強力與弱力 破解宇宙深層的隱匿魔法 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[日] 大栗博司 著，逸寜 譯

圖書標籤:

• 宇宙學
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• 神秘學
• 量子力學
• 能量學
• 宇宙法則
• 隱匿知識
• 超自然
• 魔法

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115421128

版次：1

商品編碼：11922901

包裝：平裝

叢書名： 圖靈新知

開本：32開

齣版時間：2016-05-01

用紙：膠版紙

頁數：258

正文語種：中文

編輯推薦

日本人氣科普係列《超弦理論》第3部
觸摸自然的基本結構
重釋物質的存在意義

美國加州理工學院理論物理研究所所長，日本東京大學Kavli數學物理學聯閤宇宙研究機構研究主任 大栗博司 教授 科普力作
世界深層的微觀奇妙之旅 / 探秘質量之源與萬物存在 / 迫近自然深淵中的謎底

內容簡介

強力、弱力、電磁力、引力，源於宇宙之初的四種基本作用力構成並支配瞭我們世界。這四種力究竟如何形成並發揮作用？ 萬物存在的“質量”又源於何處？
本書以通俗易懂的語言解讀瞭強力與弱力以及基本粒子的相互作用機製，用推理小說的綫索追蹤與解謎方式介紹瞭微觀層麵下的奇妙世界以及自然的基本結構，能夠讓你以全新的視角麵對和反思宇宙、自然以及萬物的存在。

作者簡介

大栗博司
美國加州理工學院理論物理講席教授，理論物理研究所（burkeinstitute.caltech.edu）所長，日本東京大學Kavli數學物理學聯閤宇宙研究機構（Kavli IPMU）研究主任。東京大學理學博士，發現瞭量子場論與超弦理論的深層數學構造，其研究曾獲得美國數學學會大奬（2008年）、德國洪堡研究奬（2009年）、日本仁科紀念奬(2009年)、日本數學學會詹姆斯?西濛斯奬（2012年），《超弦理論：探究時間、空間及宇宙的本原》獲得2014年日本第30屆日本講談社科學齣版奬。著有前沿物理科普三部麯《引力是什麼》《強力與弱力》《超弦理論》，數學入門科普《用數學的語言看世界》等。

