光的探索 从伽利略望远镜到奇异量子世界

◆诺贝尔物理学奖得主塞尔日·阿罗什重磅科普力作！ ◆两位译者集人文哲思与科学思辨，译文准确、优美，完美呈现作者的深邃科学思想和深厚人文底蕴。 ◆薛定谔的猫？爱因斯坦的光子盒？细菌大小的巨型原子！盯着一个光子看半秒！诺奖大师的权威科普解读！ ◆亲笔描绘科学史上物理巨匠追光400年的完整历程。 ◆沿着人类的寻光之旅，长镜头、大视角，读懂17世纪以来丰富多彩的科学史！ ◆继《时间简史》之后，见证一部科学经典著作的诞生!

几个世纪以来，阐明光的性质一直是一项与现代科学的诞生和发展密切相关的历程。在经历了许多令人惊讶的曲折之后，最终引出了相对论和量子物理学，这两个理论深刻地改变了我们在微观和宇宙尺度上对世界的看法。 在《光的探索：从伽利略望远镜到奇异量子世界》一书中，诺贝尔物理学奖得主、物理学家塞尔日·阿罗什将自己的求学、职业生涯置于科学发现的丰富谱系中，从伽利略、牛顿到爱因斯坦和费曼，从光速的早期测量到量子纠缠的前沿工作，阿罗什教授对光在我们如何观察和理解宇宙中所扮演的角色进行了深入的探讨。 《光的探索：从伽利略望远镜到奇异量子世界》由两部分交织而成：第一章和最后两章，回顾了作者本人在原子分子光物理（原分光）的实验领域中历经半个世纪的科研生涯,这部分同时也是光的科学史在过去几十年中的最新篇章；第二章到第五章，则为围绕光和物理学史的主线展开的一场引人入胜的完整叙事，作者回溯了现代科学的起源，也给读者介绍了他心中的科学英雄，从伽利略到爱因斯坦。作者获得诺贝尔物理学奖的实验工作所展示的对单个量子系统的操控是目前蓬勃发展的量子信息、量子模拟和量子计量技术的基石，书中对最前沿的量子信息学的科普介绍，是站在科研第一线的科学大师对前沿科技及其未来发展做的权威解读。 本书适合对物理科学与现代科学起源和发展感兴趣的各层次读者阅读，诺奖大师通过生动的文笔、深邃的思想，围绕光的探索，为我们揭开现代科学神秘的面纱。

塞尔日·阿罗什，法兰西公学院荣誉教授，法国科学院院士，欧洲科学院院士，美国国家科学院、美国人文与科学院、俄罗斯科学院、巴西科学院等的外籍院士。作者与他的科研团队在巴黎高等师范学院的卡斯特勒-布罗塞尔实验室开展对量子力学基础现象的实验研究。作者在量子光学和量子信息领域做出了杰出的贡献，并因此在2009年获得CNRS金质奖章（法国国家最高科学荣誉）。在2012年，作者因为“开发能够测量和操纵单个量子系统的开创性实验方法”而荣获诺贝尔物理学奖。作者曾在巴黎第六大学、巴黎综合理工学院、巴黎高等师范学院、哈佛大学和耶鲁大学任教。

前言
第一章 宿命的缘起
最初的热情：从数学到天文学
初识现代物理学
“闭嘴，去计算！”
当原子和光子成为旋转的陀螺：光抽运
重新认识世界：丰富又奇妙的存在
互信且自由的学徒时期
激光的前景
研究的起点
初次赴美，重燃我最初的激情
“蓝天研究”

第二章 天文台广场前的思考
见证科学革命起源的两种仪器：望远镜和摆钟
测量光速以丈量宇宙
光的科学被定量化：笛卡尔与他的《屈光学》
大自然总是以最短、最简单的方式行事：费马原理
惠更斯与光的波动理论
牛顿，光微粒与颜色
测量地球的形状
追求精确
基础科学、商业、国力与技术

第三章 法拉第实验室的沉思与浮想
杨对牛顿的挑战
光的偏振
菲涅耳与波的胜利
矢量相加，光波相扰
旋转的振动：圆偏振
数学照亮光学
再会光速
从启蒙时代的沙龙到法拉第的实验室
“场”概念的诞生
光、电、磁的交汇
一些谜团解决了，但另一些还存在

第四章 开尔文勋爵的两朵乌云
迈克耳孙和以太之谜
爱因斯坦横空出世：思想实验
相对论思想带来的改变
时空混合
质量与能量的结合：E = mc2
爱因斯坦“最快乐”的想法又一次来自伽利略
引力与时空弯曲
相对论的预言和“后见之明”

第五章 光，照亮神秘的量子世界
紫外灾难
光：在波与粒子之间
将量子推广到物质
爱聚集的光子和与它们类似的原子
揭开物质波的面纱
波函数，量子态和叠加原理
粒子家族的扩张
一种本质的全同性
量子物理学的潘多拉魔盒
从经典到量子：费马、莫佩尔蒂和费曼之间一场跨世纪的对话
一场穿越数量级的旅行
量子情景：单个对象还是统计系综？
再论杨氏双缝
测量、互补性和不确定关系
围绕想象中的实验展开的辩论
量子纠缠
薛定谔的猫与经典-量子之间的边界

第六章 激光、光子和巨型原子
被光子所缀饰的原子
在加州初识激光
战胜多普勒效应
量子拍
加州轶事
第一次大型国际会议
巨型原子的未知地带
腔量子电动力学的诞生
大西洋两岸的研究和教学
激光致冷革命
陷俘离子和量子跳跃

第七章 驯服薛定谔的猫
光子盒
圆态原子
量子乒乓
量子编织
如何看到光子而不破坏它们？
一个光子的生与死
再会杨氏移动狭缝实验
一边数光子，一边看量子跳跃
量子场的X射线照相
薛定谔的光之猫
探索量子和经典之间的边界
迈向量子计算机：乌托邦还是未来现实？
费曼的梦想：量子模
鬼魅般的超距作用：量子密码学和量子远程传态
量子计量和光钟

后记 科学与真相
拓展阅读
科学家姓名索引
致谢