12 najlepszych książek o fizyce kwantowej, które chcesz poznać

Czy jesteś ciekawy kontinuum czasoprzestrzennego lub realiów podróży w czasie? Następnie sprawdź 12 najlepszych książek o fizyce kwantowej dla każdego ucznia.

Fizyka kwantowa to badanie materii na jej najbardziej podstawowym poziomie. Czasami nazywa się to również fizyką cząstek elementarnych. Mechanika kwantowa jest jeszcze bardziej szczegółową gałęzią tej dziedziny nauki. Koncentruje się na równaniach matematycznych, które rządzą ruchem i interakcjami cząstek na poziomie subatomowym.

Ta gałąź nauki może być trudna dla niektórych uczniów, ponieważ zajmuje się rzeczami, których nie możemy łatwo zobaczyć. Znaczna część zrozumienia tej gałęzi nauki pochodzi z prac naukowców takich jak Einstein na początku XX wieku. Użyli równań i teorii matematycznych, aby stworzyć obraz wszechświata. Mimo że wszystko to było teoretyczne, było szokująco dokładne, dlatego dzisiaj nadal wykorzystujemy większość ich prac do badania znanego wszechświata.

Kiedy technologia teleskopowa staje się wystarczająco dobra, aby widzieć rzeczy na tym poziomie molekularnym, większość prac naukowców takich jak Einstein okazała się prawdziwa. W naszym artykule możesz znaleźć podobne teorie; co to jest twarde science fiction?

Ale jaki jest wpływ fizyki kwantowej na zwykłych ludzi i czy warto o tym czytać? Nauka kwantowa wdarła się do naszej współczesnej kultury i języka. Trudno byłoby znaleźć film science fiction, który nie mówi o splątaniu kwantowym lub teleportacji kwantowej. Nawet pewien mistycyzm ma swoje korzenie w fizyce cząstek elementarnych. Chociaż wiele z tego to fikcja, ma ona swoje korzenie w świecie naukowym.

To powiązanie kulturowe i fascynująca historia ludzi stojących za fizyką kwantową sprawiają, że jest to temat, o którym warto przeczytać. Niezależnie od tego, czy jesteś profesorem, który musi odświeżyć pewne umiejętności, czy dobrą książkę, to świetne miejsce na początek. Oto lista 12 najlepszych książek o fizyce kwantowej dla naukowca w twoim życiu.

Oto najlepsze książki do fizyki kwantowej dla początkujących

1. Mechanika kwantowa: teoretyczne minimum autorstwa Leonarda Susskinda i Arta Friedmana

W Quantum Mechanics: Theoretical Minimum Leonard Susskind współpracował z Artem Friedmanem, aby omówić teorię i matematykę w świecie mechaniki kwantowej. Obaj autorzy opublikowali tę pracę w 2014 roku. Ta książka jest wprowadzeniem do świata teorii kwantowej iw pełni uwzględnia dziwną naturę tematu.

Jest to kontynuacja pierwszej książki Susskinda, Teoretyczne minimum , a także równoległa do kursu kształcenia ustawicznego na Uniwersytecie Stanforda, którego uczy Susskind. Ta książka jest znana jako przystępna, przynajmniej dla tych, którzy rozumieją trochę fizykę kwantową, co czyni ją popularną wśród początkujących w tej dziedzinie.

„Jednostki, których używamy, odzwierciedlają nasz własny rozmiar. Pochodzenie metra wydaje się być takie, że używano go do mierzenia liny lub tkaniny: chodzi o odległość od nosa osoby do wyciągniętych palców. Sekunda trwa mniej więcej tyle, co bicie serca. A kilogram to niezła waga do noszenia. Używamy tych jednostek, ponieważ są wygodne, ale podstawowa fizyka nie obchodzi nas tak bardzo”.

Leonard Susskind, Mechanika kwantowa: teoretyczne minimum

2. Fizyka kwantowa dla początkujących: od teorii fal do obliczeń kwantowych Carl J. Pratt

Fizyka kwantowa to temat, który nie nadaje się dobrze dla prawdziwych początkujących, ale ta książka przybliża ją tak bardzo, jak to możliwe. Fizyka kwantowa dla początkujących: od teorii fal do obliczeń kwantowych wprowadza czytelnika w podstawowe tematy badania, ale wykorzystuje do tego sporo matematyki. Dlatego niektórzy prawdziwi początkujący powiedzieliby, że nie jest dostępny.

