结晶学教程

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出版者:国防工业出版社
作者:王萍、李国昌/国别:中国大陆
出品人:
页数:206
译者:
出版时间:2006-8
价格:22.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787118046571
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

本书共分为10章,主要内容包括:晶体的宏观对称;晶体定向与结晶符号;单形和聚形;实际晶体的形态和规则连生;晶体的面角恒等及投影;晶体生长的基本规律;晶体结构的几何理论;晶体化学基础;晶体结构。针对无机非金属材料科学与工程专业、矿物材料专业及宝石学专业的特点,本教材以几何结晶学和晶体化学的内容为主,对晶体结构的几何理论、晶体生长学部分侧重于基本概念和基本理论的介绍。最后介绍了常见典型晶体结构。本书可以作为无机非金属材料科学与工程、矿物材料学、宝石学等专业的教材,也可以作为从事以上专业的研究人员和教学工作者的参考书。

结晶学教程 延伸阅读:材料科学的宏伟叙事 《结晶学教程》无疑是理解物质微观结构的基石,它系统地阐述了晶体对称性、晶带群、空间群的数学原理,以及衍射实验的基本操作与数据分析方法。然而,在深入掌握这些基础理论之后,一个更宏大、更富实践意义的知识体系——材料科学——正张开其广阔的图景。 本书的定位并非是对《结晶学教程》的简单补充,而是对其核心概念进行广泛且深入的应用拓展,探讨晶体结构如何决定材料的宏观性质,以及人类如何通过对这些结构的调控,来创造出具有特定功能的工程实体。 第一部分:结构决定性能——从晶格到工程应用 结晶学聚焦于“形”,而本部分则深入探讨“形”如何驱动“能”。 1. 晶体缺陷工程学:性能调控的精妙平衡 《结晶学教程》详细讲解了完美晶体的对称性,但现实世界的材料,其性能往往是由晶体缺陷所主导的。本部分将以点缺陷(空位、间隙原子、取代原子)为起点,系统剖析它们在扩散、导电性以及机械性能中的关键作用。 位错理论的深化应用: 不仅仅是介绍刃型位错和螺型位错的几何结构,我们将深入研究位错运动与加工硬化、蠕变(高温下的长期变形)之间的定量关系。探讨如何通过引入第二相粒子(沉淀物)来有效钉扎位错,实现高强度合金的设计。 界面与晶界控制: 晶界作为一种二维缺陷,对材料的电学、热学和力学性能影响巨大。我们将详细分析晶界能、晶界扩散的机制,并探讨如何利用晶粒细化(Hall-Petch关系)来提高材料的屈服强度,以及在超细晶或纳米晶材料中,晶界占比增加对扩散活化能的改变。 2. 相图与热力学驱动力:材料的生命周期 晶体结构并非一成不变,而是受温度和压力影响的动态实体。本部分将引入相律和热力学势的概念,将结晶学的静态描述提升到动态演化的层面。 二元及三元相图解析: 详细讲解如何解读和应用杠杆原理、Tie Line(连接线)规则,预测在冷却过程中发生的固溶体析出、共晶反应和包申格反应。例如,分析钢铁中的奥氏体-铁素体转变,以及铝合金中的$ heta$相沉淀强化机制。 动力学与形核生长: 讨论相变过程中的形核速率和晶粒生长速率,引入Johnson-Mehl-Avrami (JMA) 动力学模型,用以描述时效强化、淬火过程中的微观结构演化,这直接关系到材料是否能达到预期的最终晶体结构。 第二部分:先进功能材料的结构基础 结晶学原理是设计新功能材料的“蓝图”。本部分聚焦于如何通过特定的晶体结构或电子结构排列,实现电、光、磁等特殊功能。 3. 半导体材料的电子能带工程 对于集成电路和光电器件而言,晶体结构中的周期性势场决定了电子的行为。 布里渊区与电子态密度: 结合倒易点阵的概念,解释能带结构的形成。区分直接带隙(如GaAs)和间接带隙(如Si)材料的差异,以及这对发光器件(LED/激光器)设计的影响。 掺杂与能级调控: 探讨在硅晶格中引入硼(受主)或磷(施主)如何改变费米能级的位置,从而精确控制材料的导电类型和载流子浓度。这要求读者将对点阵的理解扩展到对周期性电势场中电子波函数的理解。 4. 磁性材料的磁畴与磁各向异性 磁性材料的性能,如矫顽力、剩余磁化强度,与晶体结构中的磁矩排列方式密切相关。 磁晶各向异性(MCA): 阐释晶体场理论如何影响磁矩的易磁化方向。以铁氧体(如钆铁石榴石)为例,分析其晶体结构如何固定了磁畴壁的能耗,从而影响其在高频应用中的表现。 磁致伸缩与巨磁阻效应(GMR): 讲解材料在应力作用下磁学性质的变化(磁致伸缩),以及多层膜结构中晶体界面对电子自旋散射的影响,这是现代硬盘读取头技术的核心。 第三部分:非平衡态结构与材料加工工艺 现代制造业越来越依赖于快速冷却、高能输入等非平衡过程来创造传统热力学平衡态难以获得的优异材料。 5. 快凝固与非晶态材料 当冷却速率远超临界速率时,原子来不及排列成有序晶格,形成了非晶态结构(或称金属玻璃)。 无序的结构描述: 讨论如何利用径向分布函数 (RDF) 来描述非晶态物质的短程有序性,并将其与晶体材料的长程有序性进行对比。 玻璃转变温度 ($T_g$) 与性能: 探讨玻璃态材料的粘滞性流动、高弹性极限以及优异的耐腐蚀性。重点分析非晶态合金在特定温度下发生的纳米晶化过程,这是实现“晶态-非晶态”双功能材料的关键。 6. 晶体生长与薄膜沉积技术 从矿物学到半导体制造,控制材料的生长是核心技术。 外延生长机制: 详细剖析分子束外延 (MBE) 和化学气相沉积 (CVD) 中,原子在衬底表面的吸附、迁移和并入(Incorporation)过程。讨论晶格失配导致的应变和可能产生的Misfit Dislocation(不匹配位错),这直接决定了外延薄膜的质量。 梯度材料设计: 介绍如何通过精确控制沉积速率,创造出成分或结构沿厚度方向连续变化的梯度功能材料 (FGMs),以有效缓解不同材料间的热膨胀系数不匹配问题。 总结: 本书群将《结晶学教程》中的抽象对称性原理转化为解决实际工程问题的强大工具。它要求读者从微观的晶格点阵出发,通过引入热力学、动力学和电子结构理论,最终构建起一座连接基础科学与前沿材料设计的桥梁。掌握这些知识,才能真正实现对材料的设计、制造与性能预测。

