了得網科普讀物_極簡量子大觀(科學美國人精選繫列)

產品特色

編輯推薦

一、精選自熱銷全球170年《科學美國人》，160餘位諾貝爾獎得主曾在此發表文章，愛因斯坦、比爾?蓋茨推薦閱讀。
1. 我很欣賞《科學美國人》，因為它把世界科學更廣泛地介紹給了讀者。
——阿爾伯特?愛因斯坦
2. 科學和藝術一樣，都讓我們的世界更加絢麗多彩，願享譽百年的《科學美國人》傳播科學精神，影響更多人。
——著名鋼琴家理查德?克萊德曼
二、荟萃全球科技資訊，帶你走近微觀物理世界，全面提高青少年STEM（科學、技術、工程、數學）綜合科學素養。
1. 荟萃《科學美國人》新鮮科學資訊，速覽前沿科學，中科院院士歐陽自遠作序推薦。
2. 全書共收錄68篇科技美文，話題豐富有趣，內容涵蓋STEM（科學、技術、工程、數學）各領域。
3. 《科學美國人》編輯精心撰寫文章導語，輕松掌握文章要點，有效培養青少年閱讀科技文章能力；豐富的科學小貼士，深入解讀專業名詞，展現科學背景信息，有效擴展青少年知識儲備；鏈接高考情景信息題，全面提高青少年STEM（科學、技術、工程、數學）綜合科學素養。
4. 本書文章圖文並茂，帶你走近微觀物理世界，讓你直觀感受科學之美。

內容簡介

為什麼有的番茄更美味？為什麼你不如朋友受歡迎？咖啡機裡有哪些數學難題？生活現像蘊含哪些科學智慧？鑽石的量子糾纏，納米紗窗可過濾90%的有害顆粒物，手機屏幕將不再反光……微觀世界的研究離你並不遙遠。無人駕駛汽車、人工智能芯片……人工“智”造的新傳奇會是什麼？《極簡量子大觀》精選《科學美國人》前沿科技資訊，帶你由淺入深地掌握生活中的科學智慧、探索人工智能新時代。

作者簡介

《環球科學》雜志社由中國科學技術協會主管，其出版的科普期刊《環球科學》是《科學美國人》授權中文版。《科學美國人》（Scientific American）是全球科學家智慧與卓越見解的分享之地，創刊170多年來，超過100位諾貝爾獎得主在此發表文章，傳播科學理念及前沿科技領域的發展動態。《科學美國人》也是常被大眾媒體、研究機構和政府報告引用的雜志。
外研社科學出版工作室，外研社是一家以外語出版為特色，涵蓋全學科出版、漢語出版、科學出版、少兒出版等領域的綜合性教育出版集團，科學出版工作室是外研社下屬專業從事科學教育與科普出版的機構，其翻譯出版的《<自然>百年科學經典》叢書深受讀者與科學人士的喜愛。