Dla osób z pewną wiedzą wydaje się, że zawiera odpowiednią ilość matematyki w połączeniu z mniej intensywnymi przedmiotami, co czyni go doskonałym wyborem dla początkujących, którzy trochę wiedzą o temacie. Jeśli masz doświadczenie w fizyce, ale nie w fizyce kwantowej, jest to jedna z najlepszych książek do dalszego zrozumienia tej dziedziny. Jest to jedna z nowszych książek na tej liście najlepszych lektur z fizyki kwantowej, ponieważ została opublikowana w 2021 roku.

„Słabe oddziaływanie jądrowe to mechanizm interakcji między cząstkami subatomowymi, który odpowiada za radioaktywny rozpad atomów”.

Carl J. Pratt, Fizyka kwantowa dla początkujących: od teorii fal do obliczeń kwantowych

3. Jak nauczyć psa fizyki kwantowej Chad Orzel

Bez wątpienia najlepsze książki o fizyce kwantowej mogą być pełne twierdzeń i wzorów matematycznych. Jak nauczyć psa fizyki kwantowej to interesujące podejście do tematu. W tej książce Chad wykorzystuje Emmy, gadającego psa, którego stworzył, aby wyjaśnić kluczowe teorie fizyki kwantowej i odkryć jej interesującą historię. Dotyka wielu podstawowych zasad w tej dziedzinie, w tym zasady nieoznaczoności Heisenberga i teorii dualizmu cząstka-fala, ale w sposób zrozumiały dla początkujących. Wydał tę książkę w 2009 roku.

„Gdyby psie smakołyki pojawiły się z pustej przestrzeni na środku kuchni, człowiek wpadłby w panikę, ale pies przyjąłby to bez problemu. Rzeczywiście, dla większości psów spontaniczne generowanie smakołyków byłoby usprawiedliwieniem - zawsze oczekują, że smakołyki pojawią się w dowolnym momencie, bez wyraźnego powodu.

Chad Orzel, Jak nauczyć psa fizyki kwantowej

1851687793

4. Wprowadzenie do mechaniki kwantowej autorstwa Davida J. Griffithsa

Często używany jako podręcznik na zajęciach z fizyki kwantowej, Wprowadzenie do mechaniki kwantowej to popularnonaukowa książka, która jest świetna dla początkujących. David J. Griffiths pisze w taki sposób, że nie trzeba znać fizyki klasycznej, aby zrozumieć jego twórczość.

Wyjaśnia matematykę, zanim spodziewa się, że czytelnik ją zna. Oznacza to, że pokazuje czytelnikowi, jak „wykonać” pracę, a następnie bada, co „znaczy” ta praca. Wyjaśnienia te ułatwiają zrozumienie zasad nauczanych w tym popularnym podręczniku. Co ciekawe, całkowicie ignoruje kontekst historyczny. Ta książka została po raz pierwszy opublikowana w 1994 roku.

„Ale fizyka jest jak stolarstwo: użycie odpowiedniego narzędzia ułatwia pracę, a nie ją utrudnia, a nauczanie mechaniki kwantowej bez odpowiedniego sprzętu matematycznego jest jak proszenie ucznia o wykopanie fundamentu za pomocą śrubokręta”.

David J. Griffiths, Wprowadzenie do mechaniki kwantowej

Nagrodzeni autorzy fizyki kwantowej

5. QED: The Strange Theory of Light and Matter autorstwa Richarda P. Feynmana

Laureat Nagrody Nobla fizyk Richard P. Feynman jest dobrze znany ze swoich wykładów, dzięki którym trudny temat fizyki kwantowej stał się bardziej zrozumiały dla osób niebędących naukowcami. Wykłady Feynmana z fizyki są często zebrane w książki, a QED: The Strange Theory of Light and Matter jest jedną z nich.

Ta książka obejmuje elektrodynamikę, czyli badanie światła, promieni rentgenowskich i promieni gamma. Bierze wzory Diraca i rozszerza je, zmieniając rozumienie natury cząstek i działania fal. Ta książka została po raz pierwszy opublikowana w 1985 roku i pozostała ważną pracą we współczesnym zrozumieniu światła i widma elektromagnetycznego. W swoją pracę wplata też trochę humoru, co jest częścią tego, co czyni ją popularną książką o fizyce.