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读后感

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用户评价

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读《结晶学教程》这本书,我感觉自己像是踏入了一个微观的奇妙世界。在翻开之前,我对结晶学的认识仅限于中学时期的简单概念,总觉得它是一门高深莫测的学科。但这本书,彻底颠覆了我的看法。作者的语言功底非常扎实,他能够用非常清晰、简洁的语言,将复杂的概念娓娓道来。我尤其喜欢书中关于晶体取向的讲解,作者通过不同的图示,形象地展示了晶体在不同方向上的原子排列密度,以及这如何影响材料的力学性能。这让我明白了,为什么同一种材料,在不同的加工方向上,其强度和韧性会有所差异。我之前一直对金属材料的加工工艺感到好奇,比如塑性变形是如何发生的。书中关于位错理论的解释,让我恍然大悟,原来材料的形变,是微观晶格结构中“位错”运动的结果。这种将宏观现象与微观机制紧密联系起来的讲解方式,让我对物质的理解上升到了一个新的层次。而且,书中还提到了结晶学在催化剂设计中的应用,这让我联想到生活中很多化学反应的加速,原来其背后也隐藏着晶体结构的重要性。我之前还对为何某些矿物会呈现出独特的颜色感到不解,书中提到的一些关于杂质离子在晶格中对光吸收的影响,终于为我揭开了这个秘密。作者的讲解逻辑严谨,他会循序渐进地引导读者,从最基础的概念逐步深入到更复杂的理论。我感觉自己不是在被动地学习,而是在主动地探索和发现。这本书让我对科学研究的严谨性和创造性有了全新的认识,也激发了我对未知世界的好奇心。

