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永不停息的宇宙:經典物理到量子物理的轉折 (精裝) 版權信息
- ISBN:9787559666192
- 條形碼:9787559666192 ; 978-7-5596-6619-2
- 裝幀:一般純質紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:
永不停息的宇宙:經典物理到量子物理的轉折 (精裝) 本書特色
★大師中的大師唯一親筆科普 本書作者馬克斯·玻恩:諾貝爾物理學獎得主/20世紀科學界巨擘/“哥廷根學派”首腦/量子力學的偉大奠基者之一/舊量子理論的摧毀者/原子世界決定論的終結者/愛因斯坦一生摯友/培養出數位諾獎得主的超級導師…… ★獨具創意的插畫,科學原理瞬間秒懂 7組隨翻動而起舞的動畫,12頁實驗過程的攝影插圖,500多張充滿細節的手繪圖片,讓紙面上的物理世界生動活潑起來! ★用形象解釋抽象,把知識融入故事 本書從宏觀到微觀,從熟悉的身邊事物逐漸引入眼睛無法看到的原子世界,通過類比等方式說明抽象的科學概念或事實,并講述了20世紀上半頁物理學的主要發展成果和歷程。 ★有良知科學家的深度反思 經歷了兩次世界大戰,目睹了核物理的發展與原子彈的爆炸,玻恩在書中寫下了自己對戰爭的反思與對核威脅的警告。這不僅體現了他作為一位ding尖科學家的心境,更凸顯了他高潔的人性與良知。
永不停息的宇宙:經典物理到量子物理的轉折 (精裝) 內容簡介
這是一本關于原子物理學發展的科普書,講述了20世紀50年代之前,幾代科學家如何打破經典力學的禁錮,并搭建現代物理學高樓的過程。作者由淺入深、從宏觀到微觀:首先介紹氣體、花粉等大分子的運動和性質;然后從原子、電子等微觀粒子入手,講述對終極粒子的探尋,以及光的波動說和粒子說理論;*后深入到原子核內,探究質子和中子的本性,以及其中蘊含的巨大能量。 書中配有大量插圖,結合日常生活,詳細生動地介紹了重要的實驗和原理,并制作了別具一格的“翻頁動畫”,于動態中解釋物理現象,極富趣味性和可讀性,也更有助于讀者的理解。書中還包含玻恩對戰爭的反思與對核威脅的警告,讓我們得以品味他在簽署《羅素-愛因斯坦宣言》之前的心路歷程。
永不停息的宇宙:經典物理到量子物理的轉折 (精裝) 目錄
**章 空氣及其相關物質
1.氣壓—2.碰撞及其影響—3.分子的運動—4.偶然性定律—5.溫度與分子速率—6.熱傳導—7. 分子束—8.分子的大小和數量—9.花粉和香煙煙霧—10.藍天與紅日—11.分子的**級分支:原子—12.“摩爾”與分子量—13.元素周期表
第二章 電子和離子
1.終極粒子問題—2.電解導電—3.陰極射線—4.電偏轉和磁偏轉—5.電子的荷質比—6.相對論的一些注解—7.質量和能量—8.電子電荷的測定—9.氣體離子—10.測量和統計粒子
第三章 波和粒子
1.光波與干涉—2.不可見光—3.光量子—4.氣體的譜線—5.玻爾的譜線理論—6.光電臺球游戲—7.電子波—8.波群與群速—9.物質波的實驗探測—10.波動力學及其統計學解釋
第四章 原子的電子結構
1.原子中正電荷的發現—2.玻爾的氫原子理論—3.氫原子的波動力學—4. X射線光譜—5.電子的自旋—6.泡利不相容原理—7.元素周期系統的意義—8.磁子
第五章 核物理
1.放射性—2.衰變規律—3.同位素—4.氘核—5.中子—6.正電子—7.核嬗變—8.核結構—9.結論
