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主编推荐语

一场物理学的盛宴,用漫画和故事,通俗演绎前沿物理精髓。

内容简介

多数人会觉得物理学是艰深晦涩的,但大部分人却不知道,物理学的深奥通常体现在数学计算的复杂上。物理学中最核心的思想,往往大道至简。本书的宗旨,就是要绕开复杂的数学计算,用通俗的语言向你解释最核心的物理思想。

所谓“六极”,便是从人类最直接的感知出发,延伸到极快、极大、极重、极小、极热、极冷六个极限状态,将前沿的物理学精髓尽数展现,让你抛开烦琐的数学,也能体会物理学思想的精妙。

目录

  • 版权信息
  • 序言 什么是“六极”?
  • 极快篇 The Fastest
  • 导读 如果你以光速运动会看到什么?
  • 内容安排
  • 第一章 狭义相对论
  • 第一节 光速不变原理
  • 第二节 “以太”并不存在
  • 第三节 钟慢效应(time dilation)
  • 第四节 尺缩效应(length contraction)
  • 第五节 为何光速无法超越
  • 第二章 狭义相对论中的悖论
  • 第一节 梯子悖论(ladder paradox):相对论会颠倒因果吗
  • 第二节 刚体悖论:狭义相对论对材料性质的影响
  • 第三节 埃伦费斯特悖论(Ehrenfest paradox):时空的扭曲
  • 第四节 双生子悖论:狭义相对论破溃了吗?
  • 第三章 人类提速之路
  • 第一节 空气动力学
  • 第二节 超声速
  • 第三节 宇宙速度:飞出太阳系
  • 第四节 弹弓效应(slingshot effect):星际航行的“神”操作
  • 极大篇 The Largest
  • 导读 宇宙的起源
  • 内容安排
  • 第四章 宇宙的前世今生
  • 第一节 宇宙的现状
  • 第二节 哈勃定律(Hubbles law) :宇宙在膨胀
  • 第三节 光谱(spectrum)与多普勒效应(Doppler effect):宇宙在膨胀的证据
  • 第四节 宇宙膨胀的证据
  • 第五节 宇宙的诞生
  • 第六节 宇宙会死亡吗?
  • 第五章 宇宙里有什么
  • 第一节 宇宙里有什么
  • 第二节 恒星为什么会发光
  • 第三节 恒星的第一种结局:白矮星
  • 第四节 恒星的第二种结局:中子星
  • 第五节 经典黑洞
  • 第六节 宇宙里还有什么?
  • 第六章 万有引力
  • 第一节 天体运动的第一因:万有引力
  • 第二节 站在伽利略肩膀上的牛顿:引力公式
  • 第三节 开普勒告诉牛顿:万有引力常数的测量
  • 第四节 天体运动的真实轨迹
  • 极重篇 The most Massive
  • 导读 广义相对论
  • 内容安排
  • 第七章 广义相对论的基本原理
  • 第一节 引力究竟是什么
  • 第二节 等效原理(equivalence principle)
  • 第三节 什么是时空扭曲
  • 第四节 尺缩与钟慢
  • 第五节 引力红移
  • 第八章 广义相对论的验证及应用
  • 第一节 水星进动问题
  • 第二节 引力透镜(gravitational len)
  • 第三节 引力波
  • 第四节 全球定位系统
  • 第五节 曲率飞船(Warp Drive)
  • 第九章 广义相对论的预言——黑洞
  • 第一节 真正的黑洞是什么
  • 第二节 现实中的黑洞如何诞生
  • 第三节 进入黑洞会怎么样
  • 第四节 进入黑洞还能出来吗?
  • 极小篇 The Tiniest
  • 导读 奇妙的微观世界
  • 内容安排
  • 第十章 原子物理
  • 第一节 构成万物的最小单元
  • 第二节 原子的内部结构
  • 第三节 天体运动的灵感
  • 第四节 玻尔模型(Bohrmodel)
  • 第五节 德布罗意的物质波理论(theory ofmatter wave)
  • 第六节 如何解释玻尔模型
  • 第十一章 量子力学
  • 第一节 紫外灾难(ultraviolet catastrophe)
  • 第二节 波函数(wave function)
  • 第三节 薛定谔方程
  • 第四节 隧道效应(quantum tunneling)
  • 第五节 原子结构的最终解
  • 第六节 哥本哈根诠释
  • 第七节 不确定性原理
  • 第八节 EPR悖论
  • 第九节 平行宇宙理论
  • 第十二章 核物理
  • 第一节 原子核的内部构成
  • 第二节 原子核如何保持稳定
  • 第三节 原子核的特性
  • 第四节 核裂变
  • 第五节 核聚变
  • 第十三章 粒子物理
  • 第一节 粒子物理的开端:反粒子
  • 第二节 夸克模型(quarkmodel)
  • 第三节 夸克的种类和性质
  • 第四节 中微子
  • 第五节 轻子的种类与特性
  • 第六节 粒子物理的实验方法:对撞机
  • 第十四章 标准模型
  • 第一节 粒子之间如何相互作用
  • 第二节 守恒量(conserved quantity)与对称性(symmetry)
  • 第三节 规范对称性与规范场(gauge field)
  • 第四节 杨-米尔斯场理论的未解之谜
  • 第五节 标准模型与上帝粒子
  • The Hottest
  • 导读 乱中有序的真实世界极热篇
  • 内容安排
  • 第十五章 热力学与统计力学
  • 第一节 什么是温度
  • 第二节 理想气体(ideal gas)
  • 第三节 如何从微观上理解气体
  • 第四节 用统计学理解热力学系统
  • 第五节 熵增定律
  • 第十六章 高温的世界
  • 第一节 物质形态的改变:相变(phase transition)
  • 第二节 物质的第四形态:等离子态
  • 第三节 人造高温的极限:激光
  • 第四节
  • 第五节 暴胀宇宙理论(cosmic inflation theory)*
  • 第十七章 复杂系统
  • 第一节 三体问题
  • 第二节 湍流问题(turbulence problem)
  • 第三节 混沌系统与蝴蝶效应
  • 第四节 耗散结构 (dissipativestructure)
  • 极冷篇 The Coldest
  • 导读 冷即秩序
  • 内容安排
  • 第十八章 材料物理
  • 第一节 材料的力学属性
  • 第二节 材料的热学属性
  • 第三节 材料的电学属性
  • 第四节 材料的磁属性
  • 第十九章 固体物理
  • 第一节 能带结构(energy bandstructure)
  • 第二节 导体、绝缘体、半导体
  • 第三节 固体磁性的统合性研究方式
  • 第四节 固体的光学性质
  • 第二十章 凝聚态物理
  • 第一节 玻色-爱因斯坦凝聚
  • 第二节 声子(phonon)
  • 第三节 超导(superconductivity)
  • 第四节 霍尔效应(Hall effect)
  • 第五节 量子霍尔效应
  • 第六节 强关联系统与量子计算
  • 结语
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评分及书评

