【牛津通識課10】元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表 (電子書)

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艾瑞克‧希瑞
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具体描述

什麼是元素週期表?
這份最廣為人知的科學圖表從何而來?
表上的元素是如何發現?怎麼命名?什麼樣子?
這些排列又代表什麼?
週期表問世後,百年來出現了上千種形式,
包括螺旋、同心圓、樹狀等等,
為什麼這麼多種?是否有最理想的版本?
關於元素,又有哪些最新發現?
 
打開牛津大學出版社最受歡迎通識讀本,
用最簡明的方式了解科學史上最重要的圖表。
 
  元素週期表,
  是所有人最熟悉的一張科學圖表,
  它是化學研究的核心,也是人類掌握化學知識的重要工具。
  週期表不僅幫助科學家不斷發現新元素,
  使元素得到合理的分類,奠定了近代原子理論的重要基礎,
  也讓我們得以預測元素的化學與物理性質,
  以及可能的結合方式,成為現代各種科技突破的關鍵指引。
 
  這張影響人類科學進展的重要圖表從何而來?
  表上這些元素是怎麼被發現的?它們是什麼樣子?
  科學家是如何找到元素之間存在的規律性與週期性?
  什麼決定了元素在表上的順序?
  哪些新技術被用來尋找空缺的元素?
  相對論與量子力學又在哪些層面上影響週期系統?
 
  本書簡要介紹元素的發現與分類、週期系統的建立與演變,
  以及相關的重要科學家與軼事,
  並收錄了包括1871年門得列夫發表的第一版等多種具代表性的週期表版本,
  也討論一百五十多年來出現了近千種週期表,是否有最理想的版本?
 
  透過本書,
  你將全面認識週期表的重要性,
  了解週期表不僅是枯燥的背誦,
  還蘊藏了豐富的價值與無限的可能性。
 
  【你是知識控嗎?關於牛津通識課】
  用最簡明直白的方式,了解現代人最需要知道的大問題。
 
  牛津通識課(Very Short Introductions,簡稱VSI)是英國牛津大學出版社(Oxford University Press)的系列叢書,秉持「為所有讀者提供一個可讀性強且包羅萬千的工具書圖書館」的信念,於1995年首次推出,多年來已出版近700本讀物,內容涉及歷史、神學、藝術、哲學、文學、醫學、自然科學、政治等數十多種領域。每一本書對應一個主題,由該領域公認的專家撰寫,篇幅簡潔精煉,並提供進一步深度閱讀的建議,確保讀者讀完後能建立該主題的專業級知識框架。
 
