物质是什么

[英]吉姆·巴戈特

出版时间

2020-05-20

ISBN

9787521716511

评分

★★★★★
书籍介绍

《七堂极简物理课》作者卡洛·罗韦利推荐:

吉姆·巴戈特用浅显易懂的语言告诉了我们,这个世界是由什么构成的。

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我们身边的万事万物都是由“物质”构成的,从行星到书本,再到我们自己的身体,莫不如此。但物质究竟是什么呢?仔细想一下,这个问题好像又很难回答。

先说说看上去相对 简单的质量好了,质量是什么?这似乎是个很幼稚的问题。我们每个人都对质量这一概念有所认识,我们都能感受到地球重力作用下的重量。而质量就是一个物体所包含的物质总量——我们几乎理所当然地这么认为。可是,物质到底有什么样的基本性质呢?它为什么会具有质量这一属性?这个问题的答案并非显而易见,甚至说,它是如此复杂,所以它才一直萦绕在每一代科学家的心间。

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从古希腊人所认为的不可分割的原子,到量子理论、色荷和希格斯场,吉姆·巴戈特将带我们踏上一段精彩纷呈的旅程:探索物质的性质。我们将在一群伟大的科学家的陪伴下,越来越深入地探索我们的宇宙。

AI导读
核心看点
  • 追溯从古希腊原子论到量子场论的物质认知演变史
  • 揭示质量并非固有属性,而是粒子与场相互作用的行为
  • 以通俗语言解析希格斯机制及标准模型等前沿物理概念
适合谁读
  • 对物理学史及科学哲学感兴趣的科普爱好者
  • 希望深入理解相对论与量子力学基础概念的读者
  • 寻求罗韦利《七堂极简物理课》内容补充的读者
读前提醒
  • 前半部分历史脉络清晰易读,后半部分涉及场论需耐心
  • 不必纠结复杂公式,重点理解物理概念背后的哲学意涵
  • 建议结合书中每章末的‘五件事’总结来巩固核心观点
读者共识
  • 作者笔触流畅,将艰深物理史梳理得条理清晰且引人入胜
  • 后半部分难度陡增,部分读者反映量子场论章节较难理解
  • 成功打破常识认知,让人意识到物质本质是能量与场的振动