目錄

前　言　　11
1． 2012之夏——基本粒子物理學中曆史性的瞬間　　11
2． “人類，真瞭不起！”　　13
3． 作用於自然界的四種力　　17
4． 射綫和地震都涉及“弱力”　　19
5． 太陽可以緩慢燃燒也是沾瞭“弱力”的光　　24
6． 如果減少希格斯玻色子的數量，就能減肥嗎？　　26
7． 三兄弟為何性格迥異　　28
8． 未帶地圖的旅人創造齣的理論　　29
9． 用一綫研究者也在使用的“比喻”進行講解　　31
10． 圍繞真凶描繪人物關係圖　　33
第一章　　質量從何而來　　1
1． 牛頓的代錶作始於“質量”的定義　　4
2． 物質的質量是原子質量的總和　　7
3． 由於發現瞭太多的粒子，希臘字母已經不夠用瞭！　　9
4． 質子和中子的質量並非誇剋質量之和　　10
5． 物質質量的99%來自“強力”的能量　　13
6． 希格斯玻色子並非“萬物的質量之源”　　15
第二章　　“力”是一種改變的作用　　19
1． 既改變運動的狀態，又改變粒子的種類　　22
2． 磁鐵周圍的鐵砂、氣象圖……“場”是什麼　　24
3． “光既是波也是粒子”是怎麼迴事？　　27
4． 構成物質的“費米子”與傳遞力的“玻色子”　　32
5．希格斯玻色子的發現是存在“第五種力”的證據　　36
第三章　　距離越遠力越強——強力的奇妙性質　　39
1． 1932年轟動物理學界的兩大事件　　42
2． 青年科學傢的決心：“四麵楚歌，奮起直追！”　　44
3． 湯川秀樹預言瞭傳遞核力的新粒子　　47
4． 日本也建成瞭高能加速器　　49
5． 理論物理學傢無用武之地的“新粒子大豐收”時代 　　52
6． 誇剋是一種具有“反常性質”的基本粒子　　54
7． 湯川秀樹的π介子也是由兩個誇剋構成的　　58
8． “囚禁”在粒子內部的誇剋是如何被確認存在的　　61
9． 距離越遠強度越大的奇妙之力　　64
10． 當時的基本粒子理論完全不是強力的對手　　65
11． 黑暗時代的突破——楊-米爾斯理論　　67
12． 沒有質量的粒子？泡利先生的嚴厲質問　　70
13． 紅藍綠，強力可以改變誇剋的顔色？！　　73
14． 天纔霍夫特發現的“負號”的意義　　76
15． 後來全員都獲得瞭諾貝爾奬　　79
16． 自身也被囚禁的膠子　　82
第四章　　上帝是個左撇子——弱力的乖僻性質　　85
1． 強力與弱力的關係恰似“美女與野獸”　　88
2． 在原子核中能量守恒定律不成立？　　89
3． 期盼已久的中微子終於到來　　90
4． 每個年級各分三個班的六年製誇剋小學　　97
4． 弱力可以更換誇剋的“年級”　　98
5． 弱力也可以交換初中生和高中生　　100
6． 為什麼標準模型是六三三學製？　　101
7． 因沒有對稱性而無法使用楊-米爾斯理論　　103
8． “傳遞弱力的粒子具有質量”之謎　　105
9． 物理定律中本應沒有“左右之彆”……　　106
10． 震驚！竟然存在具有“左右之彆”的物理定律　　108
11． 通過花樣滑冰來瞭解基本粒子的自鏇　　113
12． 電子的兩種鏇轉狀態——順時針和逆時針　　114
13． 弱力隻作用於具有順時針自鏇的粒子！　　118
14． 即使電子和誇剋沒有質量也沒關係？！　　121
15． 關於弱力的3個謎題　　124
第五章　　單純的定律與復雜的現實
——魔法師南部陽一郎的“對稱性自發破缺”　　127
1． 自然界的任何角落都存在對稱性自發破缺　　129
2． 在超導物質的內部光會變重　　132
3． 俘虜青年南部陽一郎之心的BCS理論　　135
4． 在超導狀態中，電子的數量是不定的　　139
5．容易隨波逐流的人們聚集到體育館會怎麼樣？　　142
6． 如果光變重，那麼它除瞭橫波之外，還必須具有縱波　　148
7． 若對稱性發生破缺，就必然會齣現沒有質量的粒子　　153
8． “南部-戈德斯通玻色子”變身為光的縱波　　156
9． 應用於基本粒子理論的巨大飛躍　　158
10． 真空並非“什麼都沒有的空虛空間”　　160
11． 偉大理論物理學傢的3種類型：賢者、雜技師、魔法師　　163
第六章　　解開瞭希格斯玻色子的魔法！　　167
1． 如何組閤超導理論與狹義相對論　　170
2． 隻要為對稱性破缺附加新的“場”就可以瞭　　172
3． 希格斯場應該用於弱力和電磁力！　　173
4． 連希格斯本人都沒有想到的大膽轉變　　175
5． 溫伯格的靈感乍現也解決瞭剩餘的兩個謎題　　178
6． 宇宙誕生之後的1/1036秒所發生的事情　　180
7． 希格斯為什麼討厭“糖稀”　　182
8． 其實希格斯場對質量的起源沒有做齣任何解釋　　184
9． 希格斯玻色子是如何誕生的　　188
10．希格斯玻色子並非“上帝粒子”　　193
11． 那麼，獲得諾貝爾奬的將會是誰呢？　　196
第七章　　完成標準模型的CERN之力　　203
1． 讓青蛙變王子的“霍夫特之吻”　　206
2． CERN通過發現Z玻色子，在與美國的比賽中扳迴一局　　207
3． 費米子是由美國發現的，玻色子是由歐洲發現的？　　210
4． 為什麼需要如此巨大的加速器？　　215
5． 使質子加速到光速的99．999999%　　217
6．實驗獲得首次成功9日後齣現的慘烈事故　　219
7． “174萬次中偶然齣現1次”的現象叫作“發現”　　222
8．新粒子真的是希格斯玻色子嗎？　　228
9． 人類智慧的頂級傑作——標準模型理論　　229
終　章　　僅占5%　　233
1． 標準模型的結構類似於多次擴建改造的溫泉旅館　　235
2． 相對論仿佛美國金門大橋，而標準模型則像日本新宿車站　　237
3． 宇宙的暗能量與暗物質之謎　　241
4． 超對稱性模型中存在五種希格斯玻色子　　242
5． 一直被人抱怨“毫無用處”的科學傢們　　245
6． 技術革新的目的並非戰爭而是和平　　248
7． 科學所帶來的驚喜與文學、音樂、美術帶來的是等價的　　251
後　記　　255

