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主编推荐语

以宇宙学宏大视角聚焦碳对宇宙、地球和人类社会的深远影响。

内容简介

元素周期表中的第六号元素是什么?氢氦锂铍硼……是碳。没错,提到碳,你会先想到什么?是煤炭、石油这些现代人类社会赖以维系的能量来源——化石燃料,还是碳纳米管、富勒烯这些经常出现在科技新闻里的新词?又或者,你可能会首先想到碳中和、碳排放、碳捕集、碳封存、温室效应?

碳无处不在。它是地球生命的基石,更为人类社会奠定了基础。从过去到现在,再到遥远的未来,各种形式的碳对地球、生命、人类有着无可匹敌的深远影响。

不过,你可能没有意识到这一点:尽管碳在太阳这样的恒星中含量丰富,但平均到整个地球来看,碳实际上是一种稀有元素。我们生活在一个富含碳的环境中,而这个环境位于一个贫碳行星的表面,这是如何发生的?

天文学家西奥多·斯诺和唐·布朗利带我们踏上了一段跨学科的探索旅程,以宇宙学的宏大视角,回顾碳从宇宙诞生到地球演化、从生命起源到人类文明的非凡旅程。

读完本书,你将明白,奇妙的碳元素如何在最宏大的意义上真正塑造了我们的世界。

目录

  • 版权信息
  • 推荐序1
  • 推荐序2
  • 引言
  • 第1章 碳的发现、起源和扩散
  • 第2章 碳的化学:为什么它如此特殊?
  • 第3章 地球和太阳系中的碳
  • 第4章 碳与地球和其他地方的生命
  • 第5章 银河系中的碳
  • 第6章 碳有什么用处?
  • 第7章 钻石
  • 第8章 大气、气候和宜居性
  • 第9章 碳的出处
  • 结语 碳:从开始到无限
  • 参考文献
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评分及书评

4.2
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    3.0
    《第六号元素》:碳的宇宙史诗与人类文明的交响

    在清晨的林间漫步时,你是否想过,叶片间跃动的光斑正在上演一场持续了 35 亿年的化学魔术?《第六号元素》以碳原子为主角,编织出一部跨越 138 亿年的宇宙史诗。这部由美国天体物理学家西奥多・P. 斯诺与地球化学家唐・布朗利合著的科普著作,将第六号元素置于科学史、宇宙学、生物学与现代工业文明的交汇点,展现了这个 “生命基石元素” 如何塑造了从星云尘埃到智能手机的万物图景。科学史中的碳觉醒书中以拉瓦锡 1785 年的钻石燃烧实验为起点,揭示了人类认知碳元素的科学革命。当这位化学家用凸透镜聚焦阳光将钻石化为二氧化碳时,不仅破除了 “金刚石永恒不朽” 的古老迷信,更开启了现代化学定量研究的新纪元。作者巧妙地将科学史叙事嵌入实验室场景:在木炭燃烧的烟雾里,石墨与钻石的分子同构性逐渐显影;在质谱仪的精密测量中,碳 - 14 同位素揭开了考古年代学的面纱。这种将抽象理论具象化的写作手法,让读者仿佛置身于历代科学家的实验室,见证碳元素认知的层层突破。宇宙尺度的碳循环全书最具震撼力的章节描绘了碳的星际旅行。15 亿年前,垂死恒星内部的核聚变将氦核锻造成碳原子,这些星际尘埃最终凝聚成太阳系的岩石行星。作者用 “宇宙化学交响乐” 的隐喻,解释碳原子如何通过星际介质、彗星撞击与板块运动,在地球表面构建出独特的碳循环系统。书中特别强调碳的双面性:它既能形成坚固的金刚石地壳,又可化作流动的二氧化碳气体 —— 这种相变能力使其成为连接地质运动与大气演化的关键介质。生命系统的碳密码在生物学维度,著作深入解析了碳的四价键特性如何成就生命的复杂性。从 RNA 世界假说中自我复制的碳链分子,到叶绿体捕获光能的卡尔文循环,碳原子搭建起生命的信息存储(DNA)、能量传递(ATP)与结构支撑(纤维素)三大系统。书中用 “分子乐高” 的生动比喻,阐释碳基分子如何通过共价键的无限组合,创造出 2000 万种已知有机化合物的生命奇迹。这种将深奥生物化学原理转化为具象模型的能力,正是本书作为科普佳作的核心魅力。文明进程中的碳悖论在工业文明篇章,作者以碳元素为棱镜折射出人类发展的悖论。石墨烯的超导性与煤炭燃烧的温室效应形成尖锐对照:当人类用碳纤维建造太空电梯时,大气中的二氧化碳浓度已突破 420ppm 的临界值。书中收录的碳足迹计算器,将读者日常的饮食、出行与能源消耗量化为具体的碳排放数据,这种将宏观议题与个体行为相连接的叙事策略,成功唤醒了读者的生态良知。跨学科写作的范式突破不同于传统科普书的线性结构,本书采用 “分形叙事” 架构。每个章节既是独立的知识模块(如《钻石地幔管道》解析火山岩筒形成),又通过碳元素串联成整体认知网络。作者团队的天体物理学与地球化学双重视角,使内容在星际尘埃的光谱分析和深海热泉的化能合成作用间自如切换,创造出独特的 “缩放阅读” 体验 —— 读者既可微观观察碳原子的电子云分布,又能宏观把握银河系旋臂中的有机分子云分布。这部厚度仅 264 页的著作,以碳元素为线索串联起 138 亿年的物质演化史,在科学严谨性与叙事文学性之间实现了精妙平衡。当读者合上书页时,碳元素已不再是周期表上冰冷的符号,而升华为理解生命本质与文明命运的认知钥匙。在气候危机加剧的今天,这部 “碳的百科全书” 不仅传递知识,更在叩问:作为碳基生命的人类,能否以碳元素的智慧化解自身制造的生存困境?

