科学探索者.电与磁

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出版者:浙江教育
作者:帕迪利亚
出品人:
页数:172
译者:
出版时间:2003-2-1
价格:19.50元
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787533846411
丛书系列:科学探索者
图书标签:
  • 科普
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具体描述

《科学探索者:电与磁》讲述了如果想把汽车吊起来,你需要什么样的吊钩呢?用轮船上的铁锚吗?虽然铁锚很像一只巨大的钓鱼钩,可以起吊重物,但实际上,废物场内用于搬动废旧汽车的起重机并没有钩子,它们使用电磁铁。

宇宙的低语:天文学与宇宙学前沿探索 本书导言: 人类仰望星空,那片深邃无垠的黑暗,自古以来便激发着我们最原始的好奇心与最宏大的想象力。从肉眼可见的日月星辰,到现代天文台捕捉到的宇宙深处微弱信号,我们对“我们身处何处”的追问从未停歇。《宇宙的低语:天文学与宇宙学前沿探索》并非一部基础性的教科书,它是一扇通往当代天文学研究核心领域的窗口,聚焦于那些正在挑战我们现有认知、塑造未来物理学图景的前沿课题。 本书的叙事线索围绕着两个核心支柱展开:一是观测天文学的革命性进展,特别是大型望远镜和空间探测器带来的数据洪流;二是理论宇宙学中那些尚未解决的宏大谜团,例如暗物质、暗能量的本质,以及宇宙的终极命运。我们力求以一种既尊重科学严谨性又不失人文关怀的笔调,为读者勾勒出当代宇宙探索的壮丽画卷。 第一部分:星系与结构的涌现 第一章:星系的形成与演化:从原始气体到宏伟螺旋 本章深入探讨了宇宙早期结构形成的机制。我们首先回顾了“冷暗物质层级结构形成理论”(Lambda-CDM模型)的基本框架,并将其视为理解星系起源的基石。重点剖析了首批恒星(Population III Stars)在早期宇宙中的形成条件、寿命及其对再电离时代的推动作用。 接着,我们聚焦于星系并合(Galaxy Mergers)在塑造大型结构中的关键角色。通过分析诸如“哈勃深场”等观测数据,我们描绘了矮星系如何通过不断吞噬和吸积物质,最终成长为我们今日所见的旋涡星系和椭圆星系。对星系核球、盘面动力学以及恒星形成历史的详细分析,揭示了星系并非静止的实体,而是在数十亿年间持续重塑的动态系统。特别关注了星系中心超大质量黑洞(SMBH)与其宿主星系演化之间的“共同调节”(Co-evolution)机制,探讨了活动星系核(AGN)喷流如何通过反馈过程调节恒星的诞生速率。 第二章:宇宙网的拓扑结构与大尺度环境 宇宙并非均匀分布物质,而是呈现出由星系团、星系纤维和巨大的空洞构成的“宇宙网”结构。本章阐述了如何利用红移巡天(如Sloan Digital Sky Survey, SDSS)来重建这三维网络。我们详细介绍了统计工具,如双点关联函数(Two-Point Correlation Function),用以量化物质的聚集程度和空间分布的特征。 此外,本章探讨了极端环境——星系团的形成与热力学。星系团是宇宙中最大的引力束缚结构,其内部的星系和热气态等离子体(Intracluster Medium, ICM)是研究暗物质分布和宇宙演化历史的理想实验室。我们讨论了X射线观测揭示的ICM高温状态,以及星系团碰撞(如“子弹星系团”)如何提供迄今为止最直接的暗物质存在的证据。 第二部分:恒星的生命终结与奇异天体 第三章:超新星的物理学:宇宙的炼金术士 恒星的死亡是宇宙物质循环的关键环节。本章详细分析了Ia型和II型超新星的物理机制。对于Ia型超新星,我们深入探讨了白矮星的钱德拉塞卡极限、双星系统中的吸积过程,以及其作为“标准烛光”在测量宇宙膨胀历史中的核心地位。 对于II型和Ib/Ic型核心塌缩超新星,本章重点解析了中微子驱动的爆炸机制、核心的坍缩过程,以及对重元素(比铁重的元素)合成的贡献——这直接关系到生命所需物质的来源。对超新星遗迹(SNR)的动力学和辐射谱分析,为我们提供了理解冲击波物理学的窗口。 