前言/序言

《強力與弱力：破解宇宙深層的隱匿魔法》—— 探索現實的邊界，揭示物質的真諦 在我們習以為常的宏大宇宙敘事中，我們常常聚焦於那些可見、可觸、可測的星辰大海，以及支配它們的引力、電磁力等宏觀力量。然而，在物質世界的最小尺度上，存在著一套截然不同卻又無比關鍵的“規則”，它們如同看不見的絲綫，編織著原子核的穩定，決定著元素的轉化，驅動著宇宙中最基本、最活躍的現象。這套規則，正是本書《強力與弱力：破解宇宙深層的隱匿魔法》所要深入剖析的焦點——那些支配粒子世界的“強力”與“弱力”。 本書並非一本單純的物理學教科書，而是一次引人入勝的探索之旅，旨在帶領讀者穿越粒子物理學的迷人領域，窺探宇宙最深邃的奧秘。作者以一種兼具學術嚴謹與文學想象的方式，將那些抽象的概念具象化，讓讀者能夠理解並感受到這兩種基本力在我們所處世界中的深刻影響。 強力：粘閤萬物的宇宙膠水 想象一下，一個原子核，其內部擠滿瞭質子和中子。質子帶正電，同性相斥，理論上應該瞬間分崩離析。是什麼將它們緊密地“粘閤”在一起，維持著原子的穩定？答案就是“強力”。這本書將帶領你深入探究強力的本質，揭示它如何超越瞭電磁力的排斥，成為原子核最強大的“粘閤劑”。 我們將從誇剋和膠子的基本粒子視角齣發，理解強力是如何通過交換膠子來實現的。作者會細緻地闡釋“漸近自由”這一令人著迷的特性——在極近的距離，強力會變得非常弱，允許誇剋和膠子自由移動；而在稍遠的距離，強力則會急劇增強，形成一種“禁閉”狀態，使得單個誇剋無法被單獨分離齣來，隻能以質子、中子等強子的形式存在。這種性質，是理解物質結構的基礎，也是本書內容的核心之一。 本書還會探討強力在宇宙演化中的角色。從宇宙大爆炸的最初瞬間，到恒星內部的核聚變，再到超新星爆發的壯麗景象，強力的作用無處不在。例如，恒星之所以能夠燃燒數十億年，正是因為強力控製著氫原子核聚變成氦原子的過程，釋放齣巨大的能量。沒有強力，我們將無法擁有構成我們身體的碳、氧等元素，宇宙的形態也將截然不同。 作者還會引入“量子色動力學”（QCD）這一強大的理論框架，並以易於理解的方式解析其核心概念。讀者將瞭解到，強力的“顔色荷”並非我們通常意義上的顔色，而是誇剋和膠子所攜帶的一種量子屬性，它決定瞭粒子之間相互作用的強度和方式。通過對QCD的解讀，讀者將能夠更深入地理解強力為何如此獨特，又為何對宇宙的運行至關重要。 弱力：宇宙轉化的催化劑 如果說強力是宇宙的“粘閤劑”，那麼弱力則是宇宙的“催化劑”和“轉化者”。雖然其作用範圍比強力小得多，但弱力卻在粒子衰變、元素轉化以及塑造宇宙的能量流動方麵扮演著不可或缺的角色。 本書將詳細闡述弱力的基本性質，以及它如何與電磁力、強力以及引力一道，共同構成瞭粒子物理學的“標準模型”。讀者將瞭解到，弱力可以改變粒子的“味道”（flavor），例如將中子轉化為質子，將一個種類的中微子轉化為另一個種類。這種轉化能力，是許多重要現象的根源。 例如，太陽能夠持續釋放光和熱，除瞭強力驅動的核聚變，弱力的參與也至關重要。在質子-質子鏈反應中，質子通過弱相互作用轉化為中子，從而形成氘核，這是聚變過程的關鍵一步。沒有弱力，太陽的能量輸齣將大大減弱，地球上的生命也就難以存在。 本書還會深入探討放射性衰變，這是弱力最直觀的體現之一。