Абсолютный минимум, Как квантовая теория объясняет наш мир, Файер М., 2016

Абсолютный минимум, Как квантовая теория объясняет наш мир, Файер М., 2016.
 
   Физика — это сложнейшая комплексная наука, она насколько сложна, настолько и увлекательна. Если отбросить математическую составляющую, физика сразу становится доступной любому человеку, обладающему любопытством и воображением. Мы легко поймем концепцию теории гравитации, обойдясь без сложных математических уравнений. Поэтому всем, кто задумывается о том, что делает ягоды черники синими, а клубники — красными; кто сомневается, что звук распространяется в виде волн; кто интересуется, почему поведение света так отличается от любого другого явления во Вселенной, нужно понять, что все дело — в квантовой физике.
Эта книга презентует (и демистифицирует) для обычных людей волшебный мир квантовой науки, как ни одна другая книга. Она рассказывает о базовых научных понятиях, от световых частиц до состояний материи и причинах негативного влияния парниковых газов, раскрывая каждую тему без использования специфической научной терминологии — примерами из обычной повседневной жизни. Безусловно, книга по квантовой физике не может обойтись без минимального набора формул и уравнений, по это необходимый минимум, понятный большинству читателей. По мнению автора, книга, популяризирующая науку, должна быть доступной, но не опускаться до уровня читателя, а поднимать и развивать его интеллект и общий культурный уровень.
Написанная в лучших традициях Стивена Хокинга и Льюиса Томаса, книга популяризирует увлекательные открытия из области квантовой физики и химии, сочетая представления и суждения современных ученых с яркими и наглядными примерами из повседневной жизни.




Кот Шрёдингера.
Почему вишня красная, а черника синяя? Что подразумевается под понятием «размер» ? Кажется, что эти два вопроса совершенно не связаны между собой, а второй вопрос вообще не имеет смысла. Разве мы не знаем, что такое размер? Одни вещи большие, другие маленькие. Но развитие квантовой теории показало, что эти два вопроса тесно взаимосвязаны и что до двадцатых годов прошлого века мы опирались на совершенно неверное понимание размера.