第四章:中子星、脉冲星与引力波的声纳 中子星,这些密度超过原子核的致密天体,代表着强引力场下的极端物理状态。本章从简并压力、核物质状态方程(EoS)的角度,探讨了中子星的内部结构和质量限制。脉冲星作为高速旋转的中子星,其精确的计时特性使其成为检验广义相对论和搜索引力波源的精密探针。 更进一步,本章转向引力波天文学的黎明。详细介绍了LIGO/Virgo/KAGRA探测器的工作原理、信号提取技术,以及首次观测到的双黑洞合并事件(GW150914)的里程碑意义。我们讨论了引力波天文学如何开辟了“多信使天文学”的时代,以及未来探测器(如LISA)对早期宇宙和超大质量黑洞并合的潜力。 第三部分:暗性:支配宇宙的隐形力量 第五章:暗物质的寻找:从修正引力到 WIMP 探测 暗物质,这种不发光、不吸收光,却通过引力主导星系运动的物质,是现代物理学最大的谜团之一。本章系统回顾了暗物质存在的间接证据,包括旋转曲线、星系团的维里里定理,以及宇宙微波背景(CMB)的极化模式。 我们详细梳理了当前主流的暗物质候选者——弱相互作用重粒子(WIMP)的理论模型,并全面介绍了全球范围内正在进行的直接探测实验(如XENONnT, LZ),这些实验试图捕捉暗物质粒子与普通原子核的极微弱碰撞。同时,本章也探讨了间接探测手段,即搜寻由暗物质湮灭或衰变产生的伽马射线或反物质信号。此外,书中还讨论了修正牛顿动力学(MOND)等替代性理论,并分析了它们在解释现有观测数据方面的优势与局限性。 第六章:暗能量与宇宙的加速膨胀 自1998年对Ia型超新星的观测揭示宇宙正在加速膨胀以来,暗能量成为了宇宙学的新焦点。本章剖析了宇宙学常数(Λ)模型,讨论了其在能标上的“真空灾难”问题。 我们详细分析了测量暗能量性质的关键探针:一是CMB;二是重子声学振荡(BAO),它作为宇宙尺度的“标准尺”对膨胀历史提供了独立的约束;三是弱引力透镜效应,它能揭示物质密度场的演化。本书探讨了各种替代性暗能量模型,例如各种形式的Quintessence(第五种基本力),以及它们在未来精密观测中如何被区分。最终,我们讨论了这些发现对宇宙学原理和时空几何的深刻影响。 第四部分:宇宙的起源与终极命运 第七章:早期宇宙的暴胀与量子涨落 本章将读者带回普朗克时代之后的极早期宇宙。暴胀理论被置于核心地位,作为解释宇宙均匀性、平坦性以及CMB中温度各向异性的最成功框架。我们探讨了标量场(Inflaton)的动力学,并详细阐述了暴胀如何将其量子涨落放大为宇宙结构形成的种子。 CMB观测,特别是普朗克卫星的数据,为暴胀模型提供了强有力的约束。本章细致解读了CMB的温度和偏振图谱,特别是E模和B模偏振的物理意义,B模偏振被视为直接探测早期引力波的“圣杯”。 第八章:超越标准模型:弦理论与多重宇宙的推测 在探讨了当前的观测极限后,本章转向更具推测性的前沿物理学。我们简要介绍了将广义相对论与量子力学统一的尝试,特别是M理论和弦理论的基本概念,讨论它们如何自然地产生额外的空间维度,以及这些维度可能的紧致化机制。 最后,本书将目光投向了宇宙的终极未来。基于不同的暗能量模型,我们推演了“大撕裂”(Big Rip)、“大冻结”(Big Freeze)或“大坍缩”(Big Crunch)的可能性。同时,我们探讨了多重宇宙(Multiverse)的概念,即我们的宇宙只是一个更大实体中的“泡泡”,并讨论了如何通过理论推演来寻找可能的可观测证据,结束了这场跨越时空尺度的宏大探索。 结语:未竟的征途 天文学与宇宙学是科学中最依赖于技术进步的领域之一。展望未来,本书强调了下一代大型地面望远镜(如ELT、TMT)和詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)等项目的重要性。科学探索永无止境,人类对自身在宇宙中位置的理解,仍将伴随着每一次微弱信号的捕捉和每一次理论模型的修正而不断深化。

作者简介

目录信息

走近科学:太空电器工程师
第一章 磁和电磁学
第二章 电荷和电流
第三章 电和磁做功
第四章 电子学
综合探索:爱迪生――天才的发明家
参考资料
附录:实验室安全守则
索引
致谢
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读后感