好評推薦
 
  自門得列夫發表週期表後,一百五十多年來有許多人撰文介紹化學領域中最具代表性的系統。然而,唯有艾瑞克‧希瑞能以如此簡明扼要的方式,介紹元素週期表的來源、意義與最新發展。──菲力普•鮑爾(Philip Ball),《自然》(Nature)雜誌編輯、英國科普作家
好的,这里为您提供一份图书简介,该图书的名称为《牛津通識課10:元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表》,但此简介将不包含该书的任何具体内容,而是侧重于介绍一个与元素周期表主题相关、但内容完全不同的领域或书籍类型。 --- 【图书简介】 书名:《古羅馬工程學的非凡遺產:從渡槽到萬神殿的實用智慧》 導言:重塑理解,看見歷史的脈動 人類文明的發展,離不開對物質世界的深刻理解與有效利用。當我們回溯歷史長河,總有一些時代與文明,以其卓越的實用智慧,留下了令人驚歎的印記。羅馬帝國,這個橫跨歐亞非的龐大實體,其留給世界的,不僅僅是法律與軍事體系,更是一套建立在實踐經驗與幾何學基礎上的宏偉工程技術。 本書《古羅馬工程學的非凡遺產:從渡槽到萬神殿的實用智慧》,旨在深入剖析羅馬人在材料科學、結構力學和城市規劃領域所達成的非凡成就。我們將拋開標準教科書中對化學元素或抽象理論的探討,轉而聚焦於古羅馬工程師們如何運用當時有限的知識體系,去建造那些至今仍屹立不搖的宏偉建築。 第一部:奠基之石——羅馬材料學的實用主義 在現代科學尚未將物質分解為原子或次原子層級的時代,羅馬人卻以驚人的直覺和數百年的試錯經驗,掌握了「混凝土」的奧秘。本書將詳細探討羅馬混凝土(Opus Caementicium)的配方及其卓越的耐久性。我們將分析他們如何利用火山灰(Pozzolana)、石灰和碎石,創造出能夠抵抗海水侵蝕、甚至在水下凝固的傑出複合材料。這種對特定礦物混合物特性的掌握,遠遠超越了單純的配比,它代表了一種深層次的、與在地環境深度結合的材料知識體系。 我們不會探討元素週期表上的各個單元如何構成這些材料,而是專注於工程實踐:他們如何選擇最佳的骨料?不同地區的火山灰有何特性差異?以及,這些材料在實際應用中,如鋪設道路或構建拱頂時所表現出的抗壓與抗拉強度。本書將展示,古羅馬人對“如何讓材料在特定壓力下持久工作”的理解,是一種基於宏觀觀察與長期驗證的實用科學。 第二部:水之脈動——渡槽系統的流體力學與城市生命線 羅馬的偉大,體現在其對城市供水的極致追求。數以百計的渡槽(Aqueducts)如動脈般為城市輸送潔淨水源,這不僅是工程奇蹟,更是社會穩定的基石。 在這一部分,我們將拆解渡槽的設計哲學。重點將放在坡度的精準計算上——如何在數十公里長的距離內,保持一個極為微小的、但必須持續的下降率(通常低於每公里兩米的梯度),以確保水流穩定卻不至於產生過大衝擊力。這需要對重力、摩擦係數以及通道結構有著極其細膩的現場掌控能力。 我們將考察那些著名的渡槽橋樑結構,分析其拱形設計如何有效分散巨大的靜載荷,並討論他們在管道鋪設中如何使用鉛管(Fistulae)和石材結構,以及在複雜地形中採用的潛水閥(Siphons)技術。這裡的重點是流體動力學的實踐應用,而非對流體組成的理論探討。我們關注的是水如何被引導、淨化與分配,從水源地到城市噴泉的整個旅程。 第三部:空間的征服——拱、穹頂與結構的穩定性 萬神殿(Pantheon)的巨大無筋混凝土穹頂,是古典建築學上的一個永恆謎題。本書將深入分析羅馬人如何通過結構設計來平衡巨大的頂部壓力,創造出如此宏偉的開放空間。 我們將詳細研究拱(Arch)和穹頂(Dome)的力學原理,闡釋這些結構如何將垂直載荷轉化為側向推力,並通過精確的結構佈局將其導向地基。羅馬人在澆築混凝土時,如何通過調整材料密度(例如在穹頂頂部使用更輕的火山浮石)來減輕自重,是本書著墨的重點。這是一種對結構應力的直觀掌握,是對力在空間中傳遞路徑的幾何學運用,而非基於彈性模量或原子間鍵結強度的現代分析。 此外,我們也將審視羅馬的道路系統(Via Romana),探討其多層結構設計如何確保在數百年使用中依然堅固耐用,抵抗季節性凍融與重載交通的侵蝕。 結論:工程倫理與實用智慧的永恆價值 《古羅馬工程學的非凡遺產》試圖引導讀者回到那個以實證為核心的時代,去欣賞那些不依賴複雜數學模型,卻能持續運作千年的實用智慧。這本書不僅是關於建築和基礎設施的歷史,更是關於人類如何通過觀察自然規律和堅持不懈的實踐,來塑造和改善他們所生活的物理世界。它提供了一種不同的視角來理解“知識的構成”——有時,最有效的知識恰恰來自於對眼前材料最精妙的運用。 本書適合歷史愛好者、土木工程學生以及所有對人類文明早期技術成就感興趣的讀者。它將證明,即使在最基礎的材料認知水平上,古人也能達到令人難以望其項背的工程高度。

著者信息

作者簡介
 
艾瑞克‧希瑞 Eric R. Scerri
 
  美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)化學系教授,主要研究領域為量子力學、科學史、科學哲學。於《科學人》(Scientific American)、《美國科學家》(American Scientist)、Cosmos等知名科學期刊上發表上百篇文章,著作包括A Tale of Seven Elements, A Tale of Seven Scientists and A New Philosophy of Science等等。
 
譯者簡介
 
胡訢諄
 
  英國愛丁堡大學翻譯研究所畢業。譯作包括《創傷清潔工:與死屍、腐屋、精神疾病交手,擁抱生命中的混亂失序》、《理想的告別:找尋我們的臨終之路》、《下一個家在何方?驅離,臥底社會學家的居住直擊報告》、《嘉年華的誕生:慶典、舞會、演唱會、運動會如何翻轉全世界》等。
 
  譯作指教:hsinchun.hu@gmail.com

图书目录


再版序
第一章 元素
第二章 現代的元素週期表
第三章 原子量、三元素組、普洛特
第四章 邁向元素週期表
第五章 俄羅斯天才:門得列夫
第六章 物理學入侵元素週期表
第七章 電子結構
第八章 量子力學
第九章 現代煉金術:從失蹤的元素到合成的元素
第十章 元素週期表的形式
致謝
延伸閱讀