4.7
21个评分
  • 用户头像
    给这本书评了
    4.0
    听没听懂,都点个赞呗~

    听没听懂,都点个赞呗~这是严公子抖音短视频的结束语,刮风下雨,雷打不动,就像卓克那句开头说的话:知识这东西…… 给声音打个标签 —— 这就是超级 IP 思维。这个套路在得到里比比皆是,对吧?扯远了,说回这本书。你永远不可能成为那个别人家的学霸,但你可以了解学霸是怎么想问题的。比如这本书就告诉我们,当我们在中学物理课堂上为那些物理概念伤透脑筋时,当我们为想通某个物理题的情景而激动不已时,学霸脑子想的是两个字 ——“极限”。比 “极限” 更接近本质的说法,是 “趋势”。比 “趋势” 更难理解的,是趋势变化的速度。既然是一本物理书,那就用物理概念来理解更方便,比如:位移、速度、加速度…… 本书评分:4 星,值得推荐。特别适合初中和高中孩子,家长如果能和孩子共读最好。前提是家长要能理解。

      1
      5
      用户头像
      给这本书评了
      4.0
      理解靠极限,突破靠微观

      这个严伯钧老师,应该算是相当不务正业了。在得到的两门课程《西方艺术课》《如何开发孩子的音乐潜力》的 “误导” 下,让我一直以为严老师是搞艺术美术专业的,原来物理才是严老师的本科啊。 接下来是看了得到知识城邦的朋友永不在线对这本书的书评后,特别去网上看了严伯钧老师的科普视频。严老师视频中的每个结尾语 “听没听懂,都点个赞呗~” 听起来就相当魔性,配合上严伯钧老师欢乐的 不太正经的表情,然后用着遠超一般人的语速,说着一本正经的科学知识,实在是太有意思了。 说回本书。物理学的研究,概括为:归纳、演绎、验证三种方法。通常是实验给出归纳性的原理,再由理论给出演绎推导的结论,然后通过实验去验证那些通过演绎法推导出来的结论。在《六极物理》这本书中,严老师拿掉让人生畏的数理公式,并回到人的本身。根据人的感官分类,提出了所谓 “六极” 物理,便是 “极快”“极大”“极重”“极小”“极热”“极冷” 六个极端,依照归纳、演绎以及验证的论述原則,从逻辑推理的角度,结合了生活中的一些经验,将这些看似深奥的物理名词讲解得明明白白 至少也是让我们这些读者不容易对物理产生排斥感。下面分享严老师在书中的一段话:其实科学并非真理,科学只是代表可被验证,或者用波普尔的话来说,科学只是 “可证伪”,它永远有被推翻的可能。正是这种可证伪性,人类对于世界的认知才能不断地提升,因为验证了什么是错的,才知道正确的方向在哪里,认知水平才能提升。科学的发展,与其说是一部人类对于世界认知的进步史,还不如说是一部人类认知的 “打脸史”。科学的进展,是在不断地推翻旧成果,或者说是在不断地扩大研究边界的过程中获得的。可以说,科学骄人的成绩背后,是比成果多得多的伤痕,完全是科学家们负重前行的结果。

