探究物理:遨游电子王国

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具体描述

《探究物理》共五册,分别是《挑战万有引力》、《遨游电子王国》、《解译声波密码》、《驾驭原子世界》和《探索太空奥秘》。本丛书深入浅出地点出了力学、电学、光学、声学、原子物理学、天体物理学、环境物理学的重点与精髓,是青少年学习和了解最新科技知识的良师益友。书中提出的一些悬而未决的疑难问题必将激发出青少年探索物理奥妙的热情与浓厚兴趣。
宇宙边陲的奥秘:星际航行与失落文明 作者: 艾拉·凡尔纳(笔名) 出版日期: 纪元历 378 年春 出版社: 银河拱卫社 图书编号: GALAXY-PRIME-0042 --- 内容提要: 本书并非一部关于传统物理学、电路原理或量子力学的教科书。它是一部横跨数个星系的史诗级探险日志,记录了“先行者号”远征队在人类文明边缘地带进行的为期二十年的艰苦航行与文明考古发现。我们的目光不再聚焦于实验室中的微观粒子,而是投向了宏大叙事下的宇宙尺度——那些被时间和空间遗忘的古老力量,以及挑战我们现有宇宙观的超级结构。 《宇宙边陲的奥秘》以第一人称的视角,详尽描绘了人类首次深入“静默区”(The Mute Zone)的惊心动魄过程。静默区,据称是早期星际文明衰亡的集中地,那里的空间结构扭曲,物质规律似乎与标准模型产生了微妙的偏离。本书的核心内容围绕着对一个被称为“织网者”(The Weavers)的失落文明遗迹的探索展开,这个文明的科技水平远超当代人类,却在数万年前神秘消亡。 第一部分:跨越虚空的航行 本书开篇详述了“先行者号”的建造哲学,它并非基于已知的推进原理,而是采用了基于理论“负引力场共振”的探索性引擎。作者用大量篇幅描述了航行中遇到的空间异常现象:例如“时间褶皱”——短暂的、局域化的时间加速或减速区域,以及“真空湍流”——在理论上应该完全空旷的星际介质中,却充斥着我们无法直接探测到的能量波动的现象。 我们详尽记录了如何利用超光速跳跃(Hyperspace Jumps)来规避已知的宇宙危险,并首次绘制了银河系旋臂外围一片尚未被任何已知文明涉足的“光幔区”的粗略星图。船员们必须不断调整感应阵列,以应对那些不符合标准电磁学预测的信号干扰。在这一部分,重点不在于计算电子的运动轨迹,而在于理解恒星尺度的能量场如何影响飞船的结构稳定性和乘员的心理状态。 第二部分:织网者的遗迹与非欧几何的建筑 “先行者号”最终抵达的目标是一颗被奇异能量云包裹的巨型人造天体——“方尖碑群落”。这里的建筑风格完全颠覆了人类对稳定性的认知。作者通过详细的草图和激光扫描数据,揭示了织网者文明所依赖的物理基础。 他们似乎掌握了对高维空间的直接操作能力。例如,书中详细描述了在一个被命名为“零点圣殿”的遗迹中,三维空间的概念完全失效。墙壁在观察者的角度不同时会显示出不同的拓扑结构,光线被引导进入一个无法用标准几何学解释的路径。我们发现,他们的“信息载体”并非存储在物质结构中,而是编码在空间自身的曲率变化里。 本书花费了大量篇幅来解析一个关键发现:“拓扑锚点”。这些锚点是分布在遗迹中的巨大装置,它们似乎在维持着该星系内某种异常的物理常数。当我们的工程团队试图对其中一个锚点进行初步分析时,引发了一场短暂的、局部化的引力逆转,差点导致整个探索小队被吸入一个微型黑洞(其形成机制与标准史瓦西黑洞模型存在显著差异)。 第三部分:能量的本质与文明的消亡 本书的高潮部分是对织网者文明为何衰亡的探究。我们没有找到战争的痕迹,没有瘟疫的证据,只有一种缓慢而彻底的“能量枯竭”。 通过解读残存的能源核心——一个巨大的、悬浮在虚空中的“熵减发生器”——我们推断,织网者文明试图超越宇宙的自然热力学定律。他们似乎成功地在局部地区实现了负熵流,创造了近乎永恒的能量循环。然而,这种逆天而行的做法,最终导致了他们所处宇宙子区域的“维度剥离”。 书中详细记录了我们观测到的现象:一个完整的星系,在极短的时间内,其物质结构似乎被“抽离”了某个维度,留下的只是一片纯粹的、无法被任何已知粒子或波段探测到的虚空。这并非爆炸或坍缩,而是一种“存在性的移除”。作者在此部分提出了一个大胆的假设:某些宇宙级别的“物理禁令”一旦被触犯,后果将是文明层面的彻底抹除,其影响远超任何已知的伽马射线暴或超新星爆发。 本书特色: 本书包含大量由实地考察绘制的、基于非标准坐标系的星图和建筑剖面图。它挑战了当代物理学对“统一场论”的追求,暗示了宇宙中存在着比引力、电磁力、强核力与弱核力更为根本,也更为危险的“结构性力量”。对于那些对星际考古、超维理论以及宇宙的终极限制感到好奇的读者而言,《宇宙边陲的奥秘》提供了一扇通往未知深渊的窗口。它不是关于如何点亮一个灯泡,而是关于一个文明是如何熄灭整个恒星系的。 --- 读者群体建议: 星际历史学家、高级宇宙社会学研究者、拓扑几何爱好者,以及所有对“我们为何存在”这一宏大命题感到困惑的探险家。 注意: 本书内容基于远征队的原始数据和理论推演,部分结论尚未被标准科学界完全证实,具有高度的推测性质,请谨慎阅读。请勿尝试复制书中描述的任何能量场实验。

