一念非凡(科学巨擘是怎样炼成的)
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作者曹则贤
出版社外语教学与研究出版社有限责任公司
ISBN9787521333756
出版时间2021-09
装帧平装
开本32开
定价99元
货号11511099
上书时间2024-12-28
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作者简介
曹则贤，1966年生，中国科学院物理研究所研究员，博士生导师，编译著有《至美无相》、Thin Film Growth、《物理学咬文嚼字》四卷、《磅礴为一》、《惊艳一击》、《量子力学——少年版》、《相对论——少年版》、《云端脚下》等。
目录
001 作者序
006 阿基米德大喊"eureka"
010 留下负数的平方根
018 笛卡尔——苍蝇与坐标系
024 伽利略——从粗糙观察到精致定律
034 开普勒——行星运行定律与雪花模型
048 牛顿——二项式与苹果
058 哈密顿——刻在桥上的公式
066 欧拉——柯尼斯堡的桥
072 克利福德——怪异的加法与乘法
078 波利亚——本老师不是变态
086 曼德尔布罗特——海岸线的长度
092 法拉第——气体的液化
098 麦克斯韦——鸡蛋的方程
104 麦克斯韦——位移电流
110 克劳修斯——伤人智商的熵
118 玻尔兹曼——不可以与不可几
124 伦琴——不明射线X
130 普朗克的常数
138 爱因斯坦——能量量子
146 外尔——长度不可以也改变吗？
154 诺特——对称性与守恒律
160 泡利——中性的小家伙
166 薛定谔——量子力学是本征值问题
174 狄拉克——自出机杼的因式分解
182 杨——你要识字
188 高傲的孤独
194 巴尔末老师的公式
200 夫琅合费——光带之上的暗线
204 本特利——给雪花照张相
210 平凡人的乐趣——二维点阵缩放对称性
217 后记
内容摘要
阿基米德大喊“eureka” 阿基米德，是古希腊时期西西里岛上的叙拉古人，故西方文献称其为“Archimedes of Syracuse”。阿基米德是个博学多识的人，属于标准的Dolymath（通才型学者），他是科学目前重要的数学家、物理学和天文学家。阿基米德精研算法与分析，曾使用无穷小的概念和穷竭法去严格证明几何定理。据说他能证明球体体积是等高等基底的柱体的2/3。对于一个学物理的人来说，物理的启蒙内容大概就是杠杆原理，而那是阿基米德总结出来的。杠杆原理的发现，使得人们可以有意识地利用机械去做此前力所不能及的事情（图1）。流传过这样一句阿基米德的话：“给我一根足够长的杠杆和一个支点，我能撬动整个世界。”如果说有哪句话能诠释知识的力量，我优选这一句。 阿基米德是一个时刻都在思考着的智者。传说叙拉古的国王赫农（King Hiero II of Syracuse）要为寺庙献上一个金冠，为此拨付了纯金去打造。可是，国王赫农又怀疑金匠可能往里面掺了银子，于是把判断金冠里是否被掺了银子的难题交给了阿基米德。想想两千多年前社会的技术水平，又不可以损伤了金冠——这下可把阿基米德给难为坏了。愁思中的阿基米德要洗澡（古希腊的人们洗澡竟然是有澡盆的，也许是石头凿的）。阿基米德发现当他坐进澡盆后，澡盆里的水面上升了。若是盛满水的话，人坐进去会让许多水溢出来。溢出来的水所占的体积是可以测量的——只要看看人起身后澡盆里还剩多少水就行了。阿基米德于是有了判定金冠里是否掺入银子的办法了：“找来同金冠等重的纯金块，将纯金块和金冠分别放入盛满水的桶中，看它们各自排出的水的体积。无差别，金冠是纯金的；若金冠的体积大，那是掺了银了。”想到了这一点的阿基米德太兴奋了，据说他大叫着“εüpηka”就窜到了街上（图2）。