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《结晶学教程》这本书,带给我的不仅仅是关于晶体结构的知识,更是一种全新的看待世界的方式。我一直以为,世界就是由我们肉眼可见的物质组成的,但这本书让我开始思考,在这些物质的背后,隐藏着怎样的微观秩序。作者以一种极其生动形象的方式,描绘了原子如何在特定的规则下排列,从而形成千姿百态的晶体。我尤其喜欢书中关于“对称性”的章节,作者通过对比不同晶体对称元素的组合,让我直观地理解了晶体世界的秩序之美。这种对秩序的追求,不仅仅体现在物理世界,也让我联想到了艺术、音乐甚至社会结构。书中对晶体生长过程的描述,也让我对“成长”有了更深的理解。作者用“成核”和“生长”这两个词,生动地诠释了一个微观粒子如何从无到有,从简单到复杂的过程,这其中蕴含着自然界普遍存在的规律。我一直对很多自然现象,比如山川河流的形成,都感到一种神秘的力量在驱动。读了这本书,我才意识到,很多看起来“神秘”的现象,其实都遵循着严谨的科学原理,而结晶学就是其中一个重要的组成部分。书中关于材料科学的介绍,让我看到了结晶学在现代科技中的巨大价值。从高性能合金到先进半导体,再到各种功能性材料,无不依赖于对晶体结构的深刻理解和精确控制。我一直对人工智能感兴趣,书中提到利用晶体结构实现某些计算功能,让我看到了科技发展的无限可能。作者的写作方式非常独特,他善于将复杂的科学原理,用通俗易懂的比喻和类比进行解释,比如将原子排列比作积木搭建,将晶格常数比作房间的大小,这些都让抽象的概念变得生动有趣。我感觉自己不是在阅读一本枯燥的教科书,而是在跟随一位经验丰富的向导,一起探索奇妙的科学世界。

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《结晶学教程》这本书,说实话,在拿到它之前,我并没有抱太大期望。我一直觉得结晶学是那种属于高精尖领域,离我们普通人生活很遥远的学科。但当我真正开始阅读,却发现自己被完全颠覆了认知。书中开篇就从最直观的晶体形态入手,比如各种各样规则的几何体,就像是大自然精心雕琢的艺术品。让我印象深刻的是,作者并没有仅仅罗列这些晶体,而是深入浅出地解释了为什么它们会呈现出特定的形状,这背后涉及到的原子排列规则以及能量最低原理。我一直以为晶体只是“硬硬的”石头,这本书让我认识到,它们的内部结构才是决定其性质的关键。书中对金属晶体结构的讲解,比如面心立方、体心立方等等,让我理解了为什么不同金属会有不同的延展性和强度。我曾经在修理家里的金属器件时,对它们的韧性差异感到困惑,现在终于有了科学的解释。更让我着迷的是,书中还探讨了晶体在材料科学中的应用,例如如何通过控制晶体生长来制造具有特定光学或电学性质的材料。这让我联想到生活中很多高科技产品,原来它们的功能实现,很大程度上都离不开对晶体结构的精确调控。这本书的排版和插图设计也相当考究,清晰的图示让抽象的概念变得具象化,我尤其喜欢那些展示原子堆积方式的立体图,仿佛我正置身于微观世界,亲眼目睹原子们是如何手拉手构建起坚固的晶格。作者的写作风格也很独到,他并没有刻意去回避学术术语,但总能恰到好处地加以解释,让读者在学习专业知识的同时,不会感到被知识的海洋淹没。我曾尝试阅读一些其他学科的入门书籍,往往会因为过于晦涩的语言而望而却步,但《结晶学教程》做到了知识的普及和深度的并存,这实属难得。

