AI 导读
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72千字
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2024-06-01
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主编推荐语
一部浓缩的物理学科普读物,带你畅游物质的微观和宏观世界。
内容简介
物质无处不在,既有我们熟悉的固体、液体和气体的日常形式,也有等离子体、量子物质和反物质的奇异形式。
微而观之,物质是由极小的原子构成,而每个原子的内部都有一个微小的原子核,绕原子核旋转的是一团电子云。原子核由质子和中子组成,而质子和中子则由有更小的粒子夸克组成。夸克和电子是迄今我们所能见的最小粒子,是自宇宙大爆炸以来就存在的不可分割的自然基本粒子。
在宏观尺度上,物质被引力塑造成为行星、恒星、星系和庞大的星系团,而我们通常接触到的所有物质仅占已存在物质的5%,剩下的95%则以暗物质和暗能量的形式存在。暗物质是阻止星系分裂所必需的,而所观测到的宇宙加速膨胀则需要暗能量来解释。
在本书中,杰夫·科特雷尔不仅考察了有关物质的☆新研究,而且清晰地表明我们对于构成宇宙的物质还有许多未知,而这正是科学家们不懈探索宇宙奥秘的动力之源。
目录
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版权信息
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序言
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致谢
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第一章 什么是物质?
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第二章 原子
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第三章 物质的形式
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第四章 能量、质量和光
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第五章 原子的量子世界
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第六章 量子物质
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第七章 基本粒子
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第八章 元素从何而来?
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第九章 暗物质和暗能量
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身体里的每一颗原子都来自星辰,而人存在的规则,正是宇宙运行的法则。1. 所有的物质都是由原子组成的,原子是永无休止运动的小粒子,相距不远时相互吸引,挤压到一起时相互排斥。万物由原子构成,原子里的粒子不停运动,离得近就互相吸,挤太近就互相推。想象一下磁铁。两个同极靠近时,会感觉到一种推力,很难把它们摁在一起;但如果中间隔点距离,它们之间又有微弱的吸引力。原子就是这样,平时若即若离,想把它们强行捏在一起(比如压缩物体),它们就会拼命反抗。原子就像手里攥着的一把跳动的小弹簧球。因为球一直在跳(热运动),所以没法把它们完全静止地叠在一起;当用力握紧拳头(挤压)时,那些弹簧就会撑开手,觉得硬邦邦的。2. 物质只是能量的另一种形式,质量和能量是等价的,物质弯曲空间,空间决定物质如何运动。物质即能量,质能等价,物质使空间弯曲,弯曲的空间指挥物质怎么动。物质其实就是被封印的能量,它走到哪儿就把周围的空间压弯了,而物体只能顺着这弯曲的路面跑。把宇宙空间想象成一张巨大的、有弹性的橡胶膜。如果放一个保龄球在膜中央,膜就会被压出一个凹坑。这时候往里面滚一颗玻璃珠,它不是直线跑掉的,而是绕着那个凹坑转圈。地球绕太阳转,不是因为太阳在拉地球,而是因为太阳太重,把时空压弯了,地球只是在顺着这个斜坡滑而已。这就好比坐在旋转木马上。觉得有一股力把人往外甩,其实是因为木马在转动,而身体只是想顺着弯曲的台面走直线。在宇宙中,直线就是沿着弯曲的空间走。3. 我们接触到的普通物质仅占宇宙的 5%,剩下的 95% 是暗物质和暗能量,它们主导着宇宙的结构和演化。咱们眼睛能看见的所有东西,加起来才占宇宙的 5%,剩下那 95% 都是看不见的隐形房东(暗物质暗能量),正拽着宇宙到处跑。走进一栋大楼,发现整栋楼只有 5% 是砖头和水泥(普通物质),剩下的 95% 都是看不见的透明幽灵。虽然看不见它们,但推门发现门很重(暗物质有质量),而且这栋楼的墙壁还在以越来越快的速度向外膨胀(暗能量在推着宇宙扩张)。宇宙就像一个正在被吹大的巨大气球。我们能看见的星星和尘埃,就像是画在气球表面的斑点,只占了表面的一小部分。真正让气球变大的是里面的空气(暗能量),而让斑点聚在一起不散开的,是气球皮本身的某种张力(暗物质)。4. 人体元素源于恒星演化:轻元素来自大爆炸,中等元素在恒星内合成,重元素在超新星爆发中生成。人身上的每一颗原子,大多都是在恒星这个炼丹炉里炼出来的,轻的在宇宙大爆炸时出生,中等的是恒星烧出来的,最重的那些,则是一场超新星大爆炸喷出来的。身体里的钙(骨头)、铁(血液)、碳(DNA),都不是地球上土生土长的。它们原本是宇宙大爆炸产生的氢气和氦气。这些气体聚在一起变成恒星,恒星内部像个高压锅,把氢煮成了碳和氧。等到恒星寿命结束,发生超新星爆炸时,这场大爆炸的巨大能量又把元素炸成了金、银、铀。最后,这些尘埃飘散出去,才形成了地球和人。恒星就是一个超级炼丹炉。宇宙大爆炸只给了宇宙最基础的面粉(氢和氦);恒星这个炉子负责把面粉发酵成馒头(碳、氧);而最后的超新星爆炸,则是猛火快炒,瞬间生成了山珍海味(金、铂、铀)。身体里的每一个原子,都曾经在几十亿度的高温火炉里待过。总之,我们既是宇宙的碎片,也是它的缩影。从微观上看,万物由永动的原子构成,遵循着力量的平衡;从宏观上看,物质与能量本是一体,它塑造了时空的骨架,并受时空支配。在这个由 5% 可见物质与 95% 神秘暗能量构成的宇宙中,大家并非独立的过客,而是几十亿年前恒星熔炉锻造出的重元素,在时空的舞台上经历的一次短暂的聚合与重演。宇宙的历史流淌在我们的血液里,它的规律构成了我们的身体,我们本身就是宇宙认识它自己的方式。
出版方
译林出版社
译林出版社成立于1988年,隶属凤凰出版传媒集团,是国内最具品牌影响力的专业翻译出版社之一,多年来致力于外国文学、人文社科、英语教育等领域的图书出版,有丰富的选题开发经验和精干的作译者与编辑团队。