《三体》中的物理学
这是一本特别的科普书。著名物理学家李淼以刘慈欣的科幻小说《三体》为起点,介绍了令人耳目一新的现代物理学和现代宇宙学知识。 宇宙的生死,世界的实在性和不确定性,乃至人的自由意志,在李淼的笔下妙趣横生;智子、水滴、二向箔、思想钢印等《三体》中的超级神器,他也一一分析了能否真正在现实中出现。 《三体》涉及的种种科学问题,你都可以在这本书中找到权威的答案,从而深入地领略《三体》的意趣;如果你还没有读过《三体》,这本书也会带你进入一个奇异的新世界,让你充分感受科学的魅力,惊叹物理学为人类提供的可能性。本文依据新近科学进展重新修订,特别收录李淼、刘慈欣对谈! 李淼,理论物理学家,畅销科普作家,文津图书奖得主。 1982年毕业于北京大学天体物理专业,1984年获中国科学技术大学理学硕士学位。1989年赴丹麦哥本哈根大学玻尔研究所学习,1990年获哲学博士学位。1990年起先后在美国加州大学圣塔芭芭拉分校、布朗大学任研究助理教授,1996年在芝加哥大学费米研究所任高级研究助理。1999年回国,任中国科学院理论物理研究所研究员、博士生导师。 身为物理学家的李淼也活跃于科普领域,他从刘慈欣的科幻史诗作品《三体》延伸出的《〈三体〉中的物理学》出版后获得世界华人科普金奖等多项大奖,少儿科普《给孩子讲量子力学》获得文津图书奖,《给孩子讲宇宙》《给孩子讲相对论》《给孩子讲时间简史》也深受读者欢迎,屡获大奖。
量子时刻奇妙的不确定性
量子这个想法于20世纪早期诞生在物理学的一个偏远角落里,它说能量是一份一份具有有限大小的而不是无限可分的。这在大众的想象中植入了丰富的比喻和象征。量子意象和语言现在就像一连串无穷无尽的光子一样轰击着我们。诸如平行宇宙、量子跃迁、不确定性原理以及薛定谔猫这样的说法不断出现在漫画、电影、小说、哲学、艺术以及日常生活中,被每一代新的艺术家和作家重新解释。 量子跃迁是大还是小?不确定性原理有多不确定?这种量子词汇的密集轰击是做作古怪的,抑或是我们思考方式的一个根本改变?在这本开创性的图书中,哲学家罗伯特·P.克里斯和物理学家阿尔弗雷德·沙夫·戈德哈伯把量子从科学理论到公众理解的艰难之路生动地展现在我们面前。他们追溯了量子理论的发展历程,对比分析了量子领域和传统领域的不同之处,探讨了量子在每件事物中的表现形式,揭示了量子世界的奇异之处及其对科学和当代世界的影响。科学和人文领域的读者都可以从中受到启发。 罗伯特·P.克里斯(Robert P. Crease):美国石溪大学哲学系教授;《物理观察》期刊的联席主编,并为《物理世界》杂志撰写每月专栏《临界点》;英国物理学会(位于伦敦)会员,美国物理学会会员。他撰写、合著、翻译、编辑过10多本图书,包括《权衡中的世界:对*测量系统的历史性追寻》《伟大的方程:科学中的突破,从毕达哥拉斯到海森堡》《棱镜和摆:科学中10个精彩的实验》。他的文章和评论刊登于《大西洋月刊》《纽约时报》《华尔街日报》《科学》《新科学家》《美国科学家》以及其他学术和大众出版物。在纪念哲学家和趣味数学家马丁·加德纳的聚会中,他喜欢和儿子扮演“矩阵博士”。 阿尔弗雷德·沙夫·戈德哈伯(Alfred ScharffGoldhaber):美国石溪大学杨振宁理论物理研究所教授,美国物理学会会员,是他们家三代物理学家中的第二代。他与母亲合写了也许是物理学史上的首篇母子合著论文,内容有关原子核的振动;他与百岁高龄的父亲在《今日物理》上合写了一篇关于中微子性质的文章。戈德哈伯研究磁单极子、基本粒子、原子核、凝聚态物理学、天体物理学和宇宙学,写过很多物理学专题研究综述文章。除了和罗伯特·P.克里斯合写了《量子时刻:奇妙的不确定性》之外,他还开设了一门面向本科生的课程“量子力学的物理和数学基础”。他的大众讲座包括《安培、法拉第与基础物理学的方式方法》和《激进的爱因斯坦与保守的爱因斯坦》。 刘朝峰:中国科学院高能物理研究所副研究员,2011年入选中国科学院青年创新促进会会员。研究方向为格点量子色动力学,近年来的工作包括夸克味物理相关的格点计算。
