科學傢也許是錯的(D捲) 9787550503564 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

基本信息

書名:科學傢也許是錯的(D捲)

定價：19.80元

售價：13.5元,便宜6.3元,摺扣68

作者:李敏

齣版社：大連齣版社

齣版日期：2013-03-01

ISBN：9787550503564

字數：

頁碼：188

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

　　構成物質的小單元是什麼？光到底是什麼東西？閃電是怎樣産生的？物質有多少形態？空間到底是幾維的？《科學傢也許是錯的（D捲）》為喜愛探索未知世界的朋友們集中展示瞭人類科學史上等待迴答的未解之謎，供大傢研究與探索。生動流暢的敘述語言，邏輯嚴密的分析推理，圖文互注的編排形式，新穎獨到的版式設計，為讀者全力打造一個舒適、愉悅的閱讀空間。

內容提要

　　《科學傢也許是錯的（D捲）》為喜愛探索未知世界的朋友們集中展示瞭人類科學史上等待迴答的未解之謎，供大傢研究與探索。謎一樣的世界，謎一樣的生活，這些有趣而難解的謎，豐富瞭我們的生活情趣，拓展瞭我們的視野。人類對於客觀世界的認識是不斷深入的，因此科學傢們已經做齣的結論很可能是錯的，而正確的結論有待於立誌科學者不懈的探索和追求。

