你看到的世界真实吗？大小是相对的吗？什么是量子理论、薛定谔的猫、量子纠缠、啤酒与肥皂？通过科学小白就能读懂的方式，带你探讨光子、原子、分子等跟人类量级的世界截然不同的*小粒子的反直觉世界
你看到的世界真实吗？大小是相对的吗？什么是量子理论、薛定谔的猫、量子纠缠、啤酒与肥皂？通过科学小白就能读懂的方式，带你探讨光子、原子、分子等跟人类量级的世界截然不同的最小粒子的反直觉世界，揭开量子力学的神秘面纱。
在日常生活中，我们的直觉通常都是对的。我们看到棒球飞到空中，划出一道弧线、然后下落，最后在地面静止。根据我们利用感官收集到的数据以及基本的经典力学定律，球的运动完全合情合理。 然而，一旦涉及电子运动、分子形状等关于世界上最小粒子的问题，我们自诩已经知晓的事物就彻底发生了改变。真正理解周遭的事情，读懂关于绝对小事物背后神秘、反直觉的科学，我们需要以量子力学理论的视角看待世界和自然。 《啤酒与肥皂》首开先河，不涉及复杂的数学，以科学小白就能够读懂的方式讲述了十分具有挑战性的量子力学理论。全书阐述清晰，以实例和图 表取代密集的公式帮助读者理解： 为什么草莓是红的，蓝莓是蓝的 为什么粒子仅仅会因为被观察而从“混合”状态变成“纯态” 为什么一个光子能同时位于两个地方 为什么量子物质有时像粒子，有时又具有波的性质 为什么一块金属加热后会发红，温度升得更高后反而会变蓝 为什么盐能溶于水而油却不能 《啤酒与肥皂》遵循了史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）和刘易斯·托马斯（Lewis Thomas）的传统，带你探讨光子、原子、分子等跟人类量级的世界截然不同的最小粒子的反直觉世界，揭开量子力学的神秘面纱，并生动介绍了一些为当代量子物质学说作出贡献的科学家以及相应的实验。
迈克尔 D. 菲尔（Michael D Fayer），博士，斯坦福大学讲席化学教授，美国国家科学院成员，在物理、化学和分子光谱学等领域获得众多重要奖项和荣誉，著有《量子力学的元素》（Elements of Quantum Mechanics）等。
前言 第一章 薛定谔的猫 薛定谔的猫 不等同于抛硬币 真实现象有可能像薛定谔的猫 第二章 大小是绝对的 日常生活中的大小是相对的 观察方法很重要 大还是小——那是扰动的大小 大对象的因果关系 不可忽略的扰动很重要 扰动无处不在 大小是绝对的 未来无法计算——只有可能性 第三章 各种波 什么是波？ 波都有速度和频率 海洋波 声 波 经典光波 可见光 波的叠加——干扰 干涉模式和光干涉仪 第四章 光电效应和爱因斯坦的解释 光电效应 波图解释不了了 爱因斯坦的解释 红光逸出电子的速度比蓝光慢 非常红的光并不能使电子逸出 逸出的电子有多快 第五章 光：是波还是粒子？ 对干扰的经典描述并不适用于光子 重新描述干涉仪里的光子 光子与自己相干扰 光子可以同时存在两个地方 观察会带来不可忽略的扰动或改变状态 回看薛定谔的猫 回看光电效应 第六章 光子的大小和海森堡不确定性原则 粒子有波长 自由粒子的波函数长什么样 空间中布满有既定动量的粒子 不同波长的波之间的干扰 叠加原理 本征态 叠加动量本征态可能性振幅波 叠加状态下一颗自由粒子的动量 在状态叠加中粒子没有既定动量 处于动量叠加状态的粒子到底在哪 波包（wave packets） 动量和位置的散布范围 海森堡不确定性原则 第七章 光子、电子和棒球 粒子的波 光的衍射 光的衍射反映了光子的波特征 阴极 射线管（Cathode ray tube)中的电子就像子弹 一样 电子衍射中看起来像波的电子 电子和光子既是粒子也是波，但棒球只是粒子 