著者信息

推荐者简介

王惠亮


  现职:国立高雄师范大学生物科技系教授兼副校长
  经历:国立高雄师范大学生物科技系系主任、总务长、教务长
  学历:美国康乃尔大学博士
  专长:分子生物、遗传工程、生物农药

图书目录

推荐序/王惠亮
推荐序/苏明俊
前言

电子
卡尔逊和他发明的静电影印机
显微镜下的电子王国
多功能半导体
电子显微镜正酝酿着新突破
怒发冲冠
贝尔和他的电话
手机可能增加患脑癌风险吗?
神祕的「损伤电流」
静默与佯动
电波引来的导弹
电子「雪崩」
电子间谍
电子罪犯与电子侦破
惊心动魄的电子战
广播应征入伍
高速度的载客电梯
发明电灯的故事
备受青睐的光电牙刷
从寒暑表到电子体温计
挽救病人生命的起搏器
思想也是一种电波
神奇的超低温世界
指纹鑑定仪和它的对手
从电子母鸡孵小鸡说起
电子动物显神通
电子侦查员跟踪濒危野生动物
奇特的电子蛙眼
电子警犬
从机器人当上了守门员说起
电脑算命是骗人的
把贾宝玉、林黛玉存进电子档案
电脑能够改变战争的面貌
使用电脑的忧患
多媒体技术与互联网路
备受欢迎的微波炉
鲜为人知的电火箭

电磁
魔鬼石头
备受关注的驻极体
自学成材的电磁学家
地震治好了腱鞘囊肿
无形的杀手
人与磁
鸽子参军
电子译电员
鱼能放电的祕密
耐人寻味的生物电
从泰勒斯的发现说起
柠檬电钟
可利用的微生物新能源
五彩缤纷的电光源
能源
向大海要油
从钱塘江潮看潮汐发电
海浪和洋流发电
重新估价风力能源
太阳能飞行器
太阳能汽车越跑越快
打捞落海的太阳能
太阳能电池的昨天、今天和明天
电池大家庭
导电塑胶
潜力无穷的中国地热资源
地热之花--干热岩
能有效利用化石燃料的磁流体发电
21世纪的重要能源─重油
未来的能源,地球环保的救星--氢