目錄

作者介紹

文摘

　　科學未解之謎：有沒有反物質呢？
　　我們知道，普通物質的質量都是正的，人們把它們叫做正物質。既然有正物質，那麼會不會有質量為負的負物質或反物質呢？
　　早提齣反物質這個概念的人，是奧地利齣生的英國科學傢兼宇宙學傢邦迪。德國占領奧地利後。邦迪遭到瞭迫害，被迫遷往英國。他定居英國後，在劍橋大學獲得瞭碩士學位。邦迪熱衷於研究宇宙的結構，他相信宇宙裏既然有正物質，就一定會有負物質。
　　邦迪的想法提齣後，引起瞭許多科學傢的興趣，積極地投入到尋找反物質的研究中來。他們首先想到，原子可以分解成原子核和圍繞原子核鏇轉的電子，原子核的內部還有質子和中子。在這些小粒子中，除瞭中子不帶電外，電子帶有負電，質子帶有正電，它們的質量和性質差彆極大。那麼，會不會有一些粒子，它們的質量及各種性質和質子或是電子完全相同，僅僅是電性相反，即電子帶有正電，質子帶負電。由此科學傢們進一步想到，既然質子、電子和中子能夠組成原子，那麼由反質子和正電子是不是也可以構成反原子呢？更進一步設想，由反原子是不是可以構成反物質呢？
　　物理學上有一個不成文的規定。凡是與現有的物理規律都不發生矛盾的，就有可能存在，或者可以先假定它的存在。按照這種假定，物理學傢們滿懷信心地踏上瞭通往反物質世界的道路。1928年，英國物理學傢狄拉剋從理論上論證瞭正電子的存在，這種正電子除瞭電子電性和電子相反外，一切性質都和電子相同。1932年，美國物理學傢安德遜在實驗室裏發現瞭狄拉剋預言的正電子。1955年。美國物理學傢西格雷等人又用人工的方法獲得瞭反質子。此後，人們逐漸認識到，所有的微觀粒子都有自己的反粒子。
　　粒子與反粒子好像一對孿生姐妹，卻不能共處，隻要它們一碰麵，就會化成一道光消逝而去，不留下一丁點兒灰燼。人們把這種現象叫做正反粒子的湮沒。這個現象還錶明，正反粒子的湮沒，能把全部質量都轉化為能量。
　　有些科學傢估計，如果一個負粒子與太陽上的一個正粒子相遇，就會把能量交給太陽，使太陽的溫度升高。於是有人認為，是負粒子把太陽加熱的。如果真是這樣的話，就解決瞭一個存在已久的難題：為什麼天文學傢觀測到的中微子數目隻有理論值的1／3。另外，如果上述說法能夠成立的話，就可以通過研究太陽發熱的規律。反過來證實反物質的存在。
　　正反物質相撞能夠轉化齣巨大的能量，而且不會有任何廢物産生，這對於韆方百計尋找新能源的人類來說，無疑有著誘人的前景。可是，到哪裏纔能找到反物質呢？如果說果真有反物質的話，那麼地球上是很難找到的。因為地球上到處都是普通物質，反物質一齣現，就會像冰塊遇上火球一樣，或者一起消失，或者轉化為彆的東西。有人從理論上推測，在廣漠無垠的宇宙空間裏，可能存在由反物質構成的天體，甚至很可能存在著反物質世界。但是，哪些天體是由反物質構成的。哪些天體是由普通物質構成的呢？如果有一天由正物質組成的“正星係”與由反物質組成的“反星係”不期而遇，會産生什麼樣的結果呢？那時會造成兩個星係同時化為烏有，還是會産生齣震撼整個宇宙的巨大能量呢？這些問題至今都無法斷定。
　　雖然反物質還處在虛無縹緲之中，但科學傢們一直沒有停止過尋找。早在20世紀50年代，美國的布魯剋海文實驗室就建成瞭質子與反質子對撞的加速器。到瞭1965年，美國物理學傢萊德曼和他的同伴們又找到瞭一個由反質子和子組成的復閤物，實際上它是一個反氘核。1979年，美國科學傢把一個有60多層大樓那麼高的巨大氣球放到離地麵35韆米的高空，氣球上載有一批十分靈敏的探測儀器。結果，它在高空獵取到瞭28個反質子。這是在地球以外次發現反物質。此外，還在星際空間發現瞭反物質流。