話題一統計數據的陷阱
2 為什麼你不如朋友受歡迎？
5 排名機制背後的數學機密
8 籃球運動員的“迷信”
10 不要幻想一夜暴富
13 疾病檢查騙了我們？
16 調查結果不可盲從
18 統計學怪圈
21 小數致大錯
話題二即學即用的生活智慧
24 從電腦散熱中竊取數據
27 推特會洩露用戶經濟狀況
29 消除GPS盲區
31 為什麼有的番茄更美味？話題一統計數據的陷阱
2 為什麼你不如朋友受歡迎？
5 排名機制背後的數學機密
8 籃球運動員的“迷信”
10 不要幻想一夜暴富
13 疾病檢查騙了我們？
16 調查結果不可盲從
18 統計學怪圈
21 小數致大錯
話題二即學即用的生活智慧
24 從電腦散熱中竊取數據
27 推特會洩露用戶經濟狀況
29 消除GPS盲區
31 為什麼有的番茄更美味？
33 爆米花中的物理知識
35 咖啡為什麼會灑出杯子？
37 咖啡機裡的數學難題
39 冰箱的噪聲從哪兒來？
41 跳高和物理學
話題三一半是魔法，一半是光學
44 “隱身鬥篷”即將問世
46 簡易型“隱身鬥篷”
49 創造“時間裂隙”
52 不反光的表面塗層
54 手機屏幕將不再反光
56 “光學鑷子”夾起納米顆粒
58 能聚光的平面透鏡
60 硬幣上的顯微鏡
62 升級X射線掃描儀
話題四不可盡知的粒子世界
66 質子究竟有多小
69 質量在改變
71 並非中性的中子
72 物質—反物質分子
74 超光速中微子
78 虛無縹緲找粒子
82 “惰性”中微子搜尋無果
84 量子排斥力
86 量子擦邊球
91 量子麥克風
話題五鬼魅似的遠距作用
94 超長距離量子糾纏
95 相互糾纏的原子雲
96 維持量子糾纏的旁門左道
100 鑽石的量子糾纏
102 用量子幫你送口信
104 離子的天賦
107 量子照明提升成像精度
話題六該死的粒子，你到底在哪裡
112 尋找希格斯粒子
117 踫撞粒子一網打盡
120 成群結隊的粒子
123 希格斯玻色子的意義
126 超對稱理論“窮途末路”？
131 超對稱理論有望被證實
134 發現五誇克粒子
136 未觀測到強相互作用中宇稱不守恆
話題七於細微處見神奇的納米技術
140 細菌的致命陷阱
141 用陽光制造氫氣
144 更聽話的納米“積木”
148 寶石上的納米管
152 納米晶體改造電腦
155 細胞受體磁控制
157 納米顆粒讓過敏注射療法更安全
159 用納米顆粒模仿黑色素
161 納米紗窗可過濾90%的有害顆粒物
話題八人工“智”造的新傳奇
164 AI時代，中國將彎道超車？
167 寒武紀：打造人工智能芯片
170 規範無人機飛行空域
173 無人駕駛汽車：誰為交通事故負責？
177 深海取樣機器人
179 機器人幫腦癱嬰兒學習爬行
181 會跳高的機器人
183 更懂老人的陪護機器人

前言

集成再創新的有益嘗試
歐陽自遠
中國科學院院士中國繞月探測工程首席科學家

《環球科學》是全球科普雜志《科學美國人》的中文版，是指引世界科技走向的風向標。我特別喜愛《環球科學》，因為她長期以來向人們展示了全球科學技術豐富多彩的發展動態；生動報道了世界各領域科學家的睿智見解與卓越貢獻；鮮活記錄著人類探索自然奧秘與規律的艱辛歷程；傳承和發展了科學精神與科學思想；閃耀著人類文明與進步的燦爛光輝，讓我們沉醉於享受科技成就帶來的神奇、驚喜之中，對科技進步充滿敬仰之情。在輕松愉悅的閱讀中，《環球科學》拓展了我們的知識，提高了我們的科學文化素養，也淨化了我們的靈魂。
集成再創新的有益嘗試
歐陽自遠
中國科學院院士中國繞月探測工程首席科學家

《環球科學》是全球科普雜志《科學美國人》的中文版，是指引世界科技走向的風向標。我特別喜愛《環球科學》，因為她長期以來向人們展示了全球科學技術豐富多彩的發展動態；生動報道了世界各領域科學家的睿智見解與卓越貢獻；鮮活記錄著人類探索自然奧秘與規律的艱辛歷程；傳承和發展了科學精神與科學思想；閃耀著人類文明與進步的燦爛光輝，讓我們沉醉於享受科技成就帶來的神奇、驚喜之中，對科技進步充滿敬仰之情。在輕松愉悅的閱讀中，《環球科學》拓展了我們的知識，提高了我們的科學文化素養，也淨化了我們的靈魂。

《環球科學》的撰稿人都是具有卓越成就的科學大家，而且文筆流暢，所發表的文章通俗易懂、圖文並茂、易於理解。我是《環球科學》的忠實讀者，每期新刊一到手就迫不及待地翻閱以尋找自己感興趣的文章，並會懷著獵奇的心態瀏覽一些科學前沿命題的動態與發展。對於自己熟悉的領域，總想知道新的發現和新的見解；對於自己不熟悉的領域，總想增長和拓展一些科學知識，了解其他學科的發展前沿，多吸取一些營養，得到啟發與激勵！