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      4.0
      百变“碳”姑娘

      从钻石矿坑钻到大气层,这本书把碳元素这朵 "百变黑莲花" 的底细扒了个底朝天了。开篇就扔出个王炸 —— 我们喘气时吸的氧气,其实是碳玩剩下的。早年间地球就是个二氧化碳桑拿房,后来光合作用这外挂一开,碳元素直接改行当起大气层的装修工。更绝的是生命起源这关,RNA 分子拽着碳链就组了团,愣是把无机物玩成了有机物。工业革命这局副本刷得最骚。人类突然发现埋在地下的碳(煤和石油)能换钱,于是疯狂开挂挖矿烧油。结果大气层 CO₂浓度飙升,地球直接开启困难模式 —— 冰川融化、极端天气、物种灭绝,这碳循环的 BUG 越卡越死。现在新能源赛道上,各国都在押注碳捕捉技术,说白了就是给地球装个空气净化器。书里最带感的段落在食物链这关。从北极熊脂肪里的 DDT 到深海热泉口的管虫,碳元素在生物体内玩起俄罗斯套娃。人类搞出的塑料污染,本质上是碳链在自然界玩脱轨 —— 海龟误食塑料袋,鲸鱼胃里塞满尼龙绳,这出黑色幽默剧看得人后背发凉。最魔幻的是钻石这终极皮肤。碳元素在高温高压下来个华丽变身,从黑不溜秋的煤精变成闪瞎眼的钻石。南非血钻、戴比尔斯垄断史、人造钻石冲击市场,这齣资本大戏比电影《血钻》还刺激。

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        给这本书评了
        5.0

        开篇追溯宇宙的起源。碳元素的诞生是一场波澜壮阔的星际传奇,炽热的恒星内部如同宇宙间最精密的炼金工坊,核聚变反应以其无与伦比的力量将简单元素逐步锻造成碳元素。书中对于碳在恒星中形成机制的详细解析,如伽莫夫等科学家对早期宇宙元素形成的研究,以及霍伊尔提出的三 α 反应等内容,为我们展现了基础科学研究在揭示元素起源这一宏大叙事中的关键作用。这不禁让我们联想到在半导体材料的研发中,对硅等元素的深入研究促成了现代电子工业的腾飞。如今,科研人员受碳元素在宇宙极端环境下诞生历程的启迪,大胆地在实验室里模拟恒星的高温高压环境,试图揭开新型碳基材料合成的神秘 “配方”。

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        出版方

        中信出版集团

        中信出版社,成立于1988年,隶属于中国中信集团公司,是全国中央级出版社。2008年改制为中信出版股份有限公司。 中信出版集团满怀激情,关注思想、关注理念、关注人物、关注资讯、关注时尚,为读者提供最前沿的思想与最优秀的学习实践,通过有价值的、有享受的阅读,倡导与展示新的文化主流,启动一个“大众阅读时代”。