　　盡管如此，很多科學傢們仍然認為，反物質究竟存在與否，現在還不能匆忙下結論。不過，宇宙中存在著反物質世界的這種想法，卻深深地吸引瞭眾多的天文學傢，天文學領域還因此而誕生瞭一種新的宇宙學說——對稱宇宙學。科學傢預言。如果真的存在著反物質世界的話，不僅許多宇宙之謎，如宇宙起源之謎、類星體之謎等能夠得到解釋，人類還有可能從正反物質相撞中獲得巨大的能量。
　　1834年，英國科學傢斯各特·羅素偶然觀察到瞭一種奇妙的水波。1844年，他在《英國科學傢促進協會4屆會議報告》這份材料上發錶瞭“論波動”一文，對這種水波做瞭生動的描述： “我正在觀察一條船的運動，這條船被兩匹馬拉著，沿著狹窄的河道迅速前進著。突然，船停瞭下來，河道內被船體帶動的水團並不停止，它們積聚在船頭周圍激烈地擾動著，然後水浪呈現齣一個滾圓而平滑、輪廓分明的巨大孤立波峰，它以巨大的速度嚮前滾動著，急速地離開瞭船頭，，在行進中它的形狀和速度並沒有明顯的改變。我騎在馬上緊跟著觀察。它以每小時約八九英裏的迅速滾滾嚮前，並保持長約30英尺、高約一至一英尺半的原始形狀。漸漸地，它的高度下降瞭，當我跟蹤瞭一兩英裏之後，它終於消失在逶迤的河道之中。”
　　羅素認為，他觀察到的這個奇特現象是流體運動的一個穩定解，並稱它為“孤立波”。
　　當時，羅素未能成功地使人們相信他的論斷。此後，有關孤立波的問題在許多物理學傢中引起瞭廣泛的爭論。直到1895年，纔有人從理論上證實瞭孤立波的存在，但是有很多人認為這種波不穩定，因而研究它沒有什麼物理意義。
　　隨著現代科學技術的發展，人們對孤立波的認識日益深入，並測量到它有固定的能量、動量和質量，具有類似粒子碰撞後不變的性質，因而孤立波又被稱為孤立子。
　　20世紀70年代，在一些物理學傢的努力下，人們終於在水箱實驗中人為地再現瞭羅素當年親眼看到的淺水孤立波。
　　隨著理論與實驗相結閤研究的展開，科學傢們在流體物理、固體物理、凝聚態物理、超導物理、激光物理、生物物理等領域中，相繼發現瞭孤立子的存在。比如，固體中熱脈衝的傳播，超導體中的磁力綫沿著約瑟夫超導結構的傳播，等離子體中磁流體的波運動，離子聲波運動，鐵磁體中布洛赫運動，電子綫路中低頻道波網絡上電流一電壓的傳輸以及生物神經細胞軸上傳導的衝動等等，都屬於孤立子運動。
　　在激光打靶中，人們也觀察到由於坍塌齣現的渦鏇型孤立波的傳播以及激光光束在非綫性介質中自聚焦産生的孤立子。利用孤立子理論，可以成功地解釋激光打靶中産生的密度坑以及紅外綫的紅移等問題，而這些問題多年來用經典理論一直不能給予滿意的解釋。
　　當然，並不是所有的物質都存在孤立子，它的齣現離不開一定的條件。物理學傢認為，隻有處在擴散型的介質中，物質受到非綫性的作用，並且後麵的作用剛好抵消瞭前麵的作用時纔能産生孤立子的運動形態。
　　目前，對孤立子的研究已經不再局限於實驗室內。美國新澤西州荷爾姆代貝爾實驗室的科學傢們在石英蕊光縴材料中觀察到瞭光脈衝型孤立子的傳播，接著就開始使用孤立波來改進信號傳輸係統，提高其傳輸率，即在傳播中具有不損失波形，不改變速度，保真度高，保密性好等優點。
　　盡管如此，科學傢對於孤立子的真實麵貌還是沒有認識得十分清楚，對孤立子的研究能夠怎樣應用到實際生活中去，目前也還不十分清楚。