每一期《環球科學》都刊載有很多極有價值的科學成就論述、前沿科學進展與突破的報告以及科技發展前景的展示。但學科門類繁多，就某一學科領域來說，必然分散在多期刊物內，難以整體集中體現；加之每一期《環球科學》隻有在一個多月的銷售時間裡纔能與讀者見面，過後在市面上就難以尋覓，查閱起來也極不方便。為了讓更多的人能夠長期、持續和繫統地讀到《環球科學》的精品文章，《環球科學》雜志社和外語教學與研究出版社合作，將《環球科學》刊登的"前沿"欄目的精品文章，按主題分類，彙編成繫列叢書，包括《大美生命傳奇》《極簡量子大觀》《極簡宇宙新知》《未來地球簡史》等，再度奉獻給讀者，讓更多的讀者特別是年輕的朋友們有機會繫統地領略和欣賞眾多科學大師的智慧風采和科學的無窮魅力。

當前，我們國家正處於科技創新發展的關鍵時期，創新是我們需要大力提倡和弘揚的科學精神。前沿繫列叢書的出版發行，與國際科技發展的趨勢和廣大公眾對科學知識普及的需求密切結合；是提高公眾的科學文化素養和增強科學判別能力的有力支撐；是實現《環球科學》傳播科學知識、弘揚科學精神和傳承科學思想這一宗旨的延伸、深化和發揚。編輯出版這套叢書是一種集成再創新的有益嘗試，對於提高普通大眾特別是青少年的科學文化水平和素養具有很大的推動意義，值得大加贊揚和支持，同時也熱切希望廣大讀者喜愛這套叢書！

科學奇跡的見證者
陳宗周
《環球科學》雜志社社長
1845年8月28日，一張名為《科學美國人》的科普小報在美國紐約誕生了。創刊之時，創辦者魯弗斯?波特（Rufus M. Porter）就曾豪邁地放言：當其他時政報和大眾報被人遺忘時，我們的刊物仍將保持它的優點與價值。
他說對了，當同時或之後創辦的大多數美國報刊都消失得無影無蹤時，170歲的《科學美國人》依然青春常駐、風采迷人。
如今，《科學美國人》早已由初的科普小報變成了印刷精美、內容豐富的月刊，成為全球科普雜志的標杆。到目前為止，它的作者，包括了愛因斯坦、玻爾等160餘位諾貝爾獎得主——他們中的大多數是在成為《科學美國人》的作者之後，再摘取了那頂桂冠的。它的無數讀者，從愛迪生到比爾?蓋茨，都在《科學美國人》這裡獲得知識與靈感。
從創刊到今天的一個多世紀裡，《科學美國人》一直是世界前沿科學的記錄者，是一個個科學奇跡的見證者。1877年，愛迪生發明了留聲機，當他帶著那個人類歷史上從未有過的機器怪物在紐約宣傳時，他的站便選擇了《科學美國人》編輯部。愛迪生徑直走進編輯部，把機器放在一張辦公桌上，然後留聲機開始說話了："編輯先生們，你們伏案工作很辛苦，愛迪生先生托我向你們問好！"正在工作的編輯們驚訝得目瞪口獃，手中的筆停在空中，久久不能落下。這一幕，被《科學美國人》記錄下來。1877年12月，《科學美國人》刊文，詳細介紹了愛迪生的這一偉大發明，留聲機從此載入史冊。留聲機，不過是《科學美國人》見證的無數科學奇跡和科學發現中的一個例子。可以簡要看看《科學美國人》報道的歷史：達爾文發表《物種起源》，《科學美國人》馬上跟進，進行了深度報道；萊特兄弟在《科學美國人》編輯的激勵下，揭示了他們飛行器的細節，刊物還發表評論並給萊特兄弟頒發銀質獎杯，作為對他們飛行距離不斷進步的獎勵；當"太空時代"開啟，《科學美國人》立即濃墨重彩地報道，把人類太空探索的新成果、新思維傳播給大眾。
今天，科學技術的發展更加迅猛，《科學美國人》的報道因此更加精彩紛呈。新能源汽車、私人航天飛行、光伏發電、干細胞醫療、DNA計算機、家用機器人、"上帝粒子"、量子通信……《科學美國人》始終把讀者帶領到科學前沿，一起見證科學奇跡。
《科學美國人》也將追求科學嚴謹與科學通俗相結合的傳統保持至今並與時俱進。於是，在今天的互聯網時代，《科學美國人》及其網站當之無愧地成為報道世界前沿科學、普及科學知識的權威科普媒體。
科學是無國界的，《科學美國人》也很快傳向了全世界。今天，包括中文版在內，《科學美國人》在全球用15種語言出版國際版本。 ……