無論是自然界中的放射性礦石，還是醫療領域應用的放射性同位素，其背後的衰變過程都由弱力主導。作者將以清晰的圖示和生動的比喻，解釋貝塔衰變等現象，讓讀者理解粒子如何通過弱力發生轉化，並釋放齣能量和新的粒子。 此外，弱力還與宇宙學有著深刻的聯係。例如，宇宙早期的輕元素閤成，以及暗物質粒子的可能衰變，都可能與弱力有關。本書將引導讀者思考，在宇宙的宏大尺度上，弱力如何默默地影響著物質的構成和能量的分布。 破解隱匿魔法：從微觀到宏觀的聯係 《強力與弱力：破解宇宙深層的隱匿魔法》並非孤立地研究這兩種力，而是著力於揭示它們如何共同作用，以及它們如何與我們所見的宏觀世界建立起深刻的聯係。本書的獨特之處在於，它將抽象的物理概念，通過豐富的例證和形象的描述，轉化為能夠被廣大讀者所理解和感悟的“魔法”。 作者將帶領讀者思考： 物質為何存在？ 強力如何阻止物質分崩離析，弱力又如何驅動物質的演化，從而為復雜結構的形成提供可能。 能量從何而來？ 恒星的光芒、地熱的湧動，其能量的源頭在微觀粒子世界中是如何被強力和弱力所驅動的。 宇宙的未來走嚮？ 對強力和弱力的更深入理解，如何幫助我們預測宇宙的演化趨勢，甚至探索生命存在的終極條件。 本書將挑戰讀者對“魔法”的傳統認知，揭示科學本身就是一種最強大、最令人驚嘆的“魔法”，它隱藏在物質的最深層，等待著我們去發現和理解。作者不會迴避理論的復雜性，但會用最生動、最富有啓發性的語言，將復雜的數學公式和抽象的物理概念，轉化為一個個引人入勝的故事。 本書適閤誰？ 《強力與弱力：破解宇宙深層的隱匿魔法》麵嚮所有對宇宙奧秘充滿好奇的讀者。無論你是否擁有深厚的物理學背景，本書都將為你打開一扇通往微觀世界的大門。 對科學充滿好奇的青少年： 引導他們接觸前沿物理概念，激發探索未知的好奇心。 對宇宙現象感到睏惑的愛好者： 提供一種全新的視角，解釋那些看似神秘的自然現象。 希望拓寬知識視野的成人： 深入瞭解構成我們世界最基本的力量，提升對現實世界的認知。 對科學史和哲學感興趣的讀者： 探討科學傢們如何一步步揭示這些深層力量的智慧曆程。 本書不僅是一次知識的普及，更是一次思想的啓迪。它鼓勵我們跳齣日常的思維模式，用更廣闊、更深刻的視角去審視我們所處的宇宙。通過理解強力和弱力，我們不僅是在學習物理學，更是在學習如何解讀宇宙的語言，如何欣賞物質世界最深層的“隱匿魔法”。 準備好踏上這場非凡的旅程瞭嗎？《強力與弱力：破解宇宙深層的隱匿魔法》將帶你一同探索，那些塑造瞭我們存在、驅動著宇宙運轉的，最深刻、最迷人的力量。

評分☆☆☆☆☆

這部作品給我的感覺是，它成功地將一種高度抽象、近乎形而上的概念，通過極富感官衝擊力的筆觸展現瞭齣來。我幾乎能“聽見”那些能量的波動，能“看見”那些不可名狀的結構在我的腦海中緩緩成形。它沒有遵循傳統的綫性敘事套路，而是像一張復雜且充滿迴鏇的掛毯，需要讀者耐心地去分辨那些交織在一起的綫索和意義。最令人著迷的是，作者在塑造“神秘感”這一核心要素時，保持瞭極度的審慎和剋製。他展示瞭足夠多的綫索，讓你深信一切皆有可能，但又永遠在關鍵時刻收迴瞭最終的答案，這種對信息釋放的精妙把控，使得整本書讀下來充滿瞭令人興奮的“未完成感”，催促著你不斷地嚮前探索。

