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书名 走进微观粒子世界/领先一步学科学
分类 科学技术-自然科学-物理
作者 张秀梅
出版社 上海科学普及出版社
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简介
试读章节

什么是宇宙——宇宙的形成与组成

“宇宙”,在《现代汉语词典》中被解释为“一切物质及其存在形式的总体”。那么,宇宙是由哪些物质组成的?它们又是以什么形式存在的呢?提到宇宙是由什么物质组成的,可能你会有一个脱口而出的答案:由那些亮晶晶的星星组成的。这个答案正确吗?随着科技的发展,科学家越来越发现这个答案其实是不正确的。那么宇宙到底是由什么组成的?现在,你的心中是不是充满了疑问?什么是恒星、行星、星系?什么是普通物质、暗物质与暗能量?科学家也一直在寻找这些问题的答案,让我们一起来看看吧!

宇宙大爆炸理论

我们经常听说宇宙大爆炸,那么,你知道宇宙大爆炸是什么意思吗?宇宙大爆炸是为了解释宇宙起源,根据天文观测研究后得到的一种设想。这种设想认为:我们的宇宙开始于一个特殊的点,浓缩的一点,大约在150亿年前,宇宙所有的物质都高度密集在这一点上,并有着超高的温度,因而发生了巨大的爆炸。大爆炸后30万年,最初的物质出现了;大爆炸后20~30亿年,类星体逐渐形成;大爆炸后100亿年,我们所熟悉的太阳诞生了;38亿年前地球上的生命开始逐渐演化。

根据大爆炸理论,宇宙是有始有终的,在遥远未来的某个时刻,宇宙也必将走到尽头。如果真的存在宇宙大爆炸,那么它的整个过程必定是非常复杂的,属于剪不断理还乱的。现在,我们还只能从理论研究的基础上,描绘过去远古的宇宙发展史。现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质,构成了当今的宇宙形态,人类也是在宇宙演变的这一过程中闪亮登场的。宇宙大爆炸理论是现代宇宙学的一个主要流派,它之所以能够得以发展,是因为它能较客观地解释宇宙中的一些根本问题。宇宙中物质存在的方式

科学家们设想,宇宙中物质存在的方式有三种:正物质、反物质、暗物质。

一、看得见的正物质

宇宙里的一闪一闪亮晶晶的星星,神秘漂亮的星云(包括亮星云和暗星云)等,都是宇宙中的正常物质。

无数颗星星在浩瀚无边的宇宙中运动着,像一双双小眼睛,在这些小眼睛后面埋藏了多少秘密呢?让我们从它们的分类说起。我们看得见的星星,绝大多数是恒星。看上去它们好象是冷的,冰冷地泛着银光。但是你知道吗?每颗恒星可都是一颗火热的太阳。汹涌的热浪不断地从这些大火球吐出来,射向广漠的宇宙空间。它们表面温度至少有3000℃呢。请想象一下,即使是最坚硬的金属,一接触它们的表面就会熔化,甚至化为气体,真所谓是灰飞烟灭啊。之前的你,是否曾把夜空中闪烁着寒光的小星星当作可爱的萤火虫呢?

夜晚,仰望晴朗的夜空,是不是觉得星星像细碎的钻石,小而闪亮?它们真的很小吗?其实,许多红色的星星很大很大,大到超乎你的想象,有的甚至可以装得下80亿个太阳。也有一些恒星非常小,有的比地球还小。可是这种星星的物质,密度特别大,火柴头那么大的一点点就抵得上十多个成年人的质量。用白金铸成与上述某个星星同样大的一个球,重量只有它的0.5X1O-7。人到这种星星上面休想站得起来,因为它的引力必然是超大的,人的骨胳估计早就被自己的体重压碎了。还有数量众多的中等的恒星,这些恒星像太阳一样,体积不太大,密度不太小,表面温度也不十分高。

恒星是宇宙中最基本的成员。恒星有各种各样的,但是全都是灼热的庞大的气体球,全都是发光发热的。尽管恒星都很大,差不多每一颗都能装下几百万个地球(只有极少数比地球小),可是在辽阔的宇宙空间里,这些恒星不过像大海里的水滴,也许还要小。

行星是自身不发光、环绕着恒星的天体。地球就是一颗行星,它环绕着恒星太阳旋转。今天凭借地球上最大的望远镜,还不能直接看见别的恒星世界的行星,但是,太阳可以有行星,那么我们推测,别的恒星应该也会有环绕的行星。

由尘埃和气体组成的星云,浮游在星星之间,浮游在宇宙空间里,阻碍星光的通过。这些星云有的厚到几万亿千米,本身并不发光,如果在附近有恒星,它就反射出光亮,叫做亮星云。否则它就是暗黑的,叫做暗星云。