„Opowiem wam o tym, czego uczymy naszych studentów fizyki na trzecim lub czwartym roku studiów magisterskich… Moim zadaniem jest przekonać was, żebyście się nie odwracali, bo tego nie rozumiecie. Widzisz, moi studenci fizyki tego nie rozumieją… To dlatego, że ja tego nie rozumiem. Nikt tego nie robi.

Richard P. Feynman, QED: Dziwna teoria światła i materii

6. Teoria względności: szczególna i ogólna teoria Alberta Einsteina

Nie można myśleć o fizyce bez myślenia o Einsteinie, którego słynne teorie zrewolucjonizowały ówczesny świat nauki. Był jednym z najbardziej znanych naukowców fizyki klasycznej, a jego teoria względności jest jednym z jego najsłynniejszych wkładów naukowych.

Opublikował teorię względności w 1916 roku, a książka próbowała rozbić ogólną teorię względności na coś, co przeciętny czytelnik mógłby zrozumieć bez prawdziwego zrozumienia matematycznych zasad świata kwantowego. To podstawowe założenie tej książki sprawiło, że Einstein stał się powszechnie znany w świecie nauki, ale to dostępność książki uczyniła go dobrze znanym ogółowi społeczeństwa.

„Jeśli nigdy nie zrobiłeś nic złego, to prawdopodobnie dlatego, że nigdy nie próbowałeś niczego nowego”.

Albert Einstein, Teoria względności

7. Coś głęboko ukrytego: światy kwantowe i pojawienie się czasoprzestrzeni autorstwa Seana Carrolla

Fizyk teoretyk Sean Carroll jest znany ze swoich prac naukowych, a Something Deely Hidden: Quantum Worlds and the Emergence of Spacetime jest jednym z jego najlepszych dzieł. Używa tej książki do pogodzenia teorii względności Einsteina ze współczesną mechaniką kwantową.

Lektura tej książki daje nowe zrozumienie wszechświata i miejsca człowieka w nim. Carroll teoretyzuje, że co sekundę kopia każdej osoby jest tworzona na różnych ścieżkach wzdłuż kontinuum czasoprzestrzennego. Kiedy ta książka została opublikowana w 2019 roku, natychmiast stała się bestsellerem New York Timesa i ulubioną książką naukową 2019 roku na podstawie danych z Science News.

„Zagadkę leżącą u podstaw rzeczywistości kwantowej można podsumować jednym mottem: to, co widzimy, gdy patrzymy na świat, wydaje się zasadniczo różnić od tego, co jest”.

Sean Carroll, Coś głęboko ukrytego: światy kwantowe i pojawienie się czasoprzestrzeni

8. Zasady mechaniki kwantowej autorstwa Paula AM Diraca

Uważane za standardową pracę w tej dziedzinie, The Principles of Quantum Mechanics zostały opublikowane po raz pierwszy w 1958 roku. W książce Dirac przedstawia niektóre ze swoich spekulatywnych teorii dotyczących sfery kwantowej, w tym teorię istnienia pozytonów, co zostanie udowodnione przez obserwacje kilku lat po wydaniu książki. Praca Diraca była tak fundamentalna dla tej gałęzi nauki, że przyniosła mu Nagrodę Nobla w młodym wieku 31 lat. Ta książka pozostaje niezbędna do zrozumienia tej dziedziny, nawet dziesiątki lat po jej opublikowaniu.

„Mechanika klasyczna była rozwijana nieprzerwanie od czasów Newtona i stosowana do coraz szerszego zakresu układów dynamicznych, w tym pola elektromagnetycznego w interakcji z materią”.

Paul AM Dirac, Zasady mechaniki kwantowej

Współczesna fizyka

9. Co jest rzeczywiste? Niedokończone poszukiwanie znaczenia fizyki kwantowej autorstwa Adama Beckera

W Co jest prawdziwe? The Unfinished Quest for the Meantum Physics , Adam Becker twierdzi, że interpretacja mechaniki kwantowej oparta na interpretacji kopenhaskiej Nielsa Bohra może być błędna. Śledzi historię wielkich myślicieli, którzy również kwestionowali Bohra, i teoretyzuje, że tak naprawdę możemy nie mieć właściwej odpowiedzi na odwieczne pytanie „co jest prawdziwe?” To świetna książka do głębszego przyjrzenia się fizyce kwantowej i potencjalnym dodatkowym interpretacjom współczesnej nauki. Becker opublikował to w 2018 roku.