万物发明指南
如果你忽然发现自己穿越到了只在历史书中读到过的古代,你该怎么办?面对陌生的原始社会,没有电、没有手机、没有网络……没有任何现代化的工具,你该如何生存下去?别担心,这本书可以帮到你!这是一部穿越人类发展时空、图文并茂的科普作品,追溯了人类发展历程中的重大发明发现,带领读者重新感受了人类文明的发展进程。本书编排精妙,切入点新颖有趣,是为一位不小心“被穿越”的旅行者而打造的生存指南,读者可以跟随作者的脑洞,搭乘时间机器返回那些曾经在传说中听过的时间、地点,根据具体的情境思考自己该如何生存。书中有详细的操作步骤,交互式设计令读者获得全新的阅读体验,展开一场别具一格的时空旅行和文明创造游戏。 瑞安·诺思(Ryan North),是一位加拿大作家,也是一位电脑程序员。他曾经在网络上创作过“恐龙漫画”(Dinosaur Comic)系列作品并出版,他还出版过与本书风格类似的《生存还是死亡:一个选择游戏》(To Be or Not To Be:A Chooseable-Path Adventure)。
时与光
这是一部像推理小说一样“烧脑”的科学史话。跟随书中的一个个智者,你将从古典力学走向经典体系,最终跨入理论物理的前沿阵地。 一路上,拉普拉斯妖、麦克斯韦妖、芝诺的乌龟、薛定谔的猫、布里丹的驴子、坐在超级钢琴旁狂敲键盘的小猴……一轮又一轮的思想实验将把你卷入了无穷尽的谜题当中: 光的本质是什么? 电的本质又是什么? 当光子与电子相交织,将奏出怎样一段美妙乐章? 从过去到未来,时间为什么总保持方向性? 当空间与时间相结合,人类对世界的认知会发生怎样翻天覆地的变化? 力的本质是什么? 强力、弱力、电磁力、万有引力,四者是如何在合作与对抗中一步步构建出整个宇宙的? 而这一切与“对称”又有什么关系? 待到你通过阅读和思考,亲自把答案挖掘出来,相信你所收获的一定不仅是答案本身,更有探索过程中最本真的乐趣。 棽棽,云南昆明人。山东大学应用化学学士,复旦大学物理化学硕士。喜好神游四海,偶尔亦会逃离地球,却怎么也逃不开对宇宙设计的好奇。探索其间的乐趣,愿与你一同分享。
万物的极限
如果告诉你,地球上最黏稠的“液体”沥青,滴落一滴需要至少1300年;宇宙中最低沉的声音,是人类听力能感知的最低音的十亿分之一……你会不会觉得,科学比魔法更不可思议?《万物的极限》正是一次穿越这些“不可思议”的奇幻之旅,带你抵达自然界与人类科技创造的边界。 当你仰望星空,会发现宇宙令人瞠目:黑洞吞噬着一切光线,而霍金辐射正缓慢蒸发着它的质量;在138亿年前的大爆炸之前,整个宇宙的质量都集中在比质子还小的空间中;银河系所在的拉尼亚凯亚超星系团,如同一张5.2亿光年宽的巨网,人类不过是网上的一粒微尘。从量子世界到星系长城,科学正用极限丈量着存在的尺度。 人类的创造力同样在尝试突破极限的边界:最黑的人造材料能吸收99.995%的入射光,我们可以利用这种材料捕捉系外行星的微光;量子计算机的惊人算力,可以秒解传统超级计算机需要花上亿年才能解开的难题;而太空电梯的构想,试图用纳米缆索将人类送入苍穹。你还能在书中找到文明存亡的启示——黄石超级火山下的熔岩室,像一颗定时炸弹埋在地表之下;多巴火山的超级喷发曾让人类濒临灭绝,却意外点燃了智慧的火种。 作者以侦探般的笔触,将深奥的科学化为45个脑洞大开的篇章,用事实告诉我们:科学不是冰冷的数字,而是人类与万物共同书写的史诗。 戴维·达林(David Darling),科普作家,天文学家。他是一位多产的作者,撰写了近50本书,包括最畅销的《永恒方程式》。他住在苏格兰邓迪。