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        给这本书评了
        5.0

        六级物理把物理学分为六个 “极”,分别是极快、极大、极重、极小、极热、极冷。极快篇,我将为你讲述爱因斯坦(Albert Einstein)的狭义相对论(special relativity),也就是当我们的运动速度快到接近光速(speed of light)的时候,我们会看到什么神奇的现象。极大篇,我将为你讲述大尺度的物理学,从地球到太阳一亿五千万千米的距离,一直到全宇宙几百亿光年(light year)的大小。极重篇,我将为你讲述爱因斯坦的广义相对论(general relativity),例如在电影《星际穿越》(Interstellar)中,男主角和女主角去黑洞边上的行星(planet)考察了 3 小时,回来以后就发现飞船上等待他们的同事居然等了 20 年,我会告诉你,这到底是为什么。极小篇,我将带你进入原子的内部世界,看看我们这个世界到底是由什么东西组成的。极热篇,我将把温度升高到难以想象的程度,我会告诉你,当我们能操控一亿摄氏度(Celsius)这种高温,也许我们就会一劳永逸地解决能源问题,以后可能就再也不用石油做能源了。极冷篇,我会把温度降到接近绝对零度(absolute zero),物质将会出现各种各样神奇的形态。譬如超导体(superconductor),超导体如果普及民用的话,以后我们就再也用不到交流电了。钟慢效应是指当你处于高速运动的过程中,别人看你的钟走得慢了,而不是你自己看自己的钟也走得慢。尺缩效应(length contraction)就是一把相对地面在运动着的尺子,长度会在尺子运动的方向上缩短。这里的缩短,要再强调一下,是地面上,相对于地面静止的观察者测量到的尺子长度会变短。动量守恒(conservation of momentum)有质量的物体根本达不到光速,就更别说超越光速了。除非你的静止质量(restmass)也是 0,这样在分子、分母都为 0 的情况下,整个表达式有可能给出一个有限的值。这就是光本身可以达到光速的原因,因为光子(photon)没有静止质量,它运动起来的速度必须是光速。由光速不变原理,我们推论出了很多神奇的效应。比如,钟慢效应:运动越快,时间流逝的速度越慢;尺缩效应:运动越快,长度越短;还有运动越快,质量越大。通过这些结论,可以直接推导出爱因斯坦的质能方程 E=mc2。它告诉我们,能量和质量是一回事,是同一事物的两面,并且任何物体的运动速度都无法超越光速。相对论还告诉我们,时间和空间不是相互独立,而是相互关联的,运动状态决定了时间流逝的状态。弹性碰撞(elastic collision)弹性碰撞的特点是,两个物体在碰撞之前和碰撞之后,相对速度的大小是不变的。每一种原子都有唯一的光谱,两两不相同。也就是说,原子的光谱相当于它的 “指纹”,看到光谱,就知道是哪种原子在发光,并且根据光谱中不同频率的光的强度,我们还能推测出发光的物质处在什么样的温度。当光源在向接收者靠近的时候,接收者接收到的光的频率比光源发出的原频率要高,在天文学上叫作蓝移(blueshift);当光源在远离接收者的时候,接收者接收到的光的频率比原频率要低,叫作红移(redshift)。因为在光谱上,频率变低是往红光的方向运动,频率变高则是往蓝光的方向运动。光谱不但能告诉我们发光的物质是什么,还能告诉我们发光物质的温度是多少。而在天体物理学中,只要知道一个天体的温度,就能算出它的质量应该有多大。算出它的质量后,就能用数学模型推算出它的原本亮度是多少,再与我们接收到的亮度进行比对,就能知道天体离我们有多远了。双生子悖论的问题假如有一对双胞胎兄弟,哥哥坐着一艘宇宙飞船以接近光速的速度,去太空里转了一圈,又回到地球上,而弟弟一直在地球上。问飞船回来以后,兄弟俩谁的年纪更大一些?根据钟慢效应,由于哥哥的运动速度非常快,所以在弟弟看来,哥哥的时间流逝速度很慢。这样等哥哥回来后,弟弟经历的时间更长,所以哥哥反而比弟弟年轻。这样一个推论看似没什么问题,但是其中隐含着严重的逻辑矛盾。