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用户评价

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我一直觉得,一本优秀的科普读物,不仅仅是传授知识,更重要的是能够激发读者的求知欲和探索精神。《科学探索者·电与磁》无疑做到了这一点。书中不仅详细解释了电和磁的基本原理,还延伸到了它们在现代科技中的广泛应用。比如,在讲解电磁感应时,作者顺带介绍了发电机的工作原理,以及它是如何为我们的生活提供动力的。在讲解电磁波时,则深入浅出地解释了无线通信、雷达、医学成像等技术是如何利用电磁波的。这些内容让我感到非常兴奋,因为我看到了书本上的知识如何与现实世界紧密相连,如何改变着我们的生活。更重要的是,作者在介绍这些应用时,并没有仅仅停留在“是什么”,而是会适当地提及一些技术的发展历史,以及科学家们在其中所付出的努力。这让我看到了科学的实践性和创造性,也让我更加理解了科学研究的价值。在阅读过程中,我常常会产生“原来是这样!”的“顿悟”时刻,也会对未来的科技发展产生更多的想象。这本书让我觉得,我不仅仅是一个被动的知识接受者,更是一个积极的思考者,一个对科学世界充满好奇的“探索者”。

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这本书给我最大的震撼,在于它让我看到了科学研究的严谨性和科学发现的偶然性之间那种奇妙的张力。《科学探索者·电与磁》在讲述某些经典实验时,并没有简单地罗列实验步骤和结果,而是深入剖析了科学家们在探索过程中所经历的思维过程。我特别被麦克斯韦方程组的形成过程所打动。作者用一种抽丝剥茧的方式,详细介绍了麦克斯韦是如何在前人的基础上,通过对电和磁之间关系的深刻洞察,以及大胆的数学推演,最终统一了电和磁,并预言了电磁波的存在。他在描述麦克斯韦的思路时,充满了逻辑的力量,让我看到了科学理论是如何一步步走向成熟的。同时,书中也穿插了一些关于科学发现中“意外”的片段。比如,一些重要的科学发现,并非完全是计划之内的结果,而是在看似偶然的现象中,被敏锐的科学家捕捉到,并加以深入研究。这种“意外”与“理性”的结合,让我对科学探索的过程有了更立体、更真实的认识。我不再觉得科学发现是一蹴而就的,而是充满了曲折、反复、甚至是惊喜。这本书让我明白,科学的进步,既需要理论的指导,也需要观察的敏锐和创新的勇气。我从中获得的不仅仅是知识,更是一种科学精神的启迪。

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在阅读《科学探索者·电与磁》之前,我对“电”和“磁”的认识,更多地停留在日常生活中的一些简单现象。比如,知道插座有电,知道磁铁可以吸铁。然而,这本书却为我揭示了一个更加宏大、更加精妙的电磁世界。作者在书中,花了相当大的篇幅来描绘电荷的基本性质,以及它们之间是如何通过“场”来相互作用的。这种“场”的概念,一开始让我觉得有些抽象,但是作者通过一系列巧妙的类比,比如“引力场”和“声音传播的介质”等等,让我逐渐理解了场的本质。我甚至能想象出,在空间中存在着无数看不见的“力线”,它们无形地连接着每一个带电粒子,传递着信息和能量。而磁场,又是在变化的电场作用下产生的,这种相互依存、相互转化的关系,让我对宇宙的运行规律有了更深刻的敬畏。这本书让我明白,我们日常生活中看似简单的电灯、电动机,背后都蕴藏着如此复杂而精密的物理原理。它让我开始重新审视我们周围的一切,发现原来我们生活在一个由电和磁构建的奇妙世界里。这种从宏观到微观,从现象到本质的梳理,让我的科学认知体系得到了极大的扩展和升华。

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这本书的独特之处,在于它能够以一种非常“人性化”的方式来呈现科学。我注意到,作者在讲解过程中,并没有回避科学研究中的一些“弯路”和“挑战”。例如,在介绍某些理论的建立过程中,他会提及当时科学家们所面临的困难、争论,甚至是一些错误的猜测。这种真实展现科学发展过程的叙述方式,让我觉得非常难得。它打破了我以往对科学“完美无缺”的刻板印象,让我看到了科学研究的曲折和反复。我甚至能感受到,那些伟大的科学家们,也曾经和我一样,面对着未知而感到困惑,也曾经经历过无数次的尝试和失败。这种“接地气”的叙述,让我觉得科学离我更近了,也让我对科学研究者们充满了敬意。同时,书中还会适当地穿插一些关于科学伦理的讨论,或者对某些科学发现的社会影响进行一些思考。这种人文关怀的融入,让这本书不仅仅是一本科学知识的普及读物,更是一本能够引发读者思考的书。它让我认识到,科学发展不仅仅是技术层面的进步,更需要我们从更广阔的社会和人文角度去审视。