評分☆☆☆☆☆

從文學性的角度來看，這本書在節奏把控上達到瞭一個令人嘆為觀止的平衡點。它既有高速追逐和激烈衝突帶來的腎上腺素飆升，也有大量留白和沉靜的內心獨白，兩者交替齣現，形成瞭完美的呼吸感。有些段落的文字是如此的精煉，如同被錘煉過的金屬，每一個字都承載著巨大的信息量和情感重量；而另一些段落則舒緩開闊，如同置身於浩瀚的宇宙背景下，讓人心胸為之開闊。作者似乎對“留白”的美學有著深刻的理解，他知道何時該推動敘事，何時又該讓角色和事件自行沉澱。這種成熟的控製力，是很多新人作者難以企及的。

評分☆☆☆☆☆

這本書帶給我的震撼，很大程度上源於其主題的深度和廣度。它似乎觸及瞭人類認知邊界的一些核心問題，但作者的錶達方式卻非常具有親和力，沒有絲毫故作高深的矯揉造作。我發現自己常常需要停下來，不是因為情節太快，而是因為某些段落中蘊含的思想火花，需要時間去細細品味和消化。作者似乎並不急於給齣答案，而是更傾嚮於拋齣更深刻的問題，激發讀者自身的思考鏈條。這是一種非常高級的文學處理手法，它將閱讀的責任部分地轉移給瞭讀者，讓每個人都能在其中構建屬於自己的理解和感悟。這是一部需要反復閱讀纔能領會其萬分之一精髓的佳作。

評分☆☆☆☆☆

這部作品的敘事節奏處理得極其精妙，從開篇的低語到最終的高潮，作者仿佛是一位技藝嫻熟的指揮傢，精準地調動著讀者的情緒。書中對於宏大概念的闡釋，並非是乾巴巴的理論堆砌，而是巧妙地融入到錯綜復雜的人物關係和令人意想不到的情節轉摺之中。我尤其欣賞作者構建世界觀的方式，它有著古典文學的厚重感，但敘事語言卻又異常現代和銳利，使得那些晦澀的哲學思考變得觸手可及。角色的內心掙紮和他們所處的道德睏境，都被刻畫得入木三分，讓人在閤上書捲後仍舊久久不能忘懷。那種在光明與黑暗之間遊走的張力，貫穿始終，讓人緊張地期待著每一個章節的揭示。這本書不僅僅是在講述一個故事，它更像是在引導讀者進行一次深入的自我審視，探討存在的意義和選擇的重量。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我的第一感受是作者在語言駕馭上的那種近乎於傲慢的自信。他使用的詞匯選擇極具衝擊力，往往一句話就能構建齣一個完整的意象，畫麵感極強，仿佛我不是在閱讀文字，而是在觀看一場用最頂級的電影特效精心製作的史詩級場景。特彆是他對環境和氛圍的描寫，那種壓抑、古老而又充滿未知的氣息，簡直能讓人透過紙張感受到寒意。在情節設計上，作者展現齣一種近乎於偏執的對細節的打磨，每一個看似無關緊要的伏筆，最終都能在最恰當的時機爆發齣驚人的力量。這種對結構美學的極緻追求，讓閱讀體驗變得非常酣暢淋灕，每一次翻頁都充滿瞭對下一個驚喜的渴望。

評分☆☆☆☆☆

不錯，不錯，不錯，不錯

評分☆☆☆☆☆

書很好，正版的

評分☆☆☆☆☆

老少皆宜的知識書

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

評價蠻高 有空細讀 但願如此

評分☆☆☆☆☆

站在科技前沿，很不錯的一本科普讀物

評分☆☆☆☆☆

老少皆宜的知識書

評分☆☆☆☆☆

《強力與弱力》挺輕的，很小一本科普書。

評分☆☆☆☆☆

站在科技前沿，很不錯的一本科普讀物