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我們世界中的物理:粒子與宇宙

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1 我們世界中的物理:粒子與宇宙 -內容簡介

  世界上最小的粒子是什麼?浩瀚的宇宙又蘊藏著什麼樣的奧秘?翻開《我們世界中的物理: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麼樣子,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十億年之後的宇宙將會怎樣。一個小小的原子何以能毀滅地球?光是波還是粒子?所有的物質都是由什麼構成的?我們能回到過去嗎?宇宙從哪裡來又將到哪裡去?所有這些已知的、未知的世界之謎都等待著你去探索。

  《我們世界中的物理: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了知識發現的過程,並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於一身,從微觀到宏觀,從過去到未來,既傳遞信息,又啟發思考。經典物理學讓位於現代物理學是科學發展的必然結果,然而,關於世界的奧秘,我們要去探索的還有很多很多……

2 我們世界中的物理:粒子與宇宙 -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科學的博士學位,主要研究方向是視覺系統和神經網路。他的跨學科背景和興趣促使他發表了關於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出版公司出版的「科學與技術焦點」叢書中的《光學》一書的作者之一。

3 我們世界中的物理:粒子與宇宙 -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

  核能

  核醫療學

  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

  所有物質是由什麼構成的

  反物質

  物質一反物質湮滅

  用反物質給人體照相

  用反物質推進宇宙飛船

  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、脈衝星和類星體

  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

4 我們世界中的物理:粒子與宇宙 -精彩書摘

  海森堡所表明的是,概率是物理學家所能及的最好的描述。「測不準原理」論證了為什麼像位置和速度這樣的變數不能同時被確切地得知。如果我們精確地知道了一個電子的位置,那麼它的速度就一定是不清楚的,因為對位置的精確測量導致了速度的變化,反過來也一樣。這就意味著,要像拉普拉斯所設想的那樣去對宇宙作出完備的預測,將永遠是我們所不能及的。物理學家在作出準確預測之前必須知道系統的初始狀態,這在海森堡看來是不可能的。

  海森堡、玻恩和玻爾試圖拋棄決定論,但20世紀初期的其他一些傑出物理學家卻不甘心這麼輕易地放棄。讓薛定諤等物理學家不快的是,量子力學似乎忽視了邏輯。薛定諤堅持認為,楊的雙縫實驗中的光子或電子事實上確實只通過了兩個夾縫中的一個或另一個,量子力學沒有辦法預測出粒子到底將穿過哪一個夾縫,這隻能說明這種理論是不完善的。

  根據玻爾對量子力學的解釋,除非有人在看,否則光子或電子確實同時穿過了兩個夾縫,正是測量行為決定了這些事物是表現出波的還是表現出粒子的特點。薛定諤描述了一種實驗條件,用以揭示這種解釋的邏輯問題。他設想了這樣一個實驗:一隻貓被關在一個放有一瓶致命毒藥的箱子里。這是一個「思維實驗」,並不會實際去做。薛定諤的目的是啟發人們思考。瓶子隨時可能破裂,這是由如粒子的軌道這樣的隨機事件來觸發的,在量子力學里,這個軌道在測量之前是不確定的。沒有人能夠看到或聽到箱子里的任何動靜,所以沒有人知道瓶子是否已經破裂並把貓毒死了。按照玻爾對量子力學的解釋,只有看的動作能夠決定粒子走了哪條路徑以及系統處於何種狀態,那麼,在有人打開箱子之前,貓就應該被認為既是活的又是死的!

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