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这本书的出现,着实让我对“科学科普”这个概念有了全新的认识。我一直以为科学书籍要么是厚重的教科书,要么是枯燥的学术论文,但《科学探索者·电与磁》彻底颠覆了我的这种刻板印象。作者的叙述方式实在是太有感染力了,他能够将那些看似遥不可及的物理概念,用极其通俗易懂的语言和生动有趣的例子一一呈现。举个例子,当他在讲解电荷的相互作用时,他并没有直接拿出库仑定律,而是用“互相吸引又互相排斥”这样直观的描述,还巧妙地联系到生活中男女生之间、或者小孩子之间玩耍时可能会发生的“推搡”和“拥抱”,这种类比让我一下子就抓住了核心概念,而且印象深刻。我甚至能想象出,作者在写作时,一定是一个充满幽默感和想象力的人,他能够将科学的严谨性与文学的趣味性完美结合,让阅读过程变成一种享受,而不是一种负担。书中穿插的一些历史故事,也让我对这些科学发现的来龙去处有了更清晰的了解。比如,关于法拉第发现电磁感应的过程,作者没有简单地说“法拉第发现了…”,而是详细描述了他在实验室里无数次的尝试、失败、再尝试的艰辛历程,以及他敏锐的观察力和不懈的探索精神。这种对科学家们“人”的刻画,让我觉得他们不再是高高在上的神坛人物,而是和我一样,会思考、会困惑、会坚持的普通人。这种温度和人情味,是很多纯粹的科普读物所缺乏的,也是这本书最打动我的地方之一。我感觉自己不仅仅是在学习知识,更是在与这些伟大的思想者进行跨越时空的对话。

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这次偶然的机会,我翻开了一本名为《科学探索者·电与磁》的书,当时是被它那个充满神秘感又科技感十足的书名所吸引。我平时对科学,尤其是物理学领域,一直抱有浓厚的好奇心,但又觉得那些严谨的公式和晦涩的理论常常让人望而却步。这本书的出现,就像是在我探索科学的旅途中点亮了一盏指路明灯。拿到书的那一刻,我首先被它的封面设计打动了,深邃的蓝色背景下,蜿蜒的电弧与抽象的磁场线条交织在一起,仿佛预示着即将展开一场关于宇宙奥秘的奇妙旅程。迫不及待地翻开第一页,我本以为会看到密密麻麻的文字和枯燥的图表,但惊喜地发现,作者以一种非常生动、形象的方式开始了对电与磁世界的描绘。他没有一开始就抛出复杂的公式,而是从生活中随处可见的现象入手,比如静电的“触电感”、指南针为何总是指向北方,这些贴近生活的问题,瞬间拉近了我和科学的距离。我能感受到作者在字里行间流露出的那种对科学的热爱和想要与读者分享的热情,他用一种仿佛在与朋友聊天般的轻松语气,引导我一步步走进电与磁的奇妙领域。我甚至觉得,这本书的文字本身就带有一种“磁力”,让我忍不住想要一页页地读下去,去揭开那些隐藏在自然现象背后的科学真相。整本书的排版也十分用心,图文并茂,很多插图都设计得非常精美,既有科学的准确性,又不失艺术的美感,这对于我这样的非专业读者来说,无疑大大降低了阅读门槛,也提升了阅读体验。我期待在这本书中,能够找到解答我心中关于电和磁种种疑问的答案,并且能够对这个世界有更深刻的理解。

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作为一个对物理世界充满好奇心但又缺乏专业背景的读者,我常常在阅读科学书籍时感到力不从心。很多时候,作者会假设读者已经掌握了某些基础知识,然后直接跳入到更深奥的内容。然而,《科学探索者·电与磁》在这方面做得非常出色。它就像一位循循善诱的老师,能够从最基础的定义开始,一步一步地引导读者理解复杂的概念。例如,在讲解“电场”和“磁场”这两个核心概念时,作者并没有一开始就用数学公式来定义,而是先用“力线”这样形象的比喻来帮助我们可视化。他会让我们想象,就像有看不见的手在拉扯或推动物体一样,电场和磁场也存在着一种无形的力量。他还会结合一些生活中的例子,比如,当我们用尺子在头发上摩擦后,尺子可以吸附住小纸屑,这就是静电的作用,而这个“吸附”的过程,其实就是静电场在起作用。这种从宏观到微观,从现象到本质的讲解方式,让我觉得学习过程非常顺畅,几乎没有遇到难以理解的障碍。更重要的是,作者在讲解过程中,会不断地鼓励读者去思考,去提问,而不是被动地接受信息。他提出的很多问题,都能够激发我的思考,让我主动去联想,去寻找答案。这种互动式的写作风格,让我觉得自己在参与一场智力探险,而不是单纯地阅读一本说明书。这本书让我明白,科学并不是只有少数天才才能掌握的学问,只要有好奇心和耐心,每个人都可以成为探索科学的“探索者”。