Наше представление о размере, когда мы вообще об этом задумываемся, отлично работает в повседневной жизни. Однако начиная примерно с 1900 года та физика, которая описывает все происходящие в природе процессы, и та, что прекрасно подходит для обеспечения посадки космических аппаратов на Марс, стали расходиться между собой. В итоге принципиально новое понимание размера понадобилось не только для объяснения того, почему вишня красная, а черника синяя, но и для понимания устройства молекул, составляющих наши тела, и микроэлектроники, обеспечивающей работу наших компьютеров, для объяснения, почему углекислый газ является парниковым и как электричество течет по металлам.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
1. Кот Шрёдингера.
Кот Шрёдингера.
Не так, как при бросании монеты.
Реальные явления могут вести себя подобно шрёдингеровским котам.
2. Размер абсолютен.
Размер в повседневной жизни.
Метод наблюдения имеет значение.
Большое или малое — это величина возмущений.
Причинность для больших объектов.
Возмущения, которыми нельзя пренебречь, — это важно.
Возмущение есть всегда.
Нельзя рассчитать будущее — только вероятности.
3. Кое-что о волнах.
Что такое волны?.
Волны характеризуются скоростью и частотой.
Океанские волны.
Звуковые волны.
Классические световые волны.
Видимый свет.
Сложение волн — интерференция.
Интерференционные картины и оптический интерферометр.
4. Фотоэлектрический эффект и объяснение Эйнштейна.
Фотоэлектрический эффект.
Волновая модель не работает.
Эйнштейн дает объяснение.
Красный свет выбивает более медленные электроны, чем голубой.
Очень красный свет не выбивает электронов.
С какой скоростью вылетает электрон.
5. Свет: волны или частицы?.
Классическое описание интерференции не годится для фотонов.
Новое описание фотонов в интерферометре.
Фотон интерферирует сам с собой.
Фотон может находиться в двух местах сразу.
Наблюдение вызывает непренебрежимо малое возмущение, приводящее к изменению состояния.
Возвращаемся к котам Шрёдингера.
Возвращаемся к фотоэлектрическому эффекту.
6. Размеры фотона и принцип неопределенности Гейзенберга.
Частицы имеют длину волны.
Как выглядит волновая функция свободной частицы.
Частица с хорошо определенным импульсом размазана по всему пространству.
Интерференция волн разной длины.
Принцип суперпозиции.
Импульс частицы в состоянии суперпозиции определен не вполне четко.
Где находится частица, когда она пребывает в состоянии суперпозиции по импульсу?.
Принцип неопределенности Гейзенберга.
7. Фотоны, электроны и бейсбольные мячи.
Волны или частицы?.
Дифракция света.
Электроны в кинескопе ведут себя как снаряды.
Электроны и фотоны — это частицы и волны, а бейсбольные мячи — это лишь частицы.
8. Квантовый ракетбол и цвет фруктов.
Частица в ящике — классический случай.
Частица в ящике — квантовый случай.
Значения энергии квантовой частицы в ящике.
Связь результатов для частицы в ящике с реальными системами.
9. Атом водорода: история.
Спектр солнечного чернотельного излучения.
Боровская теория атома водорода (не вполне совершенная).
10. Атом водорода: квантовая теория.
Уравнение Шрёдингера.
Что уравнение Шрёдингера говорит нам о водороде.
Четыре квантовых числа.
Энергетические уровни атома водорода s-орбитали атома водорода.
Пространственное распределение s-орбиталей.
Функция радиального распределения.
Формы р-орбиталей.
Формы d-орбиталей.
11. Многоэлектронные атомы и Периодическая таблица элементов.
Водород — особый.
Формы орбиталей важны для атомов крупнее водорода.
Энергетические уровни многоэлектронного атома.
Три правила заполнения энергетических уровней электронами.
Периодическая таблица элементов.
Большинство элементов — металлы.
12. Молекула водорода и ковалентная связь.
Два атома водорода, находящихся далеко друг от друга.
Два атома водорода сближаются.
Приближение Борна — Оппенгеймера.
Образование связывающих молекулярных орбиталей.
Связывающие и разрыхляющие молекулярные орбитали.
Расселение электронов по молекулярным орбиталям.
Молекула водорода есть, а молекулы гелия нет.
13. Что удерживает атомы вместе: двухатомные молекулы.
Сигма-связи (σ) и пи-связи (π).
Сигма-орбитали молекул.
Молекулярные пи-орбитали.
Связи в двухатомных молекулах: молекула фтора.
Молекулы неона не существует.
Молекула кислорода: правило Хунда имеет значение.
Молекула азота.
Одиночные, двойные и тройные связи.
Гетеронуклеарные двухатомные молекулы.
Визуальные модели молекул.
14. Более крупные молекулы: формы многоатомных молекул.
Формы молекул: тетраэдрический метан.
Переходящие электроны.
Гибридные атомные орбитали: линейные молекулы.
Гибридные атомные орбитали: треугольные молекулы.
Гибридные атомные орбитали: тетраэдрические молекулы.
Углеводороды с одиночной связью.
Большие углеводороды имеют множество структур.
Двойные и тройные углерод-углеродные связи.
15. Пиво и мыло.
Спирты.
При комнатной температуре этанол жидкий, а не газообразный.
Вода образует водородные связи.
Вода — великий растворитель.
Этанол участвует в химических реакциях с кислородом.
Метанол крайне ядовит.
Мыло.
Крупные углеводороды — это масло и жир.
Крупные углеводороды могут иметь много разных структур.
Нефтепродукты и вода не смешиваются.
Строение молекул мыла.
16. В жирах важны двойные связи.
Из чего состоят жировые молекулы?.
Насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты.
Формы жировых молекул.
Насыщенные, мононенасыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты.
Важность двойных связей в жирных кислотах.
Химически модифицированные жирные кислоты.
Частично гидрогенизированные и гидрогенизированные жиры.
Гидрогенизация жиров.
Читайте этикетки.
Транс-жиры.
Природа производит цис-жиры, а химическая обработка — транс-жиры.
Транс-жиры могут быть опасны.
Когда ноль — это ноль.
Омега-3 жирные кислоты.
Триглицериды.
Холестерин.
Вопреки общему мнению, холестерин полезен.
Проблема с холестерином.
17. Парниковые газы.
Углекислый газ, образующийся при сжигании ископаемого топлива.
Горение метана: природный газ.
Что такое парниковый газ?.
При сжигании ископаемого топлива выделяется углекислый газ.
Углекислый газ является парниковым в силу квантовых эффектов.
Чернотельный спектр Земли.
Парниковый эффект СO2 является кванотово-механическим.
18. Ароматические молекулы.
Бензол: классический ароматический углеводород.
Бензольные делокализованные молекулярные пи-орбитали.
Нафталин с позиций задачи о частице в ящике.
19. Металлы, изоляторы и полупроводники.
Металлы.
Диэлектрики.
Полупроводники.
Сверхпроводимость.
20. Квантовое мышление.
Опыт учит нас понимать классический мир.
Понимание того, что мы видим вокруг себя, требует некоторого знания квантовой механики.
Энергетические уровни и цвета связаны с волновой природой частиц.
Квантовые механизмы скрепляют атомы между собой и определяют форму молекул.
Углекислый газ является парниковым в силу квантовых эффектов.
Очень горячие объекты испускают видимое чернотельное излучение.
Электрический нагрев — квантовое явление.
Абсолютно малое.
Глоссарий.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Абсолютный минимум, Как квантовая теория объясняет наш мир, Файер М., 2016 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать файл № 1 - pdf
Скачать файл № 2 - djvu
Ниже можно купить эту книгу, если она есть в продаже, и похожие книги по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить книги


Скачать - djvu - Яндекс.Диск.

Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по физике :: физика :: Файер :: квантовая теория