光也是电磁波
能创造奇蹟,也能惹麻烦
捕捉光的故事
变幻无穷的海水颜色
晶莹夺目的水下「灯会」
车胤夜读借萤光
夜眼--光增强器
多功能的红外线
明察秋毫的高空「侦查兵」
忠于职守的「哨兵」
夜视器材大展鸿图
响尾蛇与红外导引装置
引诱杀虫
巡天察地的遥测卫星
光纤通讯前程似锦
雷射和肖洛
价值连城的珠宝不翼而飞
奇妙神通的雷射雷达
厉害的雷射武器
雷射武器的分类及其特性
给炸弹装上人造眼
雷射美容及其他
用雷射在心脏上打孔
雷射除污与打捞回收
雷射在农业上也具备多功能
光也污染环境
关于避雷针形状的争议
短暂的闪电
航空与航太杀手--雷电
雷电将象征着光明与希望
光子肥料
太阳光帆

图书序言

推荐序
  
  生长在一个知识爆炸的时代,我们每天甚至每分每秒都被新的资讯冲击着,有时根本还来不及接收,这些新讯在转眼间已成为旧闻;随着科技产业的日新月异,新颖的科技产品也是不断地推陈出新。我们每天几乎都是透过手上的3C产品,将所有的资讯及知识「滑」到眼前,但不论内容是什么,我们总是用不超过五秒钟的时间,伸出手指毫不留情地将它滑开,因为后头还有数不尽的新讯等着我们去看,没有时间─仔细阅览,深怕一个不留神,就跟不上这个快速转变的世界。在我们汲汲营营求新求快的同时,似乎忘了抬头看看四周的世界、忘了与你身旁的人对话、更忘了伸出手去翻一本好书。
  
  放下手机,试着回想你有多久没有好好阅读一本书了呢?尤其是正处求学阶段的青少年们,陪伴你们成长、让你们获得知识的绝对不仅仅是那台电脑或那支手机,更多的是一本本放在书架上等着你去挖掘、去探索的知识宝库。身为教育者最担忧的莫过于看见莘莘学子们在3C世界里不断向下沉沦,每天紧盯着手上的萤幕,茶不思、饭不想,达到另一种「废寝忘食」的境界,而学业,早就被抛诸于脑后了。这难道能不令人忧心忡忡吗?
  
  要改善这个在校园里已逐渐蔓延扩散的现象,必须从根本的基础做起。首要的关键就是让青少年重拾对阅读的兴趣,进而将阅读视为一种生活态度,自然而然地在生活中养成阅读的好习惯。「阅读」是须要培养的。能够引起阅读动机,让青少年主动伸手翻书是极为重要的第一步,然而要让莘莘学子跨出艰难的这一步,书籍内容是否具有吸引力是相当关键的。当然,能从阅读中汲取知识、增广见闻、丰富人生色彩,才是阅读最大的乐趣与助益。在此,要郑重向各位学子们推荐「青少年科普丛书」系列书籍,是专为中小学生打造的优良读物,目前的出版品有《科学揭祕动物世界》、《探究物理》等套书。
  
  《科学揭祕动物世界》分为无嵴椎类、海洋类、鱼类、两栖爬行类、鸟类、哺乳类等六册,每册皆有数十个主题,每个主题的篇幅精炼,并针对主题附上优美的照片,深刻读者们的印象,让读者不仅能从文字认识动物,还可由照片看见动物之美。书中除了介绍生活中常见的动物之外,还要带领大家认识稀有罕见甚至濒临灭绝的动物,让我们能够更加珍惜与爱护这片土地,好让这些动物能无忧无虑地生存下去。此书最特别之处在于描写了若干动物的小故事,为平凡的文字增添了生动有趣的色彩,也提升了对读者的吸引力。
  
  《探究物理》分为挑战万有引力、遨游电子王国、解译声波密码、驾驭原子世界、探索太空奥祕等五册,汇集多元的物理现象,借由一则则小故事,介绍力学、电学、声学、原子学及天文学等等的学科知识,其中也包含在全球广为讨论并饱受争议的「核能」应用,使读者懂得学思并重,思考物理学发展带给人类的利弊得失,进而探究其未来趋势,让物理学为人类生活带来更多更广的助益。
  