希腊语“εüpηka”，英文转写为“eureka”，发音为“尤里卡”，是“我找到了”的意思。阿基米德做出发现时的狂喜行为，西方人如今依然津津乐道，他们把那个状态描述为“in maximum state of excitementand，unfortunately, in minimum state of clothing（喜至极而衣至少之态）”，倒也形象。阿基米德的这一发现，后来被上升为浮力原理。 阿基米德在发现浮力原理及其在化学分析中的应用那一时刻大喊的“eureka”，成了重大科学进展的崇高符号。欧洲开展过以“eureka”命名的重大科学研究计划，汉译为“尤里卡计划”。为自己的重大发现而欢欣鼓舞，觉得有必要喊出“eureka”的情景，后世出现过一次。1796年，当高斯证明了任何一个正整数可以写成三个或少于三个的三角数*之和时，他在餐巾上写下了公式N=△+△+△，并郑重地写下了“eureka!”其它的值得写下“eureka”的重大发现的例子就没听说过了。当爱因斯坦历经八年切磋磨砺终于找到引力的场方程时，按说他是有资格写下“eureka ’的，但他没有那么做。 阿基米德的发现，可算是人类进行材料化学分析之努力的开始。材料的化学分析，如今已经进入了第四层境界。阿基米德本人的发现所代表的是层次，它需要回答的是一种材料是否包含某种元素的问题，比如王冠里到底是否掺入了银子。第二层境界要回答一种材料中不同元素所占比例的多少。就国王赫农的王冠而论，掺入1％的银和掺入10%的银显然有程度上的差别。而到了第三个层次则不仅要回答各种元素所占比例的多少——具体某种元素到底是如何分布的才是决定材料性质的关键。一般来说，一块材料其表面附近的元素分布同其内部的元素分布是不同的，这即是所谓的偏析现象。即便是在材料的内部，一定比例的两种元素也可以在不同的尺度上表现出不均匀来。比如，两种金属的合金可能是原子层面上均匀的，也可能是纳米团簇层面上均匀的，这两种不同结构的材料，虽然组分相同，其性质可能有天壤之别。如今，材料化学分析已经来到了特定状态的化学（state-specific chemistry）的时代，人们不只是要知道材料包含哪些元素、各占多少比例、各种元素如何分布，而是要弄清楚参与化学过程（比如反应或催化）之原子所处的具体的电子态。说到底，化学过程首先是电子转移的过程，要理解化学过程必须理解参与过程的各个阶段上的电子所处的状态。有了这样的材料化学知识，才有了材料在原子层面上的设计与组装。这样伟大的事业，肇始于阿基米德坐入澡盆那一时刻的灵光一现。 希望某一天，你也有发现值得大喊一声“eureka”，至于是不是要不穿衣服就窜到大街上，哈，随你。 P7-9
主编推荐
一部科学史，就是不多的几位巨擘挥洒天才的历史。本书包含三十篇短文，其中前二十五篇大体上每篇介绍一位哲
学、数学或者物理学领域中的巨擘取得伟大成就时的某个非凡一念；第二十六篇谈论作为学者品格的高傲的孤独；
接下来的三篇分别讲述一位中学老师、一位工厂学徒和一位农民是如何凭借非凡一念影响了科学进展的；*后一篇
特别谈谈平凡人如何也能享受学习和参与科学创造的乐趣。本书在介绍一些伟大科学成就的同时，力求展示一些伟
大科学创造过程中的脚手架遗迹，努力让读者们也能一窥科学创造的门径。
精彩内容
本书向读者介绍那些科学巨擘们成就其科学地位的非凡一念，包含30篇短文，其中前25篇大体上每篇介绍一位科学巨擘取得伟大成就时的某个非凡一念；第26篇谈论作为学者品格的高傲的孤独——寂寞中沉思的人才能瞥到黑暗中最微弱的亮光；接下来的三篇分别讲述一位中学老师、一位工厂学徒和一位农民是如何凭借一个非凡念头影响了科学的；最后一篇特别谈谈平凡人如何也能享受学习和参与科学创造的乐趣。
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