后記
1.科學與歷史—2.訂正—3.無害物理學的進展—4.核物理的實驗進展—5.核理論的進展—6.核的結合能與穩定性—7.介子—8.核裂變—9.政治裂變與核聚變—10.原子彈—11.天堂或地獄
插圖
永不停息的宇宙:經典物理到量子物理的轉折 (精裝) 節選
第三章 波和粒子 1. 光波與干涉 光是*重要的信使,給我們帶來外部世界的消息。它究竟告訴了我們什么?我們自以為看到了世間萬物,看到了它們的輪廓和色彩。但實際上,光傳達的是這樣的信息:“我來自某某方向,振動強度是這樣的,振動頻率是這樣的。我完全忘記了旅途中的事情,只知道我從誕生后就出發,*后在你的視網膜里長眠。”其他的一切,比如我們對彩色物體的感知,并不像某位報刊記者的“手稿”,而是像編輯部(大腦)對成千上萬份記者報道的無意識組合,是依賴于所有感官結合在一起產生的印象。 大多數人都發現這種“新聞組合”十分迷人,以至于幾乎沒有注意到“記者”的技巧。然而,物理學家對這些新聞特別感興趣。他們不會無意識地把它們組合在一起,相反,他們利用澎湃的創造力和精巧的裝置,有意識地分析它們。 然后,物理學家得到了一個完全不同的故事:一個由原子組成的永不停息的宇宙,有著奇怪的法則。 對于永不停息的微觀世界,光本身構成了它的一部分。即使在沒有原子的地方,比如在空曠的星際空間里,也有來自恒星的光線朝著各個方向移動。在恒星附近,比如在太陽附近,光與原子爭鋒,跳著狂野之舞向前飛奔。 我們已經說過,人們通常認為光是一種波動,每一種波長對應著特定的顏色。然而在偉大的牛頓所處的時代,人們并沒有一致接受這個觀點。牛頓本人更喜歡這樣的假設:光是一種粒子雨(牛頓稱之為“微粒”),由發光物體釋放出來。他不知道惠更斯1提出的“波動說”如何解釋光的直線傳播(陰影有明銳邊界這一事實),而在“微粒說”的基礎上這是顯而易見的。牛頓在光學上有重大發現,特別是他成功地利用棱鏡把白色的太陽光分解成彩虹的顏色。今天我們會說,他創造了光譜。但是,在“是波還是粒子”的問題上,科學界都站在惠更斯那邊。理由很充分,我們必須考慮一下。 首先,光并不是在任何情況下都沿直線傳播。假設我們在紙板或金屬屏幕上開一個非常小的孔,并在后面放一盞燈。 從屏幕正面的各個方向看,這個孔都會是一個發光的點。牛頓的理論無法解釋它,惠更斯的理論卻可以:光波進入的孔就像是一個次級中心,波從這個中心沿球面擴散。這個實驗以及接下來的實驗都可以用水波來模擬,盡管水波并不是空間中的波,而是液體表面的波。把一塊石子扔進水里,它會產生一種圓形波,如插圖Ⅰ(b)所示;而在空間中(以光為例),一個發光的粒子(振動的粒子)產生了球面波。從遠處看,波的波前1幾乎是直線的。把一根棍子放在水里,然后周期性地移動它,我們也能得到直線波。插圖Ⅰ(c)顯示了一個直線波撞擊在一個有孔的板上;在板的后面,我們看到了一個圓形波。這與上面提到的光學實驗完全一致。 兩列波可以相互穿過而互不影響,也就是說,當它們再次分離的時候,會像沒有遇見過彼此一樣繼續前進。從湖面的輪船上我們可以清楚地看到這一點:輪船激起的波浪穿過了湖面已有的波浪(圖48)。 這條規律叫“疊加原理”。它也適用于光。否則,我們怎么可能看得見東西呢?如果我朝某個方向看,到達我眼球的光波會在途中遇到無數的其他光波,但不會被它們干擾。 那么,兩列波疊加的點上會發生什么呢? 插圖Ⅰ(d)顯示了水波的情況。兩個浮在水面的木球相隔一定的距離,一根細繩使它們周期性運動。