《理化迷宫》分为上、下两篇，上篇为“物理未知”，下篇为“化学迷宫”，选取了物理、化学学科中的许多科学谜题，讲述人们是如何解答它们的，解答中遇到了哪些阻碍，例如：世界上有反物质吗？真的有超过光速的粒子吗？气味从哪来？怎么用原子造汽车？……书中还介绍了各种代表性科学猜想和目前的研究水平，阅读《理化迷宫》，读者将会领略到物理与化学世界的别样精彩！

赵世洲，云南曲靖人，曾经就读云南大学数学系。新中国成立后进入《中国少年报》任科普编辑，后来进入中国少年儿童出版社任《我们爱科学》杂志主编、编审，后离休。发表大量科普作品，总计100万字以上。其科普创作题材宽广，代表作有：科幻小说《活孙悟空》、科学游记《绿宝石》、科普书籍《自然的启示》、《发明发现的故事》等。

上篇　物理未知
叫三声夸克
夸克遭囚禁
黑夜，应该是白夜
从太阳“吹”来的风
时间之箭
无线电之变
不露真面目的反物质
最重要的是要有好奇心
幽灵粒子
来自太阳的中微子
氢气，液氢，金属氢
不发光的星星
柔软的晶体
排尾的第二名
从未听说过的超流
导航和记忆的粒子
能走向室温吗
绝对达不到吗
真空不空
电子可能是一根振动着的小弦
气泡闪出蓝光
自杀，还是他杀
纳米材料的未来
毫微意味着什么
听一听宇宙的声音
真的超过光速了吗
狮子的尾巴和身子
鸡毛比铁球先落地
难道没有磁单极子
不是只有一条路
太阳告诉我们什么
滚雷——球状闪电
增重1.2千克也成了个谜
我国古建筑避雷之谜
蛀洞
实现高温超导以后
替补队员上场
下篇　化学迷宫
太空、地上两对照
巴基球，巴基管，巴基葱
足球大分子带来的实惠
原子的“花团锦簇”
可燃冰的过去和未来
保护伞上有个洞
纳米火车派什么用场
从研究糖的化学开始
服了兴奋剂的塑料
气味从哪儿来
稀土进入人体以后
为什么不再独来独往
天然酶和人工酶
二氧化碳入海
制造氢
还会有新元素吗
探寻稳定岛
红花白花的启示
绿叶中的化学反应
化学进化
再认识氮
乙烯催熟
铂的抗癌机制
最古老，也最现代化
碳资源畅想
回头看蚕丝和蛛丝
用单个原子造汽车
青蒿，青蒿素
气味和化学语言
左手、右手和手性
先有蛋白质，还是先有核酸
变异说明什么
疯牛病引出科学难题
后记