  来吧!让我们一同阅读「青少年科普丛书」,揭开科学的神祕面纱,探索其中的奥妙,一定能让你感受阅读的乐趣,并且获益良多。
  
  王惠亮

图书试读

多功能半导体
 
一提起半导体,人们自然会想到导体、绝缘体。导体就是能够让电流通过的物质,像铜、银、铁等金属材料都是良好的导体。而绝缘体是不能够使电流通过的物质,像玻璃、橡胶、陶瓷等就是大家较为熟悉的绝缘体。半导体是相对导体和绝缘体而言的,人们通常把导电程度介于导体和绝缘体之间的物质称为「半导体」。
 
目前,科学家已经发现具有半导体性质的物质有锗、硅、砷化镓、磷化镓、磷砷镓、锑化铟、硫化镉、碲镉汞、钛酸钡、碲化铋等。另外,还发现一些有机化合物也具有半导体的性质。科学家还研究生产出了具有半导体性质的玻璃、陶瓷等等。科学家为了研究的方便,又把这些半导体材料分门别类。一般来讲,由一种元素组成的半导体材料叫作「元素半导体」,像锗和硅就是元素半导体的典型代表;由两种以上的化学元素组成的半导体,叫作「化合物半导体」,最典型的要算是砷化镓、磷化镓和磷化铟了。

用户评价

评分

这是一本能够“唤醒”读者思考的科普书。作者在讲解过程中,非常注重与读者的互动,他不仅仅是讲述,更是在提问,在引导。他会时不时地抛出一些“如果……会怎么样?”的问题,让我们主动去推测电子可能采取的行为,然后再给出科学的解释。这种“探究式”的学习方式,比单方面接收信息要有效得多。例如,在讨论电子的自旋时,他并没有直接告诉我们电子有一个“自旋”的性质,而是通过比喻,比如电子像一个微型陀螺,会自己旋转,并且这个旋转方向是量化的,非此即彼。然后,他会进一步解释,这种自旋性质是如何影响磁性材料的,以及在磁共振成像等技术中的应用。让我印象深刻的是,作者在讲解“隧道效应”时,并没有仅仅停留在理论层面,而是举了扫描隧道显微镜的例子,让我们看到了科学家如何利用这种“穿墙而过”的电子,来观察单个原子。这种将抽象理论与具体应用相结合的方式,极大地增强了这本书的可读性和实用性。它让我们明白,物理学不仅仅是实验室里的公式,更是改变世界的强大力量。

评分

这本书的深度和广度都让我感到惊喜。它不仅仅停留在基础的原子模型,而是将读者引向了更复杂的电子现象,比如晶体管的工作原理,半导体中的载流子行为,以及超导现象的奥秘。作者并没有回避这些更具挑战性的内容,而是循序渐进地进行讲解,让读者在掌握了基本概念后,能够逐步深入。让我印象深刻的是,书中对“电子的量子隧穿”的解释,它涉及到量子力学中一个非常反直觉的概念,但作者却通过巧妙的比喻,让我们能够理解电子是如何“穿过”看似无法逾越的能量壁垒的。他用“在一条路线上,突然发现一条捷径,虽然这条捷径在经典力学中是不存在的”来形容,瞬间就让我体会到了量子世界的奇特性。这本书让我意识到,我们日常生活中的许多科技,比如激光、LED灯,甚至是最简单的电路,都离不开对这些深奥电子现象的理解。它让我对身边的一切都充满了新的好奇。

评分

这本书的语言风格非常独特,它既有科学的严谨,又不失文学的优美。作者在描述电子世界时,仿佛在描绘一幅幅壮丽的画卷。例如,他用“电子的舞蹈”来比喻电子在原子轨道上的运动,用“微观世界的舞台”来形容量子力学中的各种现象。这种诗意的语言,让原本可能枯燥的物理概念变得生动有趣。让我印象深刻的是,书中对“能级”的描述,它不是一个连续的平台,而是像楼梯一样,电子只能在特定的台阶上停留,不能悬空。这种形象的比喻,瞬间让我理解了原子光谱的产生原理。而且,作者在讲解过程中,会穿插一些科学家的轶事和发现过程的细节,这让我感觉不仅仅是在学习物理知识,更是在了解科学史,了解那些伟大灵魂是如何在探索未知中前行的。他讲述了普朗克如何小心翼翼地提出能量量子化的概念,以及爱因斯坦如何对此感到不安,这些细节都让科学的进程变得更加立体和鲜活。这本书让我感受到,科学的探索本身,就是一场充满挑战和惊喜的艺术创作。