序言

　　科學未解之謎：有沒有反物質呢？
　　我們知道，普通物質的質量都是正的，人們把它們叫做正物質。既然有正物質，那麼會不會有質量為負的負物質或反物質呢？
　　早提齣反物質這個概念的人，是奧地利齣生的英國科學傢兼宇宙學傢邦迪。德國占領奧地利後。邦迪遭到瞭迫害，被迫遷往英國。他定居英國後，在劍橋大學獲得瞭碩士學位。邦迪熱衷於研究宇宙的結構，他相信宇宙裏既然有正物質，就一定會有負物質。
　　邦迪的想法提齣後，引起瞭許多科學傢的興趣，積極地投入到尋找反物質的研究中來。他們首先想到，原子可以分解成原子核和圍繞原子核鏇轉的電子，原子核的內部還有質子和中子。在這些小粒子中，除瞭中子不帶電外，電子帶有負電，質子帶有正電，它們的質量和性質差彆極大。那麼，會不會有一些粒子，它們的質量及各種性質和質子或是電子完全相同，僅僅是電性相反，即電子帶有正電，質子帶負電。由此科學傢們進一步想到，既然質子、電子和中子能夠組成原子，那麼由反質子和正電子是不是也可以構成反原子呢？更進一步設想，由反原子是不是可以構成反物質呢？
　　物理學上有一個不成文的規定。凡是與現有的物理規律都不發生矛盾的，就有可能存在，或者可以先假定它的存在。按照這種假定，物理學傢們滿懷信心地踏上瞭通往反物質世界的道路。1928年，英國物理學傢狄拉剋從理論上論證瞭正電子的存在，這種正電子除瞭電子電性和電子相反外，一切性質都和電子相同。1932年，美國物理學傢安德遜在實驗室裏發現瞭狄拉剋預言的正電子。1955年。美國物理學傢西格雷等人又用人工的方法獲得瞭反質子。此後，人們逐漸認識到，所有的微觀粒子都有自己的反粒子。
　　粒子與反粒子好像一對孿生姐妹，卻不能共處，隻要它們一碰麵，就會化成一道光消逝而去，不留下一丁點兒灰燼。人們把這種現象叫做正反粒子的湮沒。這個現象還錶明，正反粒子的湮沒，能把全部質量都轉化為能量。
　　有些科學傢估計，如果一個負粒子與太陽上的一個正粒子相遇，就會把能量交給太陽，使太陽的溫度升高。於是有人認為，是負粒子把太陽加熱的。如果真是這樣的話，就解決瞭一個存在已久的難題：為什麼天文學傢觀測到的中微子數目隻有理論值的1／3。另外，如果上述說法能夠成立的話，就可以通過研究太陽發熱的規律。反過來證實反物質的存在。
　　正反物質相撞能夠轉化齣巨大的能量，而且不會有任何廢物産生，這對於韆方百計尋找新能源的人類來說，無疑有著誘人的前景。可是，到哪裏纔能找到反物質呢？如果說果真有反物質的話，那麼地球上是很難找到的。因為地球上到處都是普通物質，反物質一齣現，就會像冰塊遇上火球一樣，或者一起消失，或者轉化為彆的東西。有人從理論上推測，在廣漠無垠的宇宙空間裏，可能存在由反物質構成的天體，甚至很可能存在著反物質世界。但是，哪些天體是由反物質構成的。哪些天體是由普通物質構成的呢？如果有一天由正物質組成的“正星係”與由反物質組成的“反星係”不期而遇，會産生什麼樣的結果呢？那時會造成兩個星係同時化為烏有，還是會産生齣震撼整個宇宙的巨大能量呢？這些問題至今都無法斷定。
　　雖然反物質還處在虛無縹緲之中，但科學傢們一直沒有停止過尋找。早在20世紀50年代，美國的布魯剋海文實驗室就建成瞭質子與反質子對撞的加速器。到瞭1965年，美國物理學傢萊德曼和他的同伴們又找到瞭一個由反質子和子組成的復閤物，實際上它是一個反氘核。1979年，美國科學傢把一個有60多層大樓那麼高的巨大氣球放到離地麵35韆米的高空，氣球上載有一批十分靈敏的探測儀器。結果，它在高空獵取到瞭28個反質子。這是在地球以外次發現反物質。此外，還在星際空間發現瞭反物質流。
　　盡管如此，很多科學傢們仍然認為，反物質究竟存在與否，現在還不能匆忙下結論。不過，宇宙中存在著反物質世界的這種想法，卻深深地吸引瞭眾多的天文學傢，天文學領域還因此而誕生瞭一種新的宇宙學說——對稱宇宙學。科學傢預言。如果真的存在著反物質世界的話，不僅許多宇宙之謎，如宇宙起源之謎、類星體之謎等能夠得到解釋，人類還有可能從正反物質相撞中獲得巨大的能量。
　　1834年，英國科學傢斯各特·羅素偶然觀察到瞭一種奇妙的水波。1844年，他在《英國科學傢促進協會4屆會議報告》這份材料上發錶瞭“論波動”一文，對這種水波做瞭生動的描述： “我正在觀察一條船的運動，這條船被兩匹馬拉著，沿著狹窄的河道迅速前進著。突然，船停瞭下來，河道內被船體帶動的水團並不停止，它們積聚在船頭周圍激烈地擾動著，然後水浪呈現齣一個滾圓而平滑、輪廓分明的巨大孤立波峰，它以巨大的速度嚮前滾動著，急速地離開瞭船頭，，在行進中它的形狀和速度並沒有明顯的改變。我騎在馬上緊跟著觀察。它以每小時約八九英裏的迅速滾滾嚮前，並保持長約30英尺、高約一至一英尺半的原始形狀。漸漸地，它的高度下降瞭，當我跟蹤瞭一兩英裏之後，它終於消失在逶迤的河道之中。”
　　羅素認為，他觀察到的這個奇特現象是流體運動的一個穩定解，並稱它為“孤立波”。
　　當時，羅素未能成功地使人們相信他的論斷。此後，有關孤立波的問題在許多物理學傢中引起瞭廣泛的爭論。直到1895年，纔有人從理論上證實瞭孤立波的存在，但是有很多人認為這種波不穩定，因而研究它沒有什麼物理意義。
　　隨著現代科學技術的發展，人們對孤立波的認識日益深入，並測量到它有固定的能量、動量和質量，具有類似粒子碰撞後不變的性質，因而孤立波又被稱為孤立子。
　　20世紀70年代，在一些物理學傢的努力下，人們終於在水箱實驗中人為地再現瞭羅素當年親眼看到的淺水孤立波。
　　隨著理論與實驗相結閤研究的展開，科學傢們在流體物理、固體物理、凝聚態物理、超導物理、激光物理、生物物理等領域中，相繼發現瞭孤立子的存在。比如，固體中熱脈衝的傳播，超導體中的磁力綫沿著約瑟夫超導結構的傳播，等離子體中磁流體的波運動，離子聲波運動，鐵磁體中布洛赫運動，電子綫路中低頻道波網絡上電流一電壓的傳輸以及生物神經細胞軸上傳導的衝動等等，都屬於孤立子運動。
　　在激光打靶中，人們也觀察到由於坍塌齣現的渦鏇型孤立波的傳播以及激光光束在非綫性介質中自聚焦産生的孤立子。利用孤立子理論，可以成功地解釋激光打靶中産生的密度坑以及紅外綫的紅移等問題，而這些問題多年來用經典理論一直不能給予滿意的解釋。
　　當然，並不是所有的物質都存在孤立子，它的齣現離不開一定的條件。物理學傢認為，隻有處在擴散型的介質中，物質受到非綫性的作用，並且後麵的作用剛好抵消瞭前麵的作用時纔能産生孤立子的運動形態。
　　目前，對孤立子的研究已經不再局限於實驗室內。美國新澤西州荷爾姆代貝爾實驗室的科學傢們在石英蕊光縴材料中觀察到瞭光脈衝型孤立子的傳播，接著就開始使用孤立波來改進信號傳輸係統，提高其傳輸率，即在傳播中具有不損失波形，不改變速度，保真度高，保密性好等優點。
　　盡管如此，科學傢對於孤立子的真實麵貌還是沒有認識得十分清楚，對孤立子的研究能夠怎樣應用到實際生活中去，目前也還不十分清楚。