虽然是哥哥坐着宇宙飞船去宇宙里转了一圈,但是在哥哥看来,何尝不是弟弟在地球上,地球相对于哥哥坐的宇宙飞船,也以接近光速的速度转了一圈?因为运动完全是相对的,无论是哥哥还是弟弟,都会觉得自己是不动的,是对方在运动,所以对于哥哥来说,应该是弟弟的时间流逝速度更慢。自己回地球以后,应该更加年老。这个问题需要借助广义相对论才能回答。因为是哥哥坐着宇宙飞船出去转了一圈,那么很显然,哥哥经历了有加速度的过程。他要先加速飞出去,然后回地球的时候还要减速,减速的过程可以看成是反向的加速。根据等效原理,哥哥经历了等效于置身强大引力场的过程,所以他的时间受到了压缩。回来之后,应该是哥哥更加年轻了。引力场的作用也是让光的传播路径弯曲,因此我们借用了透镜的概念。正常情况下,如果我们从这个大天体的正面去观察,由于发光天体被大天体挡住了,原则上是看不见的。但因为大天体的质量非常大,发光天体所发出的光经过它的边缘时会被弯曲。这种弯曲是一种吸引式的弯曲,也就是本来要向上走的光,会被大天体的引力场给拽下来往前走。可以想象,如果大天体的质量大到一定程度,即便发光天体本身被大天体遮挡了,我们也依然可以从大天体正面看到这个发光天体的光。并且由于天体是球形,所以每个方向的光发生的弯曲应该是一样的。如果大天体背后的发光天体也是球形,通过这种大天体对于光的弯曲作用,我们应该能够看到一个发光的环。引力波应该被理解为时空扭曲程度的周期性变化,这一变化的信息以波动形式传递,它是时空曲率的波动。一张桌布撑开,在上面放一个铅球,桌布会在铅球的重力作用下凹陷,这个凹陷是固定的。我们现在想象,再扔一个铅球在这张桌布上,两个铅球在桌布上滚来滚去,整张桌布就会跟着抖动起来。铅球把桌布压得越深,就对应广义相对论中天体质量越大,两个铅球的运动就好比时空中质量的分布在发生显著变化,就会产生越强烈的时空扭曲的变化。这种变化向外传播出去,就形成了引力波。引力波的传播速度恰好等于光速。玻色子(boson)与费米子有了自旋的概念之后,可以将所有微观粒子按照自旋的性质做分类。所有满足量子力学规律的微观粒子都可以分为玻色子和费米子。自旋大小是约化普朗克常数的整数(integer)倍的粒子叫作玻色子,如光子、胶子(gluon);自旋大小是约化普朗克常数的 1/2、3/2、5/2 这样的半整数(half integer)倍的粒子,叫作费米子,如质子、中子、电子。玻色(Satyendra Nath Bose)是一位印度物理学家,费米(Enrico Fermi)则是意大利裔美国物理学家,被称为 “核物理之父”。泡利不相容原理玻色子和费米子的最大区别,体现在泡利不相容原理上。泡利不相容原理说的是,一个系统内不能存在两个状态完全相同的费米子,玻色子则没有这个限制。状态不同是指两个费米子只要有一个性质不一样,就可以存在于同一个系统中,如果所有性质都完全一样,就无法存在于同一个系统中。只要放下 “微观粒子是个小球” 的执念,不预设它 “是” 什么,理解不确定性原理就会变得很简单。对于一个微观粒子,速度和位置这两种测量并不兼容,就像测量人体的肺活量和激烈运动后的心率不兼容一样。基本粒子分类第一类基本粒子构成了各种物质,包括夸克、电子和中微子;第二类基本粒子负责传递各种物质之间的相互作用,包括光子、胶子等玻色子;第三类基本粒子只有一个,那就是著名的 “上帝粒子”—— 希格斯玻色子,它赋予其他基本粒子质量。咱们重点说夸克。夸克有 6 种,叫做 6 个 “味道”,分别是上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克。夸克带有电荷,是构成质子和中子的基石。

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        出版方

        接力出版社

        接力出版社成立于1990年,是一家专业从事青少年读物的出版机构。年均出版图书400余种,2015年接力出版社图书销售码洋突破6亿元。26年来,连续八届获得中宣部“五个一工程 ”奖,有近500种图书获得中国出版政府奖、国家图书奖、中国图书奖、全国优秀畅销书奖等各种奖项,被国家新闻出版广电总局(原新闻出版总署)评为“全国百佳图书出版单位”之一。