在線試讀

話題一統計數據的陷阱
誰都不能否認統計是科學，而且是一門很高深的科學，但為什麼有時候統計學結果會與公眾的感覺有出入呢？這裡面有個人感覺與平均效應存在偏差的問題，也有統計數據本身的問題。美國統計專家達萊爾?哈夫（Darrell Huff）曾經寫過一本傳世之作《統計數字會撒謊》（How to Lie with Statistics ），該書引發的“編造虛假信息”話題受到美國社會持續普遍的關注。
話題二即學即用的生活智慧
一提起科學發現，大家會覺得這似乎和我們的生活有很大的距離。其實，隻要用心，生活中處處都能發現耐人尋味的科學道理。你知道當端著咖啡杯行走的時候，為什麼有時候咖啡會灑出來，有時候不會嗎？為什麼大多數跳高運動員喜歡采用背越式姿勢？為什麼……
話題三一半是魔法，一半是光學
在《哈利?波特與魔法石》中，哈利?波特（Harry Potter）從父親那裡繼承了一件隱身鬥篷，穿上後就能夠神奇地隱身，可以神不知鬼不覺地在魔法學校裡走來走去。在科學家眼裡，哈利?波特的隱身鬥篷是一個現實的光學問題，完美隱身可以通過改變光線路徑，使光線在平面介質中彎曲來實現。更神奇的是，科學家還能利用時間透鏡讓光線突然消失，通過創造“時間裂隙”達到隱身的目的。
話題四不可盡知的粒子世界
人類對微觀世界的探索看似永無止境。19世紀以前，人們認為構成物質的小單位是原子。進入20世紀之後，物理學家們纔認識到原子是可分的，原子內部還有質子、中子和電子，這些粒子和光子一度被稱為基本粒子。然而，到20世紀60年代，人類又認識到，基本粒子中的質子和中子並不“基本”，它們由更小的粒子—誇克—組成。直到現在，粒子世界仍有很多很多的奧秘等待我們去探索、去發現……
話題五鬼魅似的遠距作用
量子糾纏是一種類似於“心靈感應”的神奇現像：當兩個微觀粒子發生糾纏時，隻要改變其中一個粒子的量子狀態，瞬間就可以使另一個粒子的狀態發生改變，不論它們相距多遠。愛因斯坦曾把“量子糾纏態”稱為“鬼魅似的遠距作用”，如今量子糾纏已被世界上的許多實驗室證實。它不但是量子通信和具有超級計算能力的量子計算機的基礎，甚至還能提高照相機的成像精度。話題一統計數據的陷阱
誰都不能否認統計是科學，而且是一門很高深的科學，但為什麼有時候統計學結果會與公眾的感覺有出入呢？這裡面有個人感覺與平均效應存在偏差的問題，也有統計數據本身的問題。美國統計專家達萊爾?哈夫（Darrell Huff）曾經寫過一本傳世之作《統計數字會撒謊》（How to Lie with Statistics ），該書引發的“編造虛假信息”話題受到美國社會持續普遍的關注。
話題二即學即用的生活智慧
一提起科學發現，大家會覺得這似乎和我們的生活有很大的距離。其實，隻要用心，生活中處處都能發現耐人尋味的科學道理。你知道當端著咖啡杯行走的時候，為什麼有時候咖啡會灑出來，有時候不會嗎？為什麼大多數跳高運動員喜歡采用背越式姿勢？為什麼……
話題三一半是魔法，一半是光學
