吐司，煮了一杯咖啡。但你很可能不知道，当你闻着空气中弥漫的咖啡香气时，你的这个普通早晨已经和一种极其怪诞的科学发现联系在一起了。在普通人眼中，量子物理学的世界往往深奥得不可救药，让非专业人士望而生畏。经典物理学向我们解释了为什么一个球会滚下山坡，为什么一架飞机能飞上天空，等等；量子物理学告诉我们的则是粒子的波动性、鬼魅般的超距作用、薛定谔的猫、黑洞和时空弯曲。但无论你相信与否，即使*普通的日常活动也深受抽象而奇异的量子物理学的影响。在这本书中，查德·奥泽尔围绕他的一个早晨和一顿早餐，揭示了我们的日常生活中隐藏的怪诞量子物理学现象。从日出、闹钟、烤面包机、食物的香味到数码照片、计算机芯片、互联网、量子密钥，这些我们熟悉的事物都与量子物理学有着根深蒂固的关系。威廉·布莱克从一粒沙子看世界，查德·奥泽尔则从一片吐司中看到了宇宙。这本书在原汁原味地保留科学理念的前提下，让相对论、量子力学等抽象概念变得“接地气儿”。读完这本书后，相信你的普通早晨将会变得不同寻常。

　　查德·奥泽尔（Chad Orzel），美国斯克内克塔迪联合大学的天文与物理学系教授，拥有威廉姆斯大学物理学学士学位和马里兰大学帕克分校化学物理学博士学位。他也是一位科普作家，著有《如何让你的狗学会量子物理学》（How to Teach Quantum Physics to Your Dog）等三本科普读物。目前，他和他的妻子、两个孩子及小狗查理一起住在美国纽约州。

前　言　　... V

第 1 章?日出：基本相互作用?...?001

引力 ... 004

电磁力 ... 008

强核力 ... 011

弱核力 ... 015

故事的其余部分 ... 020

第 2 章?加热元件：普朗克的量子假设和黑体辐射公式?...?021

光波与颜色 ... 025

热与能量 ... 029

紫外灾难 ... 032

量子假设 ... 038

第 3 章?数码照片：赫兹的偶然发现和爱因斯坦的启发性观点?...?041

赫兹的实验 ... 044

一名专利审查员的启发性观点 ... 047

光电技术 ... 052

第 4 章?闹钟：足球运动员的原子模型?...?057

计时技术简史 ... 059

谱线的秘密 ... 062

最不可思议的事：原子内部 ... 065

进入量子世界 ... 068

原子钟 ... 074

第 5 章?互联网：寻找问题的解决方案?...?077

互联网之前的网络 ... 080

原子是如何发光的 ... 083

爱因斯坦对光的理解 ... 086

激光的历史 ... 090

“一个寻找问题的解决方案” ... 095

激光之网 ... 097

第 6 章?气味：泡利不相容原理与电子的波动性?...?099

气味的作用原理 ... 102

元素周期表 ... 105

从“旧量子理论”到现代量子力学 ... 109

泡利不相容原理与电子壳层 ... 113

电子的自旋和内禀角动量 ... 115

从轨道到导波再到概率 ... 118

现代化学 ... 123

第 7 章?固体：海森堡的不确定性原理?...?125

必然存在的不确定性 ... 129

零点能量 ... 132

不确定性原理 ... 134

原子的稳定性 ... 138

泡利不相容原理与固形物 ... 140

白矮星、中子星与黑洞 ... 146

第 8 章?计算机芯片：互联网与薛定谔的猫?...?149

猫悖论 ... 152

把化学键视为猫态 ... 156

多即不同 ... 158

从谱线到能带 ... 160

为什么会有带隙？ ... 163

绝缘体和导体 ... 166

半导体的广泛应用 ... 169

第 9 章?磁体：让物理学家乐此不疲的磁性材料?...?177

磁导航 ... 180

磁性电子 ... 184

磁性原子 ... 187

磁性晶体 ... 191

磁性数据存储 ... 194

第 10 章?烟雾探测器：α粒子和量子隧穿效应?...?197

烟雾探测的经典物理学 ... 199

放射性的奥秘 ... 201

量子隧穿 ... 205

阳光和原子分裂 ... 211

第 11 章?量子加密：最后一个杰出的错误?...?215

保密技术的奥秘 ... 218

和宇宙玩掷骰子游戏 ... 221

量子物理学和贝特里奇头条定律 ... 223

从爱因斯坦到贝尔再到阿斯佩 ... 227

量子密码术 ... 233

一个杰出的错误 ... 236

结　语　　... 239

致　谢　　... 243