粒子與宇宙

前言

1945年，兩枚核彈終結了第二次世界大戰(zhàn)，這是對物理學威力的一次展示，讓人惶恐而又令人信服。由世界上最杰出的一些科學頭腦醞釀出的這次核爆炸摧毀了廣島和長崎這兩座日本城市，迫使日本不得不無條件投降。應該說，物理學和物理學家的身影貫穿于第二次世界大戰(zhàn)的始終，而原子彈只是最生動的一個例子。從那些用于炸壩的在水中跳躍前進的炸彈到那些感應到船體出現(xiàn)便發(fā)生爆炸的水下魚雷，第二次世界大戰(zhàn)實際上也是一場科學的較量。第二次世界大戰(zhàn)讓所有人，包括那些多疑的軍事領導人相信，物理學是一門很重要的科學。然而，物理學的影響遠遠延伸到了戰(zhàn)場之外，物理學原理幾乎關系到世界的每個部分，觸碰了人們生活的方方面面。颶風、閃電、汽車引擎、眼鏡、摩天大廈、足球，甚至包括我們怎么走、怎么跑，所有這一切都要服從科學規(guī)律的安排。在諸如核武器這樣的話題或者有關宇宙起源的最新理論面前，物理學和我們?nèi)粘Ｉ畹年P系往往顯得黯然失色?！拔覀兪澜缰械奈锢怼边@套叢書的目標就是去探究物理學應用的各個方面，描述物理學如何影響科技、影響社會，如何幫助人們理解宇宙及其各個相互聯(lián)系的組成部分的性質(zhì)和行為。叢書覆蓋了物理學的主要分支，包括如下主題：力學與動力學電學與磁學時間與熱動力學光與光學原子與材料粒子與宇宙“我們世界中的物理”叢書的每一冊均闡釋了有關某個主題的基本概念，然后討論了這些概念的多種應用。雖然物理學是數(shù)學類學科，但這套叢書主要聚焦于思想的表達，而數(shù)學知識并不是重點，書中只涉及一些簡單的等式。讀者并不需要具備專門的數(shù)學知識，當然，對于初等代數(shù)的理解在有些時候還是很有幫助的。實際上，每一冊可以討論的話題的數(shù)量幾乎是無限的，但我們只能選取其中的一部分。令人遺憾的是，不少有趣的東西就這樣不得不被省略掉。然而，叢書的每一冊都涉獵了非常廣泛的材料。我曾經(jīng)參加過一個討論會，會上一位年輕學生問教授們，是否需要備有最新版本的物理教科書。有一位教授回答說，不，因為物理學的原理“多年來一直沒有改變”。這個說法大體上是對的，但這只是對物理學的效力的一個證明。物理學的另一個支撐來源于建立在這些原理之上的令人吃驚的諸多應用，這些應用仍在不斷擴展和變化，其速度之快非同尋常。蒸汽機已經(jīng)讓位給了用在跑車和戰(zhàn)斗機上的強大內(nèi)燃機，而電話線也正在被光導纖維、衛(wèi)星通訊和手機等取代。這套叢書的目標就是鼓勵讀者去發(fā)現(xiàn)物理學在各個方面、各個領域所起的作用，現(xiàn)在的、過去的以及不遠的將來的……

內(nèi)容概要

世界上最小的粒子是什么？浩瀚的宇宙又蘊藏著什么樣的奧秘？翻開《粒子與宇宙》這本書，你就開始了一段穿越時空的旅行。你可以到粒子動物園去看看夸克是什么樣子，也可以乘上宇宙飛船到蒼茫的太空中去捕捉來自天外的信號，你還可以扇動著想象的翅膀回到時間的起點去一睹大爆炸的悲壯，或者飛向未來去看看數(shù)十億年之后的宇宙將會怎樣。一個小小的原子何以能毀滅地球？光是波還是粒子？所有的物質(zhì)都是由什么構成的？我們能回到過去嗎？宇宙從哪里來又將到哪里去？所有這些已知的、未知的世界之謎都等待著你去探索。《粒子與宇宙》一書分5章介紹了核物理、量子理論、粒子物理、相對論和宇宙學的有關知識，深入淺出地為我們再現(xiàn)了知識發(fā)現(xiàn)的過程，并介紹了這些知識的當前或者潛在應用。這本書集科學性與趣味性于一身，從微觀到宏觀，從過去到未來，既傳遞信息，又啟發(fā)思考。經(jīng)典物理學讓位于現(xiàn)代物理學是科學發(fā)展的必然結果，然而，關于世界的奧秘，我們要去探索的還有很多很多……