万物简介:黑洞是什么(中英双语版)
黑洞是宇宙学的热门话题,但黑洞究竟是什么?是时空瓦解之地?是所有恒星都无法避免的最终命运?本书中,作者将科学事实与科幻小说分开,用看似矛盾、神秘且有趣的黑洞现象,概述黑洞的性质和特征,讲述了包括大恒星的壮观崩溃和星系中心发现的巨大黑洞等天文现象,将黑洞的知识全面、系统地呈现在读者面前,向读者展示黑洞在宇宙中扮演的真正角色。 《万物简介》系列丛书,是牛津大学出版社镇社之宝。自1995年出版以来,该系列已经涉及数十种学科,包含近700本读物,全球销量过2000万册。《万物简介》的特点在于,每一本书对应一个主题,每个主题都由该领域享誉世界的专家撰写。确保短短一百多页能讲完该学科的所有重要知识点。 凯瑟琳·布伦德尔(Katherine Blundell),英国牛津大学天体物理学教授,牛津圣约翰学院高级研究员,英国皇家天文学会达尔文讲师,因其在天文学和青年教育的杰出贡献在2017年被授予大英帝国教育勋章。
上帝掷骰子吗——量子物理史话
《上帝掷骰子吗》这本书是关于量子论的故事。量子论是一个极为奇妙的理论:从物理角度来说,它在科学家中间引起了最为激烈的争议和关注;从现实角度来说,它给我们的社会带来了无与伦比的变化和进步;从科学史角度来说,也几乎没有哪段历史比量子论的创立得到了更为彻底的研究。然而不可思议的是,它的基本观点和假说至今没有渗透到大众的意识中去,这无疑又给它增添了一道神秘的光环。 这本书带读者做一次量子之旅,从神话时代出发,沿着量子发展的道路,亲身去经历科学史上的乌云和暴雨,追逐流星的辉光,穿越重重迷雾和险滩,和最伟大的物理学家们并肩作战。除了回顾基本的历史背景,还将向着未来探险,去逐一摸索量子论面前的不同道路,闯入人迹罕至的未知境地,和先行者们一起开疆扩土。让人惊叹的,不仅仅是沿途那令人眼花缭乱的绚丽风景,更来自于人内心深处的思索和启示——那是科学深植在每个人心中不可抗拒的魅力。 这本书适合任何有中学基本物理概念的读者。 曹天元(Capo),出生于上海,足迹遍历内地、香港和美国,现居香港。本人不愿透露具体身份。
横空出世:核物理与原子弹的诞生
◆迄今唯一包揽美国三大图书奖普利策图书奖、美国国家图书奖、美国书评人协会奖的科普图书,历史上仅有三部非虚构作品有此殊荣。 ◆克里斯托弗·诺兰科学史诗电影《奥本海默》重要参考资料。电影人物太多,关系太复杂,很难跟上?本书介绍得一清二楚! ◆20世纪上半叶群星闪耀、波澜壮阔的物理学发展,如何孕育并创生出人类历史上最具毁灭性的武器。 ◆一幅科学精英的群像,全书述及超过四十位诺贝尔奖得主。 ◆本书首版时仍有多位参与原子弹研发的诺贝尔奖得主健在,他们中的几乎所有人都对本书赞誉有加。 ◆一部经受住时间考验的不朽经典,首版近40年后仍屡屡位居美国亚马逊科学史、二战史图书分类榜榜首。 ◆入选100位中国院士、专家评选的“高山科学经典”书目。 ◆入选多家美国媒体和机构年度书单:《纽约时报》1987年度最佳图书,《时代》周刊1987年度最佳图书,美国图书馆协会1987年度最佳图书。 ◆无论是对科学、历史、政治、军事、创新发明,还是项目管理感兴趣的读者,本书都不容错过:《发现》杂志“有史以来最伟大的科学图书”,美国国家安全研究中心推荐“必读图书”,西点军校现代战争研究所推荐图书,《财富》杂志“75本教会你从商所需一切的图书”,《华尔街日报》“有关发明的5佳图书”。 ◆中国科学院自然科学史研究所研究员方在庆作序导读。 ◆全新精校版,极大提高阅读体验。 -------------------- 【内容介绍】 1945年8月6日8时16分02秒,人类历史上第一枚用于实战的原子弹在广岛上空被引爆,爆炸当量相当于1.25万吨TNT。3天后,原子的伟力降临长崎。8月15日,日本宣布无条件投降,两枚不起眼的炸弹为死伤人数过亿的第二次世界大战画上了句号。 论及原子弹的诞生,很多人的第一反应往往是美国于1942年发起,倾举国之力的“曼哈顿工程”。但事实上,要想追溯原子弹的孕育之路,还需要把时间往前推半个世纪。 在《横空出世:核物理与原子弹的诞生》中,作者理查德·罗兹从J. J. 汤姆孙发现电子,拉开人类对原子构成认识的帷幕讲起,之后,在物理学史上最群星闪耀的半个世纪里,卢瑟福、居里夫人、爱因斯坦、玻尔、海森伯、薛定谔、查德威克、奥托·哈恩和莉泽·迈特纳等一个个科学巨人粉墨登场,随之而来的是质子和中子、放射性、质能关系、量子世界以及核裂变的发现。人类,窥见了原子核中蕴含的巨大能量。 与物理学的飞速发展相伴的,是世界政治格局的风云变幻。第一次世界大战、法西斯主义的兴起、对犹太人的迫害无时无刻不在影响和改变着物理学界:物理学天才亨利·莫塞莱阵亡在一战战场,大批犹太裔科学家远走美国……第二次世界大战的爆发使曾经的师友站在了对立面上,展开了一场研发原子弹的竞赛。在奥本海默和莱斯利·格罗夫斯的领导下,科技、工程和经济实力拥有压倒性优势的美国启动了规模前所未有的曼哈顿工程。本书以丰富的人性、政治和科学细节,详尽记述了在科技、工程、资源需求等方方面面的挑战下,原子弹研发艰难的推进历程。与之相伴的,是二战战局的波澜起伏,以及哪一方率先成功就可能先发制人的紧迫感。1945年7月16日,原子弹在“三位一体”核试验中试爆成功,并在不足一个月后被用于实战。战争,结束了,但大国的核博弈和核对峙即将开始。 《横空出世》是历史上仅有的三本包揽美国图书界三大图书奖普利策图书奖、美国国家图书奖、美国书评人协会奖的非虚构类图书之一(历史、传记、回忆录等品类也包括在内),也是迄今唯一包揽这三大图书奖的科普图书。本书首版时仍有多位参与原子弹研发的诺贝尔奖得主健在,他们中的几乎所有人都对本书赞誉有加。 理查德·罗兹 Richard Rhodes 美国历史学家、作家,斯坦福大学国际安全与合作中心客座教授,哈佛大学、麻省理工学院等多所美国著名大学访问学者,写作项目长期获古根海姆基金会、麦克阿瑟基金会、阿尔弗雷德·斯隆基金会等美国著名基金会资助。 罗兹迄今已出版图书23本,创作剧本1部。他以《横空出世:核物理与原子弹的诞生》为代表的“核历史四部曲”奠定了他核历史研究领域国际权威的地位。除核历史外,罗兹尤为擅长创作人物传记和勾勒人物群像,出版过好莱坞著名影星和发明家海蒂·拉玛以及生物学家爱德华·威尔逊的传记,均广受好评。 罗兹最具影响力的作品《横空出世:核物理与原子弹的诞生》是历史上仅有的三本包揽美国图书界三大图书奖普利策图书奖、美国国家图书奖、美国书评人协会奖的非虚构类图书之一(历史、传记、回忆录等品类也包括在内),也是迄今唯一包揽这三大奖的科普图书。
能量与文明