整个宇宙仍然在运动发展着,一如我们学到的那个真理:事物是不断运动、变化和发展的。神秘的银河系

大约一千亿颗以上的恒星组成一个铁饼形状的东西,我们把它叫做银河系,太阳也在其中。从地球上望出去,银河就象一个环,套在地球周围。这是一个美丽的环,当它一半没在地平线下,另一半横过天空的时候,人们就说,这是一条天河,它把多情的织女和牛郎隔开了。这条天河淹没了一千亿颗以上的星星啊!一千亿,你一口气数下去,得数一千多年!宇宙里有千亿个像银河系一样的恒星系,这些恒星系大多有一千亿颗以上的恒星。我们已经发现数以亿计的恒星系。这些恒星系仍然只是茫茫宇宙的一个极小部分。随着望远镜制造技术的不断提高,新的仪器的不断发明,我们将会看到更远的世界。P1-11

目录

·一沙一世界——微观粒子探秘·

走进微观世界——微观的数量级

什么是宇宙——宇宙的形成与组成

只进不出的时空区域——黑洞

构成物质的微粒——分子、原子、离子

探微之旅有穷尽?——基本粒子

谁构成原子?——电子、质子、中子

窃走能量的“小偷”——中微子

是波,还是粒子?——光子

正负电荷的交战——雷电趣谈

·微观世界的开路先锋——量子理论

你看清了吗?——精彩的微观世界

微观世界的史诗——量子论的发展历程

海森堡的测不准关系——薛定谔的猫

悖论的统一——玻尔互补原理

我非我——波粒二象性

量子力学的基本方程——薛定谔方程

巨人之争——爱因斯坦与玻尔的论战

.妙不可言——神奇的纳米世界·

介观系统的精灵——纳米粒子

足球状碳分子——富勒烯

刚柔并济——碳纳米管

纳米材料中的明星——富勒烯、碳纳米管

比钻石硬,比钢铁强——石墨烯

引领新材料革命——纳米技术

没有最小,只有更小——微型产品展示

比一比,谁更强——各国纳米科技的发展

生物界纳米高手——自然的奇迹

·我的神通大——微观粒子的应用·

探索原子核内部的工具——粒子加速器

小身体大能耐——分子机器人

挑战经典——量子计算机

定向杀死癌细胞——质子治疗

波长可调功率大——自由电子激光器

有益还是有害?——纳米化妆品

毁灭性武器——核武器

威力巨大的高速亚原子束——粒子束武器

我有七十二变——物态变化的秘密

·观察微观小宇宙——显微观测技术·

你了解吗?——显微镜的发展历史

明察秋毫——电子显微镜

隧道效应显神奇——扫描隧道显微镜

单个原子看得清——原子力显微镜

粒子信息我捕捉——粒子探测器

序言

我们的物质世界有两个极限尺度,那就是“小宇宙”和“大宇宙”。“小宇宙”如同神秘的潘多拉魔盒,珍藏着众多形形色色的微观粒子,微观粒子是构成这个世界的不可或缺的组成部分。

人类向微观世界的进军,伴随着一种又一种神秘粒子的发现——分子、原子、原子核、轻子,夸克……每一种微观粒子的惊奇发现,都是人类向微观世界迈出的一大步;每一种微观粒子的闪耀登场,都让我们更加见识了世界的奇妙;每一种微观粒子的认识过程,都是科学巨人们的辉煌奋斗史;每一种微观粒子的应用,都给我们的文明带来了重大变革……:

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《走进微观粒子世界》:我们的物质世界有两个极限尺度,那就是“小宇宙”和“大宇宙”。“小宇宙”如同神秘的潘多拉魔盒,珍藏着众多形形色色的微观粒子,并成为这个世界不可或缺的重要部分。人类向微观世界的进军,伴随着一种又一种神秘粒子的发现——分子、原子、原子核、轻子,夸克……。每一个微观粒子的惊奇出现,都是人类向微观世界迈出的一大步;每一个微观粒子的闪耀登场,都让我们更加见识了世界的奇妙;每一个微观粒子的认识过程,都是科学巨人们的辉煌奋斗史……《走进微观粒子世界》由张秀梅编著。

编辑推荐

人类向微观世界的进军,伴随着一种又一种神秘粒子的发现——分子、原子、原子核、轻子,夸克……每一种微观粒子的惊奇发现,都是人类向微观世界迈出的一大步;每一种微观粒子的闪耀登场,都让我们更加见识了世界的奇妙;每一种微观粒子的认识过程,都是科学巨人们的辉煌奋斗史;每一种微观粒子的应用,都给我们的文明带来了重大变革……翻开《走进微观粒子世界》(作者:张秀梅)一起来阅读吧!

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更新时间:2025/5/1 23:15:50