在《哈利?波特與魔法石》中，哈利?波特（Harry Potter）從父親那裡繼承了一件隱身鬥篷，穿上後就能夠神奇地隱身，可以神不知鬼不覺地在魔法學校裡走來走去。在科學家眼裡，哈利?波特的隱身鬥篷是一個現實的光學問題，完美隱身可以通過改變光線路徑，使光線在平面介質中彎曲來實現。更神奇的是，科學家還能利用時間透鏡讓光線突然消失，通過創造“時間裂隙”達到隱身的目的。
話題四不可盡知的粒子世界
人類對微觀世界的探索看似永無止境。19世紀以前，人們認為構成物質的小單位是原子。進入20世紀之後，物理學家們纔認識到原子是可分的，原子內部還有質子、中子和電子，這些粒子和光子一度被稱為基本粒子。然而，到20世紀60年代，人類又認識到，基本粒子中的質子和中子並不“基本”，它們由更小的粒子—誇克—組成。直到現在，粒子世界仍有很多很多的奧秘等待我們去探索、去發現……
話題五鬼魅似的遠距作用
量子糾纏是一種類似於“心靈感應”的神奇現像：當兩個微觀粒子發生糾纏時，隻要改變其中一個粒子的量子狀態，瞬間就可以使另一個粒子的狀態發生改變，不論它們相距多遠。愛因斯坦曾把“量子糾纏態”稱為“鬼魅似的遠距作用”，如今量子糾纏已被世界上的許多實驗室證實。它不但是量子通信和具有超級計算能力的量子計算機的基礎，甚至還能提高照相機的成像精度。
話題六該死的粒子，你到底在哪裡
希格斯機制可以解釋為什麼有的基本粒子有質量，有的沒有，但人類一直沒有找到該機制所預言的希格斯玻色子。美國物理學家、1988年諾貝爾物理學獎獲得者利昂?萊德曼（Leon Lederman）在《上帝粒子》中寫道：“宇宙中有一個無所不在、幽靈一樣的大壞蛋，正在阻止我們理解物質的真正本質……”萊德曼給它取名“該死的粒子”，被出版商改成“上帝粒子”。2012年7月4日，歐洲核子研究中心大型強子對撞機研究組宣布探測到疑似希格斯玻色子的粒子，9個月後再次確認這一發現。苦等了48年之後，希格斯終於因此獲得諾貝爾物理學獎。話題七於細微處見神奇的納米技術
納米是一個非常小的長度單位，也稱毫微米，即10-9米，大致為幾十個原子排列起來的長度。自從掃描隧道顯微鏡發明後，世界上便誕生了一門以0.1～100納米這樣的尺度為研究對像的前沿學科，實際上就是用單個原子、分子制造物質的科學技術。當物質小至納米尺度時，性能有可能會發生意想不到的變化。這種具有特殊性質的材料被稱為納米材料。目前，納米技術已成為當今社會有前途的決定性技術之一，研究範圍十分廣泛，包括納米生物學、納米電子學、納米材料學、納米機械學、納米化學等。
話題八人工“智”造的新傳奇
未來，人工智能（AI）的發展不僅會帶來技術本身的進步，還將引領各行各業的創新發展。隨著AI時代的到來，具有裡程碑意義的事件不斷湧現：無人駕駛汽車從科幻駛入現實、無人機從小眾產品向大眾消費產品轉型、機器人替代人類照顧病人和老年人……越來越多的公司加入到研發有實用價值的機器人的隊伍中去，它們急需技術與產品結合、軟件與硬件結合、服務與制造融合的能力。這裡所展示的一些新進展預示著日新月異的進步將徹底改變人類的生活。

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