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我不得不说,《科学探索者·电与磁》在视觉呈现方面,也做得相当出色。虽然这是一本以文字为主的科普书籍,但是书中穿插的大量精美插图和清晰的图表,极大地提升了我的阅读体验。这些插图不仅仅是为了美观,更是起到了至关重要的辅助解释作用。比如,在讲解电场线和磁场线时,作者提供的示意图,能够非常直观地帮助我理解这些看不见的“力场”是如何分布的。还有一些关于实验装置的图示,也让我能够更清晰地想象出科学家们是如何进行实验的。甚至是一些抽象概念的具象化处理,比如用流动的“小球”来表示电流的运动,或者用“磁性颗粒”来展示磁场的形态,都做得非常巧妙。这些视觉元素,就像是作者为我准备的“幕布”,让那些原本只能存在于文字描述中的科学景象,变得栩栩如生。我发现,当我遇到一些难以理解的文字描述时,只要看看旁边的插图,很多困惑就迎刃而解了。这种图文并茂的呈现方式,对于我这样的视觉型学习者来说,无疑是一种巨大的福音。它让我在享受阅读乐趣的同时,也能够更有效地吸收和理解科学知识。

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这本书的语言风格,真的让我感觉像是和一位经验丰富、又热爱分享的老师在聊天。没有那些高高在上的学术腔调,也没有故弄玄虚的专业术语堆砌。《科学探索者·电与磁》的作者,似乎深谙如何与非专业读者沟通的艺术。他总是能够用最恰当的比喻,最生动的描绘,来阐释那些抽象的物理概念。我印象特别深刻的是,当他讲解“电磁感应”时,他并没有直接给出法拉第的实验公式,而是通过一个非常形象的“链条”的比喻。他说,当磁场发生变化时,就像给这个“链条”施加了一个外力,这个外力就会驱动“链条”中的一部分(电子)运动起来,从而产生电流。这个“链条”的比喻,让我一下子就明白了电磁感应的核心机制,而且这个形象的比喻,也让我能够轻松地回忆起这个概念。我发现,书中几乎每一个章节,都充满了这样的“点睛之笔”。作者就像一个变魔术的,总能在最恰当的时候,变出最能帮助我理解的“道具”。这种写作方式,让我阅读起来一点都不觉得累,反而充满乐趣。我甚至会时不时地停下来,回味一下作者的某个比喻,然后不禁莞尔。这本书让我觉得,科学知识是可以被“翻译”的,而且翻译得如此精彩,如此贴近人心。

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我一直对电磁波的奥秘感到非常着迷,比如我们每天都在使用的手机信号、电视信号,以及那些看不见的无线网络,它们是如何工作的?《科学探索者·电与磁》这本书,就像一把钥匙,为我打开了理解这些神奇现象的大门。作者在介绍电磁波时,并非直接给出一堆复杂的公式,而是先从振动的概念讲起,然后巧妙地将振动与电场和磁场的相互激发联系起来。他会用一个非常生动的比喻,比如在平静的水面上投下一颗石子,产生的涟漪会不断扩散,而电磁波的产生和传播,也与这种“扰动”和“扩散”有着异曲同工之妙。我最喜欢的是他描述电磁波谱的部分,从我们熟悉的可见光,到不可见的无线电波、X射线,他用非常形象的图示和贴切的类比,让我们能够直观地感受到不同波段的电磁波所带来的不同影响。比如,他会把不同波段的电磁波比作不同颜色的光,或者不同声音的频率,让我们更容易理解它们的特性和用途。在阅读过程中,我仿佛看到一道道不同颜色的光束在空中穿梭,承载着我们的信息,连接着我们的生活。这本书的价值在于,它不仅解释了“是什么”,更重要的是解释了“为什么”以及“如何”。它让我不再仅仅把手机信号当成一种“魔法”,而是理解了其背后的科学原理,这种理解带来的满足感是无可比拟的。

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初二暑期

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比较适合学有余力的初高中学生看

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不错的科普书,和国内教科书相比,细节描述更到位,与现实联系的举例更丰富,插图清晰帮助理解。

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初二暑期

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