比尔·盖茨2017年度书单图书 高效利用能量是提升综合国力的引擎 华语世界首次引进,加拿大历史学家、科学家瓦茨拉夫·斯米尔能量研究重磅之作 从远古采集社会到化石能源时代,全景展现能量利用与文明进化互相交织的历史 以能量为标尺,对人类社会的进化进行的一次有文化的、精确的分析 “能量是唯一的通用货币”,开篇语振聋发聩,奠定了本书讨论的基调 能量是唯一的通用货币。要想达成任何目标,能量都必不可少。大到改变板块构造的力量,小到微小雨滴的累积侵蚀,能量无处不在。通过将太阳辐射的能量转换为植物质的光合作用,生命得以形成。人类文明的存续更是依赖于各种能量——从化石燃料的采掘到光能发电。本书作者瓦茨拉夫·斯米尔对人类社会的发展与能量的利用之间关系的重要历史作了全面解读,范围上至远古采集社会,近至当今的以化石能源为基础的工业文明。 作为唯一能够系统地利用体外能量的物种,人类利用能量来开发智力、制作种类丰富的器具——从最简单的工具,到现代最先进的内燃机和核反应堆。对化石燃料的利用开启了一个新纪元,对人类的农业、工业、交通运输、战争与武器、信息与通讯、经济、政治、城市化、生活质量和环境等方方面面产生了深远影响。斯米尔的研究是跨学科的,给读者提供了一个权威的、全景式的视角。本书基于斯米尔1994年的《世界历史中的能量》,并作了大量增补和修订。在本书中,斯米尔组织了大量的新材料,这在很大程度上反映了过去二十年中人们在能量研究方面取得的新成果。 瓦茨拉夫·斯米尔(Vaclav Smil),加拿大曼尼托巴大学杰出荣休教授,他是一位科学家、历史学家,同时也是一名政策研究者。他是一位备受比尔·盖茨和扎克伯格推崇的科学家和科普作家,经常现身世界经济论坛和气候变化国际圆桌会议,担任主要发言人,在能源、环境、食品、人口、经济、历史和公共政策等方面均有突出建树,并且非常善于进行跨学科研究。他著述颇丰,主要作品有《增长》《巨变》《美国制造》《能源神话与现实》《石油简史》等。2010年,入选《外交政策》(Foreign Policy)杂志评选的“全球百位思想者”。2013年,比尔·盖茨在他的网站“盖茨笔记”(Gates Notes)上写下了如下文字:没有哪个作者的书能像斯米尔的新书那样让我满心期待。《科学》(Science)杂志则对他如此评价道:“他(斯米尔)悄悄塑造了整个世界对能量的看法。”
星际穿越
没看过这本书,别说你懂《星际穿越》!天体物理学巨擘基普·索恩写给所有人的天文学通识读本,媲美霍金《时间简史》的又一里程碑式著作!好莱坞顶级导演克里斯托弗•诺兰、欧阳自远等3大院士、李淼、魏坤琳(Dr.魏)等5大顶尖科学家、《三体》作者刘慈欣联袂推荐! 在《星际穿越》之后,这一系列问题全世界都在问!本书将会告诉你答案! 为什么黑洞会吞噬一切,甚至连光都不能幸免? 为什么虫洞不是一个洞,而是一个球? 又是什么神奇的力量,让米勒星球上的一小时等于地上七年? 最简明清晰的时间与空间理论入门读本。基普·索恩教授,电影《星际穿越》的唯一科学指导,以浅显易懂的语言一一破解了宇宙中的让人瞠目结舌的奇景——大爆炸、黑洞、时空弯曲、潮汐力、虫洞、引力弹弓、星际旅行等,解释了所有推动剧情的天体物理学理论,还就内容的真实性将书中的科学知识分为三种:科学事实、有根据的推测和猜想,并做了明确的标注,以帮助我们解开所有剧情设计与时空旅行之谜! 基普·索恩 (Kip Thorne) ,全球顶尖理论物理学家,引力物理与天体物理学领域的集大成者,当今世界研究广义相对论下天体物理学领域的领导者之一。 致力于宇宙弯曲时空的研究,创建了全球知名的LIGO项目。 毕业于加州理工学院,在普林斯顿大学攻读博士期间师从于全球顶尖物理学家约翰·惠勒。毕业后回到加州理工学院任教,在30岁时,便成为该校历史上最年轻的教授之一。 好莱坞烧脑巨制《星际穿越》唯一科学顾问,电影科学性的最强保证。