打开“科学阅读”这扇窗
成长中不能没有书香，
就像生活里不能没有阳光。
阅读滋以心灵深层的营
养，让生命充盈智慧的能量
。
伴随着阅读和成长，充
满好奇心的小读者，常常能
够从提出的问题及所获得的
解答中洞悉万物、了解世界
，在汲取知识、增长智慧、
激发想象力的同时，也得以
发掘科学趣味、增强创新意
识、提升理性思维，获得心
智的启迪和精神的享受。
美国科学家、诺贝尔物
理学奖获得者理查德·费曼
晚年时曾深情地回忆起父亲
给予他的科学启蒙：孩提时
，父亲常让费曼坐在他腿上
，听他读《大不列颠百科全
书》。一次，在读到对恐龙
的身高尺寸和脑袋大小的描
述时，父亲突然停了下来，
说：“我们来看看这句话是
什么意思。这句话的意思是
，它是那么高，高到足以把
头从窗户伸进来。不过呢，
它也可能遇到点麻烦，因为
它的脑袋比窗户稍微宽了些
，要是它伸进头来，会挤破
窗户的。”
费曼说：“凡是我们读到
的东西，我们都尽量把它转
化成某种现实，从这里我学
到一种本领——凡我所读的
内容，我总设法通过某种转
换，弄明白它究竟是什么意
思，它到底在说什么……当
然，我不会害怕真的会有那
么个大家伙进到窗子里来，
我不会这么想。但是我会想
，它们竟然莫名其妙地灭绝
了，而且没有人知道其中的
原因，这真的非常、非常有
意思。”可以想见，少年费
曼的科学之思就是在科学阅
读之中、在父亲的启发之下
，融进了自己的大脑。
DNA 结构的发现者之一
、英国科学家弗朗西斯·克
里克的父母都没有科学基础
，他对于周围世界的知识，
是从父母给他买的《阿米儿
童百科全书》获得的。这一
系列出版物在每一期中都包
括艺术、科学、历史、神话
和文学等方面的内容，并且
十分有趣。克里克最感兴趣
的是科学。他汲取了各种知
识，并为知道了超出日常经
验、出乎意料的答案而洋洋
得意，感慨“能够发现它们
是多么了不起啊”。
所以，克里克小小年纪
就决心长大后要成为一名科
学家。可是，渐渐地，忧虑
也萦绕在他心头：等我长大
后（当时看来这是很遥远的
事），会不会所有的东西都
已经被发现了呢？他把这种
担心告诉了母亲，母亲安抚
他说：“别担心！宝贝儿，
还会剩下许多东西等着你去
发现呢！”后来，克里克果
然在科学上获得了重大发现
，并且获得了诺贝尔生理学
或医学奖。
一个人成长、发展的素
养，通常可以从多个方面进
行考量。我认为，最核心的
素养概略说来是两种：人文
素养与科学素养。
前些年在新一轮的课标
修订中，突出强调了一个新
的概念——“核心素养”。
什么是“核心素养”？即
学生在接受相应学段的教育
过程中，逐步形成的适应个
人终身发展和社会发展需要
的基本知识、必备品格、关
键能力和立场态度等方面的
综合表现。核心素养不等同
于对具体知识的掌握，但又
是在对知识和方法的学习中
形成和内化的，并可以在处
理各种理论和实践问题过程
中体现出来。
这里，我们不从学理上
去深究那些概念。我想着重
指出的是：
少年儿童接受科学启蒙
意义非凡。单就科学阅读来
说，这不仅事关语言和文字
表达能力的培养，而且与科
学素养的形成与提升密切相
连。特别是，通过科学阅读
，少年儿童的认知能力、想
象能力和创造能力等都能得
到滋养和发展，可为未来的
学习打下良好的智力基础。
现代素质教育十分看重
孩子想象力和创造力的培育
。国家领导人也发出号召：
要让孩子们的目光看到人类
进步的最前沿，树立追求科
学、追求进步的志向；展开
想象的翅膀，赞赏创意、贴
近生活、善于质疑，鼓励、
触发、启迪青少年的想象力
，点燃中华民族的科学梦想
。
想象力、创造力的形成
和发展，又与科学思维密切
相关。早在一个多世纪之前
的1909年，美国著名教育
家约翰·杜威就提出，科学
应该作为思维方式和认知的
态度，与科学知识、过程和
方法一道纳入学校课程。长
期以来，人们一直也希望孩
子们不仅要学习科学知识与
技能，掌握科学方法，而且
要内化科学精神和科学价值
观，理解和欣赏科学的本质
，形成良好的科学素养。
在所有的课程领域中，
科学可能是发现问题和解决
问题之重要性的最为显而易
见的一个领域。科学对少年
儿童来说具有其特殊的作用
，因为可以从生活与自然中
很巧妙地利用孩子们内在的
好奇心和生活经历来了解周
围世界。
今天的学校里，大多都
设置了科学课程，且其重点
和目标也由过去的强调传授
基础知识和基本技能，转向
了对科学研究过程的了解、
情感态度和价值观以及科学
素养的培养，以期为孩子们
后续的科学学习、为其他学
科的学习、为终身学习和全
面发展打下基础。
除学校的科学课程之外
，孩子们了解科学，通常主
要是在家长的引导下开展科
学阅读。这无疑也是培养少
年儿童科学兴趣并提升其科
学素养的一条有效途径，家
长们应该予以重视，不要以
为孩子们在学校里上了科学
课

“中国第一套少儿科普经典文库”“青少年课外阅读权威科学读本”
周忠和院士主编，潘家诤、王梓坤、张景中、刘嘉麒等多位院士担任顾问
中国科普作家协会 鼎力推荐
入选国家新闻出版总署2009年向全国青少年推荐的百种优秀图书
荣获第二届中国出版政府奖图书奖