„Nauka, prowadzona właściwie, ciężko pracuje, aby nie respektować absolutnie żadnego autorytetu poza doświadczeniem i danymi empirycznymi. Nigdy nie udaje się to całkowicie, ale jest bliższe i ma lepsze wyniki niż jakakolwiek inna metoda, którą my, małpy, odkryliśmy w celu poznania otaczającego nas świata”.

Adam Becker, Co jest prawdziwe? Niedokończone poszukiwanie znaczenia fizyki kwantowej

10. Moment kwantowy: jak Planck, Bohr, Einstein i Heisenberg nauczyli nas kochać niepewność Robert P. Crease i Alfred Scharff Goldhaber

Fizyka kwantowa wydaje się nowoczesna, ale powstała na początku XX wieku. W The Quantum Moment Robert P. Crease i Alfred Scarff Goldhaber wnoszą doświadczenia fizyka i filozofa do dyskusji na tematy związane z fizyką kwantową. Patrzą na kota Schrodingera, ideę wieloświatów i splątania kwantowego, teorię skoków kwantowych oraz na to, jak te teorie naukowe wpływają na współczesne społeczeństwo za pomocą nauki i logiki. Książka po mistrzowsku łączy klasyczną mechanikę i fizykę z nowoczesnymi ideami kulturowymi związanymi z tymi teoriami naukowymi. Ta książka została wydana w 2014 roku.

„Początkowo zakładaliśmy, że kulturowy wpływ kwantów jest w dużej mierze nieistotny i że znajdziemy głównie terminy i obrazy używane przez szarlatanów, aby zaimponować łatwowiernym, oraz artystów z odrobiną wiedzy naukowej, którzy przywłaszczyli sobie kulturowy autorytet nauki”.

Robert P. Crease, Moment kwantowy

11. Cząstka na końcu wszechświata: jak poszukiwanie bozonu Higgsa prowadzi nas na skraj wszechświata Sean Carroll

The Particle at the End of the Universe bada Wielki Zderzacz Hadronów CERN-u i sposób, w jaki doprowadził on do odkrycia bozonu Higgsa, znanego również jako „Boska cząstka”. To odkrycie w 2012 roku było jednym z najlepszych w historii. Ta książka opowiada o odkryciu z mniejszą ilością zaawansowanych technologicznie informacji kwantowych i bardziej przejrzystymi informacjami o tym, co ludzie robili, kiedy dokonywali tego odkrycia. Ta książka została opublikowana w 2012 roku, niedługo po przełomowym odkryciu.

„Jesteśmy częścią wszechświata, który rozwinął niezwykłą zdolność: możemy przechowywać obraz świata w naszych umysłach. Jesteśmy materią kontemplującą samą siebie”.

Sean Carroll, Cząstka na końcu wszechświata

12. Taniec fotonów: od Einsteina do teleportacji kwantowej autorstwa Antona Zeilingera

Einstein był genialnym naukowcem, ale mocno trzymał się idei, że fizyka musi być powiązana z rzeczywistością. Taniec fotonów: od Einsteina do teleportacji kwantowej jest dziełem Antona Zeilingera, który sam odkrył, że splątanie kwantowe rzeczywiście występuje. Dzięki tym lekcjom ostatecznie powstał komputer kwantowy. Książka opiera się na pracach naukowców takich jak Einstein i Schrodinger, ale pokazuje nierealną stronę świata fizyki. Ta książka pojawiła się na rynku w 2010 roku.

„Od wieków próbowaliśmy coraz głębiej szukać przyczyn i wyjaśnień, i nagle, gdy zagłębimy się w zachowanie poszczególnych cząstek poszczególnych kwantów, stwierdzimy, że to poszukiwanie przyczyny dobiega końca . Nie ma przyczyny. W moich oczach ta fundamentalna nieokreśloność wszechświata nie została jeszcze tak naprawdę zintegrowana z naszym światopoglądem”.

Anton Zeilinger, Taniec fotonów: od Einsteina do teleportacji kwantowej

Szukasz więcej informacji na ten temat? Sprawdź nasze eseje o nauce!