图书序言

  • ISBN:9786267261385
  • EISBN:9786267261491
  • 規格:普通級 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 檔案格式:EPUB流動版型
  • 建議閱讀裝置:手機、平板
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:7.9MB

图书试读

 
  許多人曾撰文讚嘆元素週期表。這裡列舉幾個例子: 
 
  元素週期表是大自然的羅塞塔石碑(Rosetta stone)。對門外漢而言,那只是一百多個有號碼的格子,每格寫著一兩個字母,以一種奇怪的對稱排列。但是,對化學家而言,元素週期表透露物質的組織原則,也就是化學的組織原則。在根本的層次上,化學的一切都包含在元素週期表中。
 
  當然,這並不是說化學的一切都明顯來自元素週期表。絕非如此。但是元素週期表的結構反應元素的電子結構,因此反應其化學性質與表現。或許更恰當的說法是,化學的一切始於元素週期表。
 
  —魯迪.鮑姆(Rudy Baum),《化工新訊:元素特刊》(C&EN Special Issue on Elements)
 
  天文學家哈洛.沙普利(Harlow Shapley)寫道: 
 
  元素週期表可能是人類迄今構思過,用於彙整知識最簡潔有力的表。元素週期表之於物質的功用,就像地質年代表之於宇宙時間的功用。元素週期表的歷史就是人類在微觀宇宙中征服的故事。
 
  化學歷史學家羅伯特.希克斯(Robert Hicks)在網路播客(Podcast)上說: 
 
  所有科學之中,辨識度最高的圖表大概就是元素週期表。這張表已經變成我們的模範,說明原子和分子自行排列,創造我們所知的物質;在最細微的層次上,世界如何組織。縱觀歷史,元素週期表持續變化,添入新發現的元素,而被駁斥的,不是修正,就是移除。因此,元素週期表就像化學史的倉庫,為當今發展提供模版,亦是展望化學科學的基石……世界最基本的建構圖。
 
  這裡最後一個例子,是以論述「兩種文化」(two cultures)而著名的物理化學家C.P.斯諾(C. P. Snow):
 
  (學習元素週期表時)我頭一次看到,各式各樣、散亂無章的事實被收拾得有條有序。小時候無機化學鍋裡的大雜燴,竟然就在我的眼前自行對號入座—彷彿一座叢林搖身一變成了荷蘭花園。
 
  從上述的引言可知,元素週期表的非凡之處在於既簡潔又通曉,在科學界被視為真正的根本。元素週期表彷彿羅列所有物質的基本構成要件。而且多數人都知道元素週期表, 幾乎所有人,即使僅僅略微接觸過化學,學過的化學知識可能全都忘了,也會記得有那麼一張表。元素週期表幾乎就和水的化學式一樣為人所熟知,而且已經成為藝術家、廣告商,當然還有各類科學家的文化符號。
 
  元素週期表不僅僅是教授與學習化學的工具,它也反映了世界上事物的自然順序,而且就我們所知,甚至是在整個宇宙中的自然順序。元素在週期表上分族,排成直行,如果某個化學家或學生,認識任何一族之中的典型元素,例如鈉,他就會清楚同族元素的性質,例如鉀、銣、銫。
 
  更根本的是,從元素週期表固有的順序,可見原子結構更深層的知識,以及電子基本上在特定殼層與軌域包圍原子核。電子的排列位置回過頭來解釋元素週期表—廣義來說,為何鈉、鉀、銣等元素一開始會分在同一族。但更重要的是,理解元素週期表時,首先必須理解原子的結構知識,而這樣的知識已經運用到許多科學領域,先是於舊的量子理論有所貢獻,接著裨益量子理論更成熟的親戚—量子力學。量子力學這個知識體系持續作為物理學的基礎理論,不僅能夠解釋所有物質的表現,也能解釋各種形式的放射線,例如可見光、X射線、紫外線。
 
  與十九世紀多數的科學發現不同,元素週期表直至二十、二十一世紀,都未被後來的發現推翻。反而是後來的發現,尤其現代物理學,令元素週期表更趨完善,而且排除一些剩餘的異常。但其整體形式與有效程度,用於驗證這個知識系統的力道與深度,始終完好無缺。
 
  檢視元素週期表前,我們先考慮住在裡面的成員—元素。接著我們快速看看現代的元素週期表和某些元素週期表的變體,然後從第三章開始探討其歷史,說明當今的理解如何演變而來。