本书原为两本书：《物
理篇》和《化学篇》。《物
理篇》的第一读者应该是科
普界的老前辈叶至善(中国
科普作家协会原理事长)，
本书出版前先请他审阅，阅
后给出了两个字的评语“不
错”。这给了我信心。
本来嘛，从事少儿科普
四五十年，讲的都是已经知
道的科学，而《物理篇》却
属“不知道的世界”丛书的一
篇。从写“知道”的故事转到
写“不知道”的故事，从何说
起呢？当时，市场上“自然
之谜”一类书籍不少，内容
也只是去满足一些人的好奇
心，没有普及科学知识的意
义。不过，仔细地想一想，
人的认识总是从已知到未知
，从今天科学的发展，可以
窥见未来发展的方向。这样
，就找到了创作的方向。
回想起青年时代，进入
少儿科普的队伍是从回答小
读者的“为什么”开始的。作
为《中国少年报》的编辑，
从负责编《动脑筋爷爷信箱
》开始，从成捆的读者来信
中挑选问题，在报上公开回
答“为什么”。
作为报纸的科普编辑，
总要开辟一些新天地，并尝
试作者的体验，结果变成了
作者。比如，要发表科幻小
说，自己也写了几篇，汇集
成一本书《活孙悟空》；比
如，要发科学游记，访问了
西双版纳，最后竟成了一本
书《祖国的绿宝石——西双
版纳》；再比如，要讲新学
科，写了一些仿生方面的文
章，集成一本《自然界的启
示》。
短暂中止了自己的少儿
科普工作后，我从报纸转向
了杂志，成为《我们爱科学
》的主编。离休后，没有了
工作任务，却多了创作时间
，出版了多种少儿科普读物
，举个例子，《发明发现的
故事》收集了300多项发明
发现，不仅两次再版，还在
台湾地区出版了繁体字本。
在诸多的作品中，自己
最钟爱的两本就是《物理篇
》和《化学篇》，在创作过
程中必须先掌握科学发展的
现状，了解科学家关注的问
题，然后，再利用自己毕生
从事少儿科普的经验，写出
少年能接受能理解的读物。
辛勤写作终于有了成就
，首先，有《物理篇》和《
化学篇》的丛书《不知道的
世界》先后获得了“国家图
书奖”“五个一工程奖”“全国
优秀少儿读物一等奖”“全国
畅销书奖”等多个奖项；其
次，这套书经历出版、再版
，多次重印，说明受到了读
者的喜爱，深感一生为少年
儿童工作，总算做出了满意
的贡献。有了读者欢迎和喜
爱，也就心满意足了。
赵世洲

世界真奇妙，其中有许
多个“不知道”。在这本书里
，作者用通俗的文字、生动
的语言，讲述许多理化世界
中的谜案。比如：为什么可
以用单个原子造汽车？为什
么物质最小结构“夸克”不是
海鸟的叫声？看了这许多“
不知道”，你一定会产生一
个冲动：长大了一定专攻某
个“不知道”。
——著名科普作家余俊雄
本书选取了物理、化学
学科中一系列科学谜题，反
映人们在解答它们时遇到的
困难和障碍，介绍了各种有
代表性的假说、猜想和目前
达到的研究水平，提供了攻
难间关的相应知识背景，并
指示了可能的途径。孩子们
将会通过本书去领略科学世
界中最精彩纷呈的一面！
——著名科普作家刘兴诗