评分

这本书的封面设计就足够吸引人,那深邃的蓝色背景,点缀着跃动的电子符号和星辰大海般的浩瀚感,仿佛预示着一场关于微观世界奥秘的奇妙旅程。拿到手里,沉甸甸的纸张触感,书脊处精心设计的烫金字体,都透露着制作的用心。我迫不及待地翻开第一页,就被开篇那段关于“电子”的引入深深吸引。它没有一开始就抛出晦涩难懂的专业术语,而是从我们身边最熟悉的事物入手,比如闪烁的灯泡,流动的电流,再到手机屏幕上跳跃的像素,甚至是构成我们身体的原子。作者巧妙地将这些看似寻常的现象,与电子的运动联系起来,勾勒出一幅宏大的图景。阅读过程中,我仿佛置身于一个巨大的电子王国,跟随作者的脚步,穿梭于原子核的周围,观察电子如同勤劳的信使,在不同的轨道上奔波,传递着能量和信息。书中对量子力学的一些基本概念,比如波粒二象性,也进行了生动形象的解读,通过一系列有趣的类比,让我这个非物理专业人士也能窥见其精妙之处。特别是关于电子云的描绘,它不是一个清晰的点,而是一个模糊的概率区域,这种“不确定性”反而让我对微观世界的奇特产生了更深的敬畏。我想,对于任何对科学充满好奇心的人来说,这本书都是一次绝佳的启蒙。它不是枯燥的教科书,而是一部引人入胜的科幻史诗,只不过,它的素材来源于最真实、最本质的物理定律。

评分

这本书的叙事风格,与其说是一本科普读物,不如说是一场引人入胜的探险记。作者仿佛是一位经验丰富的向导,带着我们深入电子世界的未知领域。他没有直接灌输知识,而是通过层层递进的疑问和启发,引导读者主动去思考,去发现。一开始,他会抛出一个看似简单的问题,比如“为什么电子会围绕原子核转动?”,然后,他不会立刻给出答案,而是带领我们回顾历史,从早期科学家们对原子结构的猜想,到卢瑟福的α粒子散射实验,再到玻尔的原子模型,一步步揭示我们今天对电子轨道的理解是如何建立起来的。这种“追溯”的过程,不仅展现了科学发展的曲折与伟大,也让我们更加珍惜当下所学的知识。书中对“量子跃迁”的描述,尤其令人印象深刻。它不像我们想象中那样平滑的运动,而是一种“瞬时”的跳跃,电子从一个能级突然出现在另一个能级,中间的过程是不可见的。作者用“瞬间蒸发又瞬间出现”这样的词语来形容,虽然形象,却也让我们感受到其中的神秘和非直观性。这让我重新审视了那些看似理所当然的物理现象,原来背后隐藏着如此颠覆我们日常经验的规律。而且,作者在讲解过程中,并没有回避一些“反常识”的结论,反而将其作为重点来讨论,这正是这本书的魅力所在,它挑战我们固有的认知,打开新的思维空间。

评分

这本书的写作风格非常“接地气”,它能够将那些高深的物理概念,用最通俗易懂的语言表达出来。作者在讲解电子的行为时,并没有使用过于专业化的术语,而是尽量使用我们日常生活中能够理解的词汇。例如,他用“电子就像勤劳的小工匠,在不同的轨道上忙碌地工作”来形容电子的运动。让我印象深刻的是,书中对“量子态的叠加”的解释。他并没有直接抛出“薛定谔的猫”这样的哲学思考,而是从更基础的电子本身出发,比如一个电子可以同时处于自旋向上和自旋向下的状态,就像一枚硬币在空中旋转,既不是正面也不是反面,而是一种“既是正面又是反面”的叠加状态。这种从具体到抽象,再从抽象回到具体的讲解方式,让复杂的概念变得容易理解。这本书让我感觉到,物理学并非高不可攀,它就在我们身边,只是需要一个好的向导来引导我们去发现。

