大国重器
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作者编者:知乎|责编:王瑜玲
出版社中国科学技术大学出版社
ISBN9787312054396
出版时间2022-07
版次1
装帧平装
开本16开
纸张胶版纸
页数384页
字数452千字
定价128元
货号SC:9787312054396
上书时间2024-10-31
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作者简介:
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主编推荐:
1.50 项覆盖前沿科技和国计民生的“国之重器”，满足读者对于我国近期新前沿科技全方位的了解
本书总结国家“十三五”科技创新成就展、国家重大科技基础设施，参考十八大以来科技成就，选取了我国近10年来50项具有代表性的科技成果，较全面地反映了国家在基础科学、前沿科技、经济民生、健康保障四个方面所取得的重大成就。大至宏观世界的天体运行、星系演化、宇宙起源，小至微观世界的基因编辑、粒子结构、量子调控，我国都走在当今世界科技发展的最前沿。
2.30余位一线科学家、工程师、科研人员，包括数项大科学装置的首席科学家、总工程师，从他们的视角深入浅出地解读重器的原理与应用、建设时间线和前沿科技研究进展
众多一线科研工作者严谨写作，使用问答的形式介绍每个重器的研制目的和过程。其中包括“张衡一号”卫星首席科学家申旭辉、JF-22超高速风洞项目负责人姜宗林、港珠澳大桥总设计师孟凡超、智能铸锻铣绿色复合制造机床首席科学家张海鸥等，还有多位参与锦屏地下实验室PandaX暗物质实验、“悟空号”数据分析、高海拔宇宙线观测站（LHAASO）实验数据物理分析的科学家等。
3.分享科学家故事，弘扬科学家精神，点燃青少年追梦的火焰
本书专门设置了“科学家故事”专栏，讲述了诺贝尔物理学奖获得者李政道在我国同步辐射光源的建设历程中发挥的重要作用；现任FAST总工程师姜鹏研究员与“FAST之父”南仁东之间不为人知的师徒情；空间站总师杨宏风雨30年铸就“天宫”梦的故事；中国风洞从钱学森、郭永怀先生为首的四代学者的传承与坚守，牢牢占据世界前沿的故事；以及获得2020年度国家科学技术优选奖的第四代核电技术开发灵魂人物王大中院士的侧写。
4.150幅特色手绘知识图解
本书通过绘制大量插图，帮助读者在理解制造重器的科学价值的同时，更好地欣赏重器之美。本书的图片绘制也得到各位作者的反复确认和修改，保障了科学性细节。
5.中国工程院院士万元熙、中国科学院院士周忠和院士一致推荐。知乎创始人、首席执行官周源作序推荐。
内容简介:
2011—2021年，我国重大科技基础设施建设水平不断提升，在重点科技前沿领域取得了一批具有世界影响力的原创成果。本书分为基础科学、前沿科技、经济助力与健康保障四篇，邀请30余位各领域一线科技工作者撰文，以问答形式，从科学家的视角为读者科普50项国之重器背后的基础科学知识，帮助读者了解其建造意义及应用前景，拉近读者与科技前沿的距离。本书以大量手绘图解为辅助，从整体和细节上全面展现重器之美，便于读者理解和欣赏。本书还收入同步辐射光源、“中国天眼”、中国空间站、高速风洞等重大项目的发展经历及团队侧写，由亲历者讲述重器研发背后的故事，深度挖掘我国几代科学家胸怀祖国、攻关创新、勇攀世界科学高峰的事迹，弘扬科学家精神。
摘要:
测量“中国温度”：极低温区基准级测温装置
2019年5月20日，国际计量大会表决决定，将7个国际单位制中基本物理量的单位均由自然常数定义。同年，中国科学院理化技术研究所-法国国家计量院低温计量科学与技术国际联合实验室正式成立。2020年，基准级测温装置成功研制，实现了新国际单位制（SI）框架下，在国际上率先实现了5～24.5K温区的热力学测量基准，测量准确度比国际很优结果提高了20%，测速提高了10倍以上，使我国在关键节点上占据了主动权。
什么是温度？如何度量温度？
