美国国家地理科学大百科

作者简介

詹姆斯·特雷菲尔：美国弗吉尼亚州乔治·梅森大学克拉伦斯·J.罗宾逊讲席物理学教授。他不仅是一位国际知名的科学家，而且擅长将复杂的科学知识讲述得通俗易懂。2007年，美国物理研究所授予他“科学写作奖”。除了发表过100多篇学术论文以外，他还是众多科普杂志的撰稿人，已出版50多部科普图书。他与妻子住在弗吉尼亚州的费尔法克斯。 梁焰：毕业于北京大学力学系，先后供职于中国科学院力学研究所《力学进展》杂志编辑部、华建集团科智公司机器翻译开发小组、中国科学院计算技术研究所软件室。已出版科普译著6部，其中包括《真实世界的脉络》《幽灵般的超距作用》等。

内容简介

物质的结构 大约公元前400年 什么是“有”，什么是“无” 古希腊时期的原子论 有时最简单的问题却最 难回答。关于宇宙到底是 由什么构成的这个问题肯 定属于这种类型。对于古 希腊人来说，这个问题不 是现代意义上的科学问题 ，而是关于现实本质的哲 学探究。古希腊时期的原 子论诞生于两个哲学流派 ，是两种相互竞争的思维 模式妥协的结果。 一派是像巴门尼德（出 生于约公元前515年）以及 晚一些时候的柏拉图（约 公元前428-约前348）这样 的哲学家。他们的基本想 法是，现实必须是纯粹的 和不变的。巴门尼德的观 点是，不能说事物“既是又 不是”。换句话说，真正真 实的现实是不可能变化的 ，否则那就好像事情从“存 在”变成了“不存在”。另一 派哲学家认为变化是宇宙 的永恒法则——没有什么 东西是静止的和永恒的， 其中最著名的代表人物是 赫拉克利特（约公元前 540-约前480）。 最著名的原子论者是阿 布德拉的德谟克利特（约 公元前460-约前370）。他 的观点是这样的：假设你 拿着世界上最锋利的刀切 一块东西（比如一块奶酪 ），你把它切成两半，然 后再切，再切……最终你会 遇到一种情况，即你无法 进一步再切了。这不能再 切的部分就是“原 子”（atom，字面意思是“ 那些不可分的东西”）。宇 宙是由原子和虚空构成的 ，存在一些永恒的东西， 即原子本身；也存在总是 变化的东西，即原子之间 的关系。这个理论中幸存 到现代的只有“原子”这个词 。 1808年 “无”足轻重的小碎片 现代原子论 中世纪有一些被称为炼 金术士的人。这些人具有 非常渊博的知识，这些知 识是现代化学的前身。法 国化学家安托万-洛朗·拉瓦 锡（1743-1794）的研究 推动了化学的发展。到了 18世纪和19世纪之交，一 些重要的化学规律已初见 端倪。有一件事当时众所 周知：虽然许多物质可以 通过化学过程分解，但有 些物质不可以，后者被称 为元素。元素在自然界里 似乎具有很重要的作用。 此外，给定某种物质，其 中不同元素的质量比例似 乎总是不变的。比如，水 总是包含8份质量的氧与1 份质量的氢。 1808年英国科学家约翰 ·道尔顿（1766-1844）出 版了《化学哲学新体系》 一书。这本书解释了所有 当时人们已掌握的化学知 识，为现代原子论的提出 奠定了基础。他的观点很 简单：物质的确是由原子 组成的，同一种化学元素 的原子是一样的，并且与 其他化学元素的原子不一 样。原子以不同比例结合 在一起，就构造成了不同 的物质。 道尔顿的原子观与德谟 克利特的原子观很像，原 子是物质最小的、不可分 的单位，可以将它们想象 为微型保龄球。虽然他的 理论的这一部分命里注定 不能幸存下来，但我们的 现代宇宙观确实是建立在 这个理论的基础之上的。 1859年 不同物质加热时发出的 光 光谱学 自19世纪中期以来，科 学家就已经知道，不同物 质在加热时会发出不同颜 色的光。玻尔原子模型解 释了这种现象。原子能量 的大小体现为原子发出的 光的颜色，它取决于允许 轨道间的距离，这因原子 而异。科学的一个分支光 谱学就是利用这一概念来 鉴别物质的。今天光谱学 被用于了解恒星的化学组 成，以及监视工业生产过 程中化学物质的浓度。 P12-13 美国国家地理重磅出品，大开本，精装彩色印刷，用数百幅精美图片和趣味性的故事展示科学史的杰出人物、伟大思想、重要发现、天才发明和有趣故事。 美国著名物理学家、乔治·梅森大学克拉伦斯·J.罗宾逊讲席物理学教授、“科学写作奖”获得者、畅销书作家詹姆斯·特雷菲尔代表作。 紧密结合当前快速发展的物理学、天文学、医学、生命科学、工程技术等重要科学领域，从科学的起源和发展，一直讲述到其最新进展，一部难得的图文版科学简史。