评分

这本书最大的亮点在于其“可视化”的讲解方式。作者深谙如何将抽象的物理概念转化为读者能够想象的画面。他会用大量的类比,比如将电子比作一颗微小的行星,绕着原子核公转,但又会强调这种比喻的局限性,因为电子更像是一团“概率云”。让我印象最深刻的是,他在解释“泡利不相容原理”时,用了一个非常贴切的比喻:每个座位只能坐一个人,或者说,两个全同的费米子,不能同时处于同一个量子态。这个简单的类比,却瞬间点亮了我对微观世界粒子行为的理解。书中还使用了大量的图示,虽然我没有看到书的内页,但从封面的设计风格,我能够想象到,这些图示一定是非常精美且富有信息量的,它们能够直观地展示电子的运动轨迹、能级结构,甚至是量子态的叠加。这种“眼见为实”的学习方式,对于我这样的读者来说,是极大的帮助。它让我不再被冰冷的公式所困扰,而是能够通过视觉化的语言,去感受电子世界的奇妙。

评分

我一直对微观世界的运作充满好奇,而这本书无疑满足了我这份渴望。作者在构建“电子王国”的体系时,采用了极其巧妙的组织方式。他并没有按照时间顺序来介绍,而是根据电子在不同尺度、不同状态下的表现来划分章节。例如,有的章节专门探讨自由电子在导电过程中的作用,让我们理解了金属导电的本质;有的章节则深入到半导体材料内部,解释了电子的“能带理论”,为我们揭示了现代电子工业为何能如此蓬勃发展。让我尤为赞叹的是,作者在讲解“量子纠缠”这一前沿概念时,竟然用到了“心灵感应”的比喻,虽然知道这只是一个类比,但确实瞬间拉近了我与这个抽象概念的距离。他没有刻意去回避那些“奇特的”量子现象,反而将其作为吸引读者深入了解的“钩子”。阅读过程中,我时不时会停下来,回想现实生活中哪些现象可能与电子的这些奇特行为有关,比如手机信号的传输,激光的原理,甚至是我们看到的彩色显示屏,背后都离不开电子的精密运作。这本书让我意识到,我们习以为常的现代科技,其根基都深深地扎在对电子世界的探索之中。

评分

这本书最让我着迷的是它所展现的“秩序与混沌”的和谐统一。在电子的世界里,我们既能看到遵循严密规则的量子力学定律,又能感受到那种似乎难以捉摸的概率性和不确定性。作者在讲解“不确定性原理”时,并没有将其描述为一种“缺陷”,而是将其视为微观世界固有的一种性质。他用“我们永远无法同时精确地知道一个电子的位置和它的动量,就像你想抓住一阵风,你抓住了它的形状,却无法知道它下一秒会吹向何方”来形容。这种描述,让我对微观世界的认识有了颠覆性的改变。它不是一个完全可预测的世界,但又并非毫无规律可言。这种“看似矛盾”的统一,恰恰是电子世界最迷人的地方。这本书让我开始用一种全新的视角去审视我们所处的世界,原来,我们以为的“确定”,可能只是宏观尺度的表现,而在微观层面,有着更加深邃和奇妙的法则在运作。

评分

这本书的结构设计非常合理,它循序渐进地带领读者进入电子世界的深处。从最基础的原子结构,到电子的运动规律,再到电子在不同物质中的行为,最后甚至涉及到一些前沿的量子信息技术。这种层层递进的结构,让读者在学习过程中不会感到迷茫。我特别欣赏的是,作者在每个章节的结尾,都会进行一个简要的总结,并且会留下一些引导性的问题,鼓励读者进一步思考。例如,在讲解了半导体材料的能带理论后,他可能会问:“如果我们能够精确地控制电子的能级,我们还能实现哪些更神奇的功能?”这种“留白”的处理方式,让我对后续的学习充满了期待。这本书让我明白,科学的学习是一个不断探索和发现的过程,它不是终点,而是一个新的起点。

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