第八章 量子短柄墙球和水果的颜色 盒子中的粒子——经典力学 盒子里的粒子——量子力学 盒子里的量子粒子的能量 波函数在壁的位置应该为零 波节是波函数穿过零值的点 所有的能源都是量子化的 不连续的一组能级 盒子里的粒子结果与现实的关联 分子吸收特定颜色的光 水果的颜色 第九章 氢原子的历史 太阳黑体辐射光谱 太阳光谱里的暗线 氢的线光谱 玻尔（Bohr）的氢原子理论 第十章 氢原子：量子理论 薛定谔方程 薛定谔方程 薛定谔方程对氢原子的描述 四个量子数 氢原子的能级 氢原子的轨域 s轨域的空间分布 径向分布函数 p轨域的形状 d轨域的形状 第十一章 多电子原子和元素周期表 与众不同的氢原子 轨域形状对比氢原子大的物质来说很重要 多电子的原子的能量级 把电子放进能级的三个法则 元素周期表 周期表的布局 闭壳层组态 原子都想形成闭壳层组态 原子的属性 顺着列往下原子越来越大 从一行的左边到右边 原子越来越小 第一过渡系 更大的原子、镧系和锕系 大部分元素都是金属 第十二章 氢分子和共价键 离得很远的两个氢原子 两个被聚拢的氢原子 键长为能量最低时的距离 形成成键分子轨域 成键和反成键分子轨域 把电子放进分子轨域 氢分子存在但氦分子不存在 第十三章 什么把原子聚在一起：双原子分子 西格玛（σ）和派（π） 西格玛分子轨域 派分子轨域 双原子分子中的成键：氟分子 并不存在氖分子 氧分子：洪德法则很重要 氮分子 单键、双键和三键 异核双原子 分子的视觉模型 第十四章 更大的分子：多原子分子的形状 分子形状——四面体的甲烷 键之间的排斥力最小化决定了形状 孤电子对也很重要 三角形分子 推进电子 混合原子轨域——线性分子 混合原子轨域——平面三角形分子 混成原子轨域——四面体分子 含单键的碳氢化合物 大个碳氢化合物分子有多种结构 双、三碳—碳键 碳—碳双键——乙烯 碳—碳三键——乙炔 第十五章 啤酒和肥皂 醇类 室温下的乙醇是液体而非气体 水形成氢键 水是一种很好的溶剂 乙醇会与氧产生化学反应 甲醇具有强毒性 肥皂 大碳氢化合物包括油和油脂 大碳氢化合物分子可以有很多种结构 油和水不相混 肥皂分子的结构 肥皂入水形成胶束 肥皂溶解油脂 第十六章 脂肪，主要看双键 什么是脂肪分子 饱和脂肪和不饱和脂肪 脂肪分子的形状 饱和、单元不饱和以及多元不饱和脂肪 脂肪里的双键很关键 部分氢化和氢化脂肪 脂肪的氢化 看标签 反式脂肪 顺式脂肪是天然的，反式脂肪是化学加工的 反式脂肪有害 零等于没说 ω-3脂肪酸 三酰甘油 胆固醇 跟大众看法相反，胆固醇其实是有益的 胆固醇造成的问题 第十七章 温室气体 燃烧化石燃料产生的二氧化碳 燃烧甲烷：天然气 什么是温室气体 燃烧化石燃料会产生二氧化碳 能量的产生和形成的二氧化碳的量 燃烧真正的化石燃料 发电时实际产生的二氧化碳量 二氧化碳是温室气体是因为量子力学 地球的黑体光谱 吸收地球的黑体辐射 为什么二氧化碳在现在的区域有强吸收力 二氧化碳的振动模式 量子振动的能级不连续 量子化振动的能量 CO2弯曲模式吸收地球核体光谱的峰值 第十八章 芳香族分子 苯：芳香族分子的原型 双键去哪儿了 派（π）键离域 成键、反成键分子轨域 碳—碳键级是1.5
《啤酒与肥皂》生动有趣，包涵实用的例子、类比以及对科学家和实验的描述……虽然菲尔说他只是打算向科学小白介绍量子力学及其实际应用，但整本书也为进阶的研究生和科学家提供了一些洞见以及突破常规的观察。就像《费曼物理学讲义》是面向大学生的，但读得*多的却是科学家一样……强烈推荐。 |
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