用户评价

评分

从内容深度来看,这本书在广度与深度之间找到了一个极佳的平衡点。它一方面保证了对基础知识的全面覆盖,确保了作为一本“通识课”教材的权威性;另一方面,它又没有回避那些最新和最前沿的研究进展。我特别留意了关于超重元素合成的介绍部分,那部分内容往往在普通读物中被简单带过,但在这里,作者详尽地描述了科学家们是如何挑战核稳定性的极限,以及这些新元素的潜在应用前景。这种与时俱进的态度,让这本书读起来充满了活力,而不是像一本尘封已久的工具书。此外,书中穿插的一些历史小故事——比如门捷列夫的灵感瞬间,或者某个关键实验的曲折过程——都为冰冷的化学知识注入了人情味。这些侧面的补充材料,极大地丰富了学习的维度,让读者能够将化学史、物理学和元素科学的发展脉络串联起来思考。

评分

这本书的封面设计确实很吸引人,那种深邃的蓝色调配上清晰的化学元素符号,立刻就能让人联想到科学的严谨与探索的乐趣。我一直觉得,像元素周期表这样看似枯燥的知识,如果能有一个好的视觉载体来呈现,学习起来的效率会大大提高。拿到这本书的电子版,我首先就被它的排版和插图风格所折服。它没有采用那种冷冰冰的教科书式图解,而是融入了许多现代设计感,使得那些复杂的原子结构和元素特性变得直观易懂。比如,它对于不同族元素的性质总结,不是简单的文字罗列,而是通过色彩编码和图标化的方式进行对比,即便是初次接触化学的朋友,也能迅速把握住核心概念。尤其是在介绍过渡金属的那几个章节,作者似乎花了大量心思去挖掘每种元素的“个性”,用生动的比喻来描述它们在日常生活和工业中的具体应用,让人在轻松愉快的阅读体验中,不知不觉地吸收了知识。这本书显然不仅仅是一本参考手册,更像是一本精心策划的科普读物,它成功地架起了一座连接复杂化学理论与大众理解的桥梁,非常适合希望系统性回顾或入门的读者。

评分

这本书最让我惊喜的地方,在于它对“复杂宇宙的简洁图表”这一主题的深入诠释。元素周期表本身就是科学史上最伟大的“信息压缩”工具之一,而这本书显然是将这种压缩的艺术推向了新的高度。它没有止步于介绍118种元素的基本信息,而是巧妙地将量子力学的基本原理融入到周期表的布局逻辑中。例如,在解释为什么某些元素会表现出特定的化学活性时,它会辅以简洁的三维模型或轨道图示,这些图示的复杂度控制得恰到好处——足够精确,但又不会让非专业读者望而却步。我感觉作者仿佛是一位高明的建筑师,他不仅展示了砖块(元素),更展示了支撑起整个宏伟建筑(宇宙规律)的结构蓝图。这种由宏观结构反推微观机制的叙事手法,使得学习过程不再是孤立地背诵数据,而是真正理解了自然界运行的底层逻辑,让人产生一种“原来如此”的顿悟感。

评分

阅读体验上,电子书的加载速度和交互设计是决定性的因素。幸运的是,这本《元素周期表:复杂宇宙的简结图表》在这些技术层面上表现出色。我特别欣赏它在跨章节链接和索引方面的处理。当你阅读到某一特定元素时,如果想快速跳转到它在周期表中的位置,或者想查看它与其他相关元素的比较,那些内置的超链接和快速跳转按钮都设计得非常流畅,极大地节省了翻阅查找的时间。对于像我这样需要时不时做学术研究或者备课的读者来说,这种高效的导航系统简直是福音。更别提那种细微之处的用心:比如高亮显示不同区带的元素(s区、p区、d区、f区)时,色彩的过渡自然且不刺眼,即使用长时间阅读,眼睛的疲劳感也控制在一个很低的水平。这表明制作方在用户体验的细节上投入了大量的精力,确保这份“图表”不仅是知识的载体,更是一个舒适的阅读界面。

评分

总的来说,这本书成功地将一个极具挑战性的主题——元素周期表的本质——转化成了一场视觉和智力上的盛宴。它不是那种塞满冗余文字、让人昏昏欲睡的教材,更像是一份精心策展的科学博物馆导览手册。我最欣赏的是它所营造出的那种探索的氛围:它鼓励读者去质疑、去关联、去想象。读完之后,我对于“我们从何而来,构成世界的基本单元是什么”这个问题,有了一种更加清晰和结构化的理解。对于任何希望提升自己科学素养,或者希望找到一本能激发对基础科学热情的读物的人来说,这本书的价值是毋庸置疑的。它不仅提供了知识,更重要的是,它提供了一套观察和理解物质世界的全新视角,这种思维工具的价值,远超出了书本本身的价格。

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