叫三声夸克
有一种礼品盒，看上去只是一个盒子，看不出里面是空的，还是装着什么东西。等你打开来看时，里面仍然是一个盒子。在好奇心驱使下，再打开这个盒子，里面又是一个盒子……总之，盒子里装盒子，不知道盒子里面是什么。
物理学家在研究物质结构的时候，也遇到了一个类似的问题：里面是什么？
世界上的物质千千万，石头、铁、空气、水……形态不同，性质各异，但有一点是相同的，最小单位都是原子。铁的最小单位是铁原子，氢的最小单位是氢原子，水的最小单位虽然是水分子，不过，水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的。
人们一直都认为，尽管世界上的物质千千万，分到原子这一步就算到头了，原子是不可再分的最小单位。
到了19世纪末，X射线的发现，好像传给人们一个信息，原子这个盒子里还有盒子。果然，进入20世纪以后，人们发现原子不是最小单位，原子内部还有结构，中心是原子核，外围是电子。原子的质量几乎全部集中在原子核，原子核本身却十分微小，大约10万个原子核排成一条直线才相当于一个原子的直径。
好奇心驱使科学家进一步研究原子核的结构，知道了原子核是由质子和中子组成的。人们产生了一个新的看法：原子由电子、质子和中子等基本粒子构成，这些粒子叫作基本粒子，好像是在说原子这个盒子里，也就是这些东西了。
可是，后来科学家在宇宙射线中发现了一些新的粒子，在实验室里，在加速器中发现了更多的粒子，基本粒子的种类猛增到300多种，也有报道说，多达700种。
物理学家分别为这些微小的粒子取了名字：光子、介子、中微子，以及用字母命名的K子……还测定它们的质量是多少，带什么样的电荷，如何自旋，左旋还是右旋，寿命多长，就像调查户口似的，记入档案，再加以分析。
经过分析，发现大多数基本粒子是不稳定的，寿命很短，很容易转化为其他基本粒子。基本粒子的质量差别很大，也可以按质量大小来分类。不过，科学家最常用的分类方法是，按粒子间的相互作用分为两类，一类是轻子，另一类是强子。
电子和中微子属于轻子，轻子的数量比较少；绝大多数基本粒子都属于强子，其中包括质子和中子。面对原子核内的强子，科学家们又在思考了：还有比质子和中子更小的结构吗？
又是一个“盒子里还有盒子吗”这一类的问题，科学家从实验中已经感觉到，强子内部应该还有结构。这好比拿起盒子摇一摇，听到盒子里有响动的声音，初步可以判定盒子里有东西。
是什么东西呢？不知道。科学家开始发挥想象力了。美国科学家盖尔曼提出一个假说，叫作夸克模型，说是所有强子都是由3种夸克构成的。
“夸克”是译音，意思是海鸟的叫声。因为在小说《芬尼根的守灵夜》中有一句话：“向麦克老人三呼夸克。”盖尔曼把夸克借用过来，无非是一语双关，说明每一个强子都有3种夸克。 想象虽然浪漫，却又充满理性。盖尔曼提出的夸克模型是有理论支持的，理论分析很有道理。慢慢地，盖尔曼的理论被大多数人接受了，等于承认了盒子里面有东西。
只从理论上认识夸克是不够的，还得把它找到，证实它的存在，把想象中的夸克变成真实的夸克。为了找到夸克，物理学家忙活了20多年。到了1974年，科学家丁肇中发现了J粒子。J粒子的J与中文的“丁”字非常相似，这也是给新粒子命名的妙处。新粒子的发现引起种种猜测，J粒子是不是第四种夸克？
是的。J粒子就是第四种夸克，又叫粲夸克。为此，丁肇中于1976年获得了诺贝尔物理学奖。这时，科学家对夸克的认识更深入了，说还有第五种、第六种夸克。
人们在研究夸克的时候，发现夸克与“3”这个数字特别有缘，三呼夸克，三种夸克。夸克的种类多了以后，又可以分为三个组，人们把这种组叫作代，也就是三代。
1977年，科学家发现了第五种夸克——底夸克。可是，夸克的第三代里还缺一个夸克，它叫顶夸克。1994年，在费米实验室，科学家终于发现了顶夸克。
在费米实验室有一个加速器，地下的环形隧道长达6.4千米。为寻找顶夸克，先后有900多位科学家在这里工作，研究了8年，最终才找到了它。
新的发现，进一步证实夸克的存在，证实了顶夸克是第三代。
有人说物质的最小结构也许就到此止步了。盒子里装盒子，发现的盒子已经不少了，你看，原子里头有原子核，原子核里有强子，强子里头有夸克。夸克才是基本粒子。
可是，人们还是要问：盒子里还有盒子吗？
物质的最小结构就是夸克吗？
人的认识是不会到此止步的。P2-5