然后,每個木球都發出一列圓形波,這些圓形波會產生一種奇怪的波形。 在某些點,兩列波相互加強;而在另一些點,它們彼此抵消,水面保持靜止。 這是波動的一種基本現象,叫“干涉”。在波峰與波峰相遇的點,兩列波相互加強;而在波峰與波谷相遇的點,兩列波相互減弱。如果波峰與波谷正好大小相等,它們就完全抵消了。 應用在光上,這意味著光+光并不是永遠等于更多的光,在某些特定的情況下可能更暗。這是真的嗎? 大約120 年前,物理學像今天一樣充滿了重大發現。其中,托馬斯·楊1首次觀察的光的干涉以及菲涅爾2對光波理論的發展也許是*偉大的。 楊在一個屏幕上做了兩條狹縫,他讓光線穿過狹縫,并落在有一定距離的另一個屏幕上。接著,就像“波動說”預測的那樣,他真的看到了暗帶和亮帶(條紋)交替出現。如果觀察毛發之類的細小障礙物,也會出現類似的條紋,如插圖Ⅱ(d)所示。然而,為了達到目的,設想兩條狹縫會更方便,這兩條狹縫只允許單色光(單一波長的光)通過,通過的光會被另一個屏幕捕捉。在某些特定的點,一列波與另一列波的差距為完整波長,我們很容易計算和標記屏幕上的這些點,并且會在這些點上找到亮帶,每兩條亮帶都會被一條暗帶隔開(圖49)。有干涉條紋的屏幕實際上垂直于紙面。 如果測量連續的條紋之間的距離,并且知道兩條狹縫的距離以及雙縫與屏幕的距離,我們就可以通過一個簡單的幾何方法計算光的波長。 這種結構也表明,雙縫之間的距離越遠,干涉條紋就越窄,反之亦然。雙縫之間的距離與條紋之間的距離成反比。 如果落在雙縫上的不是單色光,而是像白光一樣混合著不同的波長,那么每一種波長都會形成自己的條紋系統,這些條紋疊加在一起,在人眼看來就是彩色的、多少有些模糊的條紋。 通過使用大量的平行狹縫,我們有可能使每種波長都產生窄條紋,而正中間的暗條紋非常寬。這樣,不同波長(顏色)的條紋就會并排放置,而不是重疊或混合。只有中心條紋會同時包含所有波長,也就是呈白色(在白光下)。下一級條紋會把所有的顏色排列在一起,也就是說,將形成一個完整的光譜(所謂的“一級光譜”)。之后的條紋也會形成光譜,叫“二級光譜”“三級光譜”等。 這種儀器叫“干涉儀”,在許多功能上比牛頓用于分解光的棱鏡好得多。比如,干涉儀可以測定波長。干涉儀通常不是有狹縫的屏幕,而是排列著平行細線的金屬鏡子,也叫“光柵”。有的光柵每毫米有多達2000 條細線。除了未分解的中心條紋,光柵還能提供一系列光譜。 “波動說”與事實完全一致,這令人信服地證明了惠更斯假說的正確性。
永不停息的宇宙:經典物理到量子物理的轉折 (精裝) 作者簡介
馬克斯·玻恩 Max Born(1882.12.11—1970.1.5) 德國著名理論物理學家、數學家,量子力學奠基人之一。他一生所獲榮譽眾多,被先后邀請為近10個guo家級科學院(或學會)的院士,并于1954年被授予諾貝爾物理學獎,以表彰他在量子力學領域的基礎研究。 馬克斯·玻恩曾在德國組建著名的“哥廷根學派”,并將哥廷根建設成世界物理學研究中心之一。他曾在德國和英國多所頂級院校擔任教授,泡利和海森堡曾是他的助手,費米和奧本海默曾是他的學生。他還教導過很多中國科學家,包括“兩彈一星”元勛彭桓武、程開甲,中國核物理學會理事長楊立銘、中國半導體技術奠基人黃昆等。 玻恩一生著述眾多,發表論文300多篇,出版著作20多部,本書是他唯一為大眾所寫的科普著作。
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