作者簡介

凱爾·柯克蘭德博士(Kyle Kirkland)，1998年在賓夕法尼亞大學獲得神經(jīng)科學的博士學位，主要研究方向是視覺系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡。他的跨學科背景和興趣促使他發(fā)表了關于科學的歷史以及科學在當前和未來對社會的影響等多篇文章。凱爾·柯克蘭德同時也是Fscts on File出版公司出

書籍目錄

前言鳴謝簡介1  核物理：輻射、武器和反應堆  原子核  輻射  原子彈  E=mc2  核能  核醫(yī)療學  核動力宇宙飛船  聚變：未來的核能2  量子力學  微小粒子的力與運動  波粒二象性  電子顯微鏡  知識的限度  量子計算機  傳送“我”：量子隱形傳送3  粒子物理學  粒子加速器  回旋加速器——R約去R  所有物質(zhì)是由什么構成的  反物質(zhì)  物質(zhì)一反物質(zhì)湮滅  用反物質(zhì)給人體照相  用反物質(zhì)推進宇宙飛船  標準模型：基本粒子及其相互作用4  相對論  阿爾伯特·愛因斯坦的假設  邁克爾遜一莫雷實驗  時間膨脹和長度收縮  狹義相對論的方程式  雙生子悖論  引力和廣義相對論  黑洞5  宇宙學  宇宙大爆炸  超新星、脈沖星和類星體  萬物的理論  宇宙的命運結語元素周期表化學元素表譯者感言

章節(jié)摘錄

1　核物理：輻謝、武器和反應堆早在20世紀初，年輕的化學家喬治·赫維西(George de Hevesy，1885—1966)在吃由女房東準備的食物時，懷疑食物是上一頓吃剩下的，他決定檢驗一下自己的懷疑。有一天，他在吃完飯后往殘留在盤子上的食物中注人了很少量的沒有危害的化學物質(zhì)。這種物質(zhì)具有微弱的放射性：它的原子向外輻射能夠由敏感儀器檢測到的射線。后來，赫維西的女房東給他端上了一份具有放射性的食物——里面有他上一頓留在盤子里的食物。赫維西是廣泛應用放射示蹤技術的先驅，他和其他一些科學家引領了現(xiàn)代核物理應用的道路。原子核的物理學導致了大量震驚世界的科學發(fā)展：古老物質(zhì)的放射性年代鑒定、產(chǎn)生巨大電能的核能反應堆、最具毀滅性的核彈。本章描述了這些重要的發(fā)明，并闡述了核物理的基本原理。原子核對20世紀物理學的形成有著重要貢獻，它由被叫做質(zhì)子和中子的微小粒子組成。原子核非常之小，1000億個原子核堆在一起才有一根頭發(fā)那么粗。原子核1896年，法國物理學家安東尼一亨利·貝克勒爾(Antoine—Henri Becquerel，1852——1908)在瀝青油礦中發(fā)現(xiàn)了放射線，不知不覺地開啟了核物理的時代。瀝青油礦是一種包含鈾元素的礦物質(zhì)，鈾的含量越高，放射線就越多，所以鈾是一種重要的元素。波蘭物理學家瑪麗·居里(Marie Curie，1867—1934)創(chuàng)造出輻射(radioactivity)這個術語用來描述這些射線的發(fā)射。

編輯推薦

《粒子與宇宙》評述了艾薩克·牛頓爵士以及與他同時代的物理學家的定律和理論如何通過研究和實驗而演化成了“現(xiàn)代”物理學?！读Ｗ优c宇宙》論及的那些觀察、理論及其檢驗極大地推動了人類先前未曾涉足的宇宙新領域的科學知識發(fā)展。《粒子與宇宙》包括40多幅黑白照片和插圖，附錄化學元素周期表和化學元素表。

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