本导读基于书籍简介、目录、原文摘录、短评和书评生成,不等同于全文精读。

精彩摘录
  • "如果我们梦想着有一个目的地,到了那里我们就能够得到终极答案,那么我怀疑我们可能永远都无法抵达那里。但我也相信,在我们前往这个目的地的旅途中还有很多东西值得看,也有很多东西可以学习并享受其中。"
  • "我们了解到的五件事 1.物质是“实体”的,它不会突然无中生有,也不可能被无穷无尽地分解 为零。 2.因此,所有的物质一定是由最基本的、不可分割的部分组成,我们称之 为原子。 3.原子在虚空中无休止地运动。原子和虚空配比的不同以及原子在形状上 的不同,使得物质呈现为不同的形式。 4.原子的运动源于其自身的重量。它们在下坠的过程中偶尔会发生“转 向”,并相互碰撞。 5.原子的特性包括大小、形状、在虚空中的位置和重量等。它们还能在我 们的大脑中引起我们对于颜色、味道、气味等特性的知觉,不过原子本 身并不具有这些特性。"
  • "在经验主义哲学中,所有不是通过直接经验获取的对世界的认知、都会被认为是没有意义的形而上学,从而遭到否定。但这并不一定意味着不存在一种独立于感知的现象:就算人们都不往天上看,月亮也依然存在。可是经验主义也确实提醒我们,在对现实的了解方面,我们不能期待太多。我们充其量只能获得经验现实中的信息,而现实表现为我们可以直接感知或测量的效应。"
  • "我们了解到的五件事 1.16-17世纪的机械哲学家得以从亚里士多德对自然的描述中解脱出来, 回归到与古希腊时期相类似的原子论中。 2.与此同时,古典现代哲学家们争论的是,我们在多大程度上可以从观察 和推理中获得知识。 3.洛克将物体的性质分为第一性质(形状、硬度、在空间中的延展性和运动方式)和第二性质(颜色、声音、味道等)。第二性质并不“从属于”某个对象,它们只存在于我们的脑海中。 4.贝克莱(以及后来的休谟)认为,既然我们所有对自然的了解都必须通 过感官来获得,那么第一性质必然也只存在于我们的脑海中。 5.康德认为,将我们感知到的事物看作不存在是毫无意义的。他把本(自在之物)和现象区分开来,"
  • "我们了解到的五件事 1、牛顿根据物体的密度和体积来定义物体的质量,但是由于密度又只能用 质量和体积来定义,这就成了一个死循环。 2.牛顿还将力定义成改变物体运动状态的作用,具体来说就是改变物体的加速度。质量(或称惯性质量)是物体阻碍加速度发生变化的量度,但是这也不能用来定义质量。 3.牛顿的万有引力定律指出,两个物体之间的引力正比于它们的质量,反比于二者中心之间距离的平方。 4.但是引力和改变物体运动状态的力不同,它可以隔空产生作用,并不需要明显的传递介质。 5.尽管牛顿力学体系取得了辉煌的成果,但它并没有真正地帮助我们理解 质量是什么。"
  • "1、牛顿推测,化学物质的原子之间存在一种作用力(性质不详),正是这种作用力导致了各种各样的化学反应。 2.普里斯特利和拉瓦锡根据化学物质所包含的不同化学元素,如氢、碳氧等,阐明了这些物质的性质。 3.道尔顿设计了一套化学原子体系,每个原子都有一个不同的原子量。贝尔塞柳斯对其进行了优化,形成了我们今天使用的化学体系的前身,其中,水分子第一次被表示为HO,H和O分别表示氢原子和氧原子。 4.坎尼扎罗阐明了不同的原子结合形成分子的规律。氢气(H)和氧气(0,)实际上都是双原子气体。在氢气和氧气的反应中,两个氢气分子和一个氧气分子结合形成两个水分子:2H2+O2=2H{O。 5.爱因斯坦提出,悬浮在液"
  • "1、牛顿运动定律要求空间和时间是绝对的。其独立于学宙中的所有物体存 在,相当于一种“上帝视角”。 2.麦克斯韦方程用波动来描述包括光在内的电磁辐射,但物理学家一直来 能探测到电磁波传播所需的介质(以太)的存在。 3.这些问题在爱因斯坦的狭义相对论中得到了解决,他香定了绝对时空观 以及以太的存在。 A.我们的结论是,空间和时间是相对的,而不是绝对的。在不同的运动参 考系中,时间会延缓,距离会缩短。 5.爱因斯坦用狭义相对论证明了质量和能量是等价的,m=ElC,物体的 质量是它所含能量的量度。"
  • "1、在方程式E=mc2中,常数c通常指光速,但它也可以被解释为宇宙中任何物体都无法超越的极限速度。 2.把c解释为极限速度的前提,是认为质量同空间和时间一样,也是相对的。但是这样一来,我们就无法用理解牛顿质量的方式来理解相对论质量了。 3.E=mc通常被解读为质量可以转化为能量,原子弹以及恒星中心的pp链反应都体现了这一过程。 4.我们可以把物体的质量理解为一种行为而不是一种属性(即这是物体所做的事情,而不是它们所拥有的东西),以此调和相对论质量的概念和E=mc的意义。 5.把质量的概念从牛顿力学引入狭义相对论引发了一场相当大的混乱,这就是一些科学哲学家所说的不可通约性。科学家们因意见相左而激"
作者简介
吉姆·巴戈特(Jim Baggott) 英国科学史作家、牛津大学化学物理学博士,著作有《希格斯:上帝粒子的提出与发现》《量子空间》《量子通史》等,常有作品刊登于《新科学人》《自然》等重要科学刊物。
目录
序言 iii
第一部分 原子与虚空
安静的城堡 002
自在之物 014
什么是力 027

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用户评论
大约是在2020年读完的,忘了做标记。这真是一本很不错的科普书,起码对于我来说如此。作为研究粒子物理的专业人员,尤其是主要从事和强相互作用有关的领域,物质令人惊奇和迷人的部分作者做了很好的描述。
优秀,一流的科普书
m=E/c^2 爱因斯坦1905的伟大洞见
读过的量子物理科普里最清晰明了的一本。
【我们对物理实在的基本结构的理解“是一种‘理想’,我们离这个理想还很遥远。的确,与过去相比,我们离它的距离更远了,比我们祖先在一个世纪以前所认为的还要远的多”。】
202201 “物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动”、“质量是物质能量的度量”。前两年在《上帝》一书中被第一句话惊艳,这次在本书被第二句话惊艳。在我还沉浸在牛顿和爱因斯坦的恩怨中时,量子物理学已经研究到了人类的认知极限。原来高中课本里的质子中子又给拆开成了夸克,原来看似日常的质量的概念竟然到现在也没有统一的定论,或许是和场的纠缠,或许是刹车般的加速度。一部精简却又宏大的物理学史,没有点基础真的很难看懂。
很庆幸能生活在这科技发达的时代,让我们能比以往任何时候都更接近事物的本质。同时这也是一种悲哀,人们已没了古时盲信下的心灵寄托,却尚未知晓万物的终极解答。也许我们的归处就像那物质的可能解一样,只是一场如波般的幻梦。2020.8.13
阅读体验十分爽快,几乎一口气看完,险些熬夜也要读。
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