我们都听过一句玩笑话：“有一种冷，叫作你妈觉得你冷。”—一对于温度的度量，各人有各人的标准，连科学上在相当长的时期内都没有统一的标准。为什么这么说呢?这要从温度的定义说起。
温度是一个热力学概念，它与分子平均平动动能 有关。温度描述的是组成物质的原子或分子的热运动的剧烈程度。分子蹦跶得越欢，温度就越高；反之，则越低。
具体来说，温度怎么计量呢？我们用水银温度计来做简单的说明。
我们生活中用得最广泛的温标叫作摄氏温标（符号℃），它定义一个大气压下，水的冰点温度为0℃，水的沸点温度为100℃。我们把水银温度计的0℃和100℃对应的液面高度确定下来，再将两者之间划分成100等份，每个等份对应1℃，就认为可以度量0到100℃之间的温度了。 在科学领域，往往采用SI认可的开式温标（由英国的开尔文勋爵提出，又叫作绝对温标，符号为K），它定义温度的起点0K为绝对零度，而把水的三相（气相、液相、固相）点温度定义为273.16K，其他温度根据这两点相应标定。通过这两种常用温标的定义，我们可以看出温度的度量依赖于一种物质——水。这就会引入一个问题——水的组成元素氢和氧都各自存在同位素，所以不同时间、空间的水可能由于同位素的区别，引起测量温度的偏差。这也就是前面我们说的，科学上对温度都没有绝对统一的标准。
那怎么办呢？只能重新定义温度。
基本物理单位重新定义意味着什么？
上面说的度量问题，其实不仅仅存在于温度的单位上。对于国际单位制中其他6个基本单位，问题也是一样的。比如，国际单位制定义的“千克”（符号为kg），原本是科学家们用铂铱合金制作了一个叫作“千克原器”的标准物体，它的质量无限接近于1kg，用来度量世界上其他物体的质量。后来，尽管千克原器被严密看管，但是它的质量还是发生了极其微小的变化。
假如开脑洞：如果千克原器被不小心摔掉了一块儿，按照定义，它的质量仍然是1Kg，但是宇宙中其他物质的质量都要发生变化。之所以存在这种尴尬的可能，是因为测量就是拿一些东西当“尺子”去度量别的物体。如果“尺子”本身可以变化，测量的结果就不够精准。
从“千克”的例子我们就可以理解，只要单位的定义基于具体的物体，就会因为这个物体本身情况的变化导致单位的定义不稳定。这种细微的不稳定对于我们买水果、买蔬菜、量体温没什么影响，甚至对于一般的工业生产也没什么影响。但是在十分精密的地方，比如电学测量、全球卫星定位系统（GPS）中对于“秒”的准确定义，或者一些和量子有关的研究等，单位标准的不确定性会带来很多障碍。
P2-4
目录:
序我们能为实现国家科技自主做些什么？/I
基础科学篇
01.测量“中国温度”：极低温区基准级测温装置/002
02.新一代“人造太阳”：全超导托卡马克核聚变实验装置/008
03.超级显微镜：中国散裂中子源/016
04.探测微观世界的眼睛：高能同步辐射光源/024
科学家故事：我国同步辐射光源的建设历程/030
05.突破“水窗”：上海软X射线自由电子激光装置/032
06.照亮微观世界的闪光灯：大连极紫外相干光源/040
07.“火眼金睛”的暗物质粒子探测卫星：“悟空”号/046
08.开启“超高能伽马天文学”时代：高海拔宇宙线观测站/054
09.世界上最深的实验室：锦屏地下实验室/060
10.遨游太空，探索特别宇宙：“慧眼”卫星/066
11.迈出中国空间引力波探测的第一步：“太极一号”卫星/072
12.观测宇宙的超级利器：“中国天眼”/078
科学家故事：我与“老南”/086
13.预报地球系统的未来：地球系统数值模拟装置/090
14.空间环境的全面监测：子午工程/100
前沿科技篇
15.中国量子计算机的再次突破：“九章二号”和“祖冲之二号”/108
16.祖国的高光时刻：“墨子号”量子卫星/114
17.突破衍射极限：超分辨光刻装备/122
18.中国芯片设计能力的提升：“天机芯”类脑芯片/128
19.从航天大国到航天强国的升级之路：“长征五号”系列运载火箭/136
20.五星红旗点亮星空：中国空间站/142
科学家故事：空间站总设计师是怎样炼成的/149<
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