氫的傳奇 人類的偉大發現pdf

2018年10月16日17:42:23 發表評論 35
摘要

《氫的傳奇:人類的偉大發現》2002年曾被美國Discover雜志選為20部年度最佳科學普讀物之一。在人們試圖了解錯綜復雜的自然界時,氫元素不斷帶給我們新的突破。它是恒星和宇宙的星際空間物質的主要成分,但是在我們地球上,氫的純凈物卻很少見。地球的大氣層中沒有氫。引力能夠將氮氣和氧氣束縛在地球表面,卻無法控制這最簡單的原子。原子態的氫只是過眼云煙。任何釋放到大氣層中的氫都會慢慢地穿過地球表面的氮氣和氧氣到達大氣層的上限,然后向地球道別,消失在太陽系甚至更遠的地方。具有諷刺意味的是,遍及整個宇宙、含量如此豐富的氫原子在地球上卻基本不存在純凈物的形式,然而就是這樣的氫原子帶給人們無數科學的啟迪。

氫的傳奇 人類的偉大發現 內容簡介

《氫的傳奇:人類的偉大發現》有23章,以編年史的方式講述了19世紀以來氫原子對世界上偉大科學家們的深遠影響,也揭示了科學研究的進步過程。氫是自然界中最簡單的原子,然而正是它的簡單幫助科學家們解開了自然界中的一些謎團。

氫的傳奇 人類的偉大發現 目錄

序言

01 混沌初開時:氫與大爆炸

02 物質的統一與氫:蒲勞脫假說

威廉·蒲勞脫,1815年

03 氫與化學元素光譜:一個瑞士高中教師發現的模式

約翰·雅各布·巴爾默,1885年

04 氫原子玻爾模型:原子結構的典范

尼爾斯·玻爾,1913年

05 相對論與量子論的邂逅

阿諾德·佐墨菲爾德,1916年

06 精細結構常數:小數字有大意義

阿諾德·佐墨菲爾德,1916年

07 量子力學的誕生:氫原子解決了“關鍵問題”

沃納·海森伯與沃爾夫岡·泡利,1925—1926年

保羅·迪拉克,1925-1926年

08 氫原子:波動力學的助產士

歐文·薛定諤,1926年

09氫原子與迪拉克電子理論

保羅·迪拉克,1928年

10 氫——核物理學家的指南針:氘的發現

哈羅德·尤里,1932年

11 狂妄自大VS.氫原子:質子的磁矩

奧托·斯特恩,1933年

12 磁共振法:核磁共振的由來

I.I.拉比,1938年

13 新核力的發現:氘核四極矩的發現

諾曼·F.拉姆齊和I.I.拉比,1939年

14 大塊物質的磁共振

愛德華·M.珀塞爾和費利克斯·布洛赫,1946年

15氫原子挑戰迪拉克理論:

量子電動力學成為物理理論的榜樣

威利斯·蘭姆,1947年

16 氫原子預示電子異常

I.I.拉比·約翰·E.內夫與愛德華·B.納爾遜,1946年

17 氫原子探測宇宙

愛德華·M.珀塞爾和哈羅德·尤恩,1951年

18 氫脈澤:最精確的時鐘

諾曼·F.拉姆齊和丹尼爾·克萊普納,1960年

19 一個基本常數——里德伯常數

約翰尼斯·羅伯特·里德伯,1890年

西奧多·W.亨施,1992年

20 氘的豐度:對大爆炸宇宙論的考驗

戴維·N.施拉姆,1945-1997年

21 第一個反原子——反氫

22 氫的玻色一愛因斯坦凝聚態

塞騰德拉納斯·玻色,1924年

阿爾伯特·愛因斯坦,1925年

埃里克·A.康奈爾和卡爾·E.韋曼,1995年

丹尼爾·克萊普納和湯姆·格雷塔克,1998年

23 奇異的類氫原子:從理論到技術

結語

注釋

致謝

鳴謝

氫的傳奇 人類的偉大發現 精彩文摘

02 物質的統一與氫:蒲勞脫假說

威廉·蒲勞脫,1815年

我們每一個人,無論長幼,對周遭的世界皆有認識。這種認識的廣度和深度,不同的個人會有明顯的不同,但是我們觀察的卻是同一個世界。如果我們不僅僅用眼睛,而同時用頭腦和心靈去觀察的話,這個世界將會變得與眾不同。

比如,我們可以將世界詮釋為多變的:人群中的每一張臉都是獨一無二的;字母表里不同字母間的差別顯而易見,太陽系中每個行星都有其獨特的大小,作為太陽衛星的一員,它們都有自己特定的運行軌道。另一方面,我們也從同一個世界中看到統一:人類臉上的統一特征是眼睛、鼻子和嘴巴;語言是特定字母序列的功能統一;而行星們——無論它們的大小、組成和與太陽的距離有何不同——都呈現出球形外觀,并且都沿著橢圓形軌道環繞太陽運行,這些都證明了物理法則的統一。

是多樣還是統一?答案取決于對于現象的理解和頭腦變的戲法。對于威廉·蒲勞脫博士(1785—1850),答案是統一,而且他認為這統一是以氫原子為基礎的。

蒲勞脫關于所有物質基本統一的觀點發端于他的學生時代。是什么促使了這種思維模式的產生還無法確定。是源自宗教嗎?蒲勞脫,這個很虔誠的信徒,曾寫過一篇名為《論<創世記>里顯示的主的力量、智慧和仁慈》(On the Power,Wisdom and Goodness ofGod,as Manifested in the Creatron)。是源自音樂嗎?蒲勞脫是一個熟練的風琴演奏家。是源自醫學嗎?蒲勞脫是一位專治泌尿和消化系統失調的醫師。

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