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拿到《结晶学教程》这本书,我一开始是有些犹豫的。我总觉得“结晶学”这个名字听起来就特别学术,充满了我想象中的枯燥和乏味。但当我真正翻开这本书,却发现我的顾虑完全是多余的。作者的文笔非常流畅,他没有一开始就抛出复杂的概念,而是从最基本的晶体的定义、晶体的生长现象入手,像一位老朋友在娓娓道来。我尤其喜欢书中对晶体缺陷的讨论。我之前一直以为,晶体就是完美无瑕的,但作者却告诉我,正是这些“缺陷”,才赋予了材料许多重要的特性,比如半导体材料的导电性,以及金属的延展性。这让我意识到,很多时候,事物的价值恰恰体现在其“不完美”之处,这种哲学思考,在科学书籍中是难能可贵的。我一直对陶瓷艺术很感兴趣,书中关于陶瓷材料的晶体结构形成过程的讲解,让我得以理解为何经过烧制,松散的陶土能够变成坚硬光滑的陶瓷。这种对材料宏观性质如何由微观结构决定的阐述,极大地拓展了我的认知边界。而且,书中还涉及到了生物体内的晶体,比如我们骨骼中的磷酸钙晶体,这让我开始思考,结晶学不仅仅存在于无机世界,也深深地影响着生命的存在。作者的讲解逻辑清晰,他会一步一步地引导读者,确保你在掌握了一个概念之后,再进入下一个更深入的话题,这种循序渐进的学习方式,让我感觉非常舒适。我感觉自己不是在被动地接受知识,而是在主动地参与到这个探索过程中。读完这本书,我不仅对结晶学有了初步的了解,更重要的是,我对科学研究的态度也发生了改变,不再觉得它是遥不可及的,而是充满了魅力和智慧。

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老实说,《结晶学教程》这本书,一开始我是抱着试试看的心态去翻开的。我总觉得“结晶学”这个词听起来就很高大上,充满了只有专业人士才能懂的晦涩术语。然而,事实证明,我的担心是多余的。作者的叙述方式,就像在讲一个引人入胜的故事,从最基础的原子结构开始,一点一点地构建起晶体的宏观世界。我尤其赞赏书中对晶体结构与宏观性质之间关系的阐述。比如,书中解释了为什么钻石如此坚硬,以及为什么石墨又如此柔软,这背后都是由碳原子不同的排列方式决定的。这种将微观世界与宏观现象巧妙联系起来的讲解方式,让我对事物的本质有了更深的洞察。我一直对大自然中那些晶莹剔透的矿物感到着迷,比如水晶、石英等等,这本书让我得以一窥它们内在的奥秘。作者详细介绍了不同矿物的晶体习性,以及它们在形成过程中受到的环境影响。这让我对这些“大地宝石”有了更深的敬畏之情。而且,书中还涉及到了结晶学在日常生活中的应用,比如食用盐的结晶过程,以及雪花的形成机制。这些看似平凡的现象,在结晶学的视角下,都展现出了其独特的美学和科学魅力。我曾经在学习一些物理概念时,总是觉得很难找到切入点,但《结晶学教程》中的很多例子,都来源于我们身边的事物,这大大降低了学习的门槛。作者的语言非常精练,每一个句子都充满了信息量,而且他善于运用图表和示意图来辅助说明,让复杂的概念变得一目了然。我感觉自己在阅读过程中,大脑得到了充分的激活,不断地将新知识与已有的认知进行融合。这本书不仅仅是一本学习结晶学的工具书,更是一扇打开我对物质世界探索欲望的窗口。

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《结晶学教程》这本书,对我而言,是一次颠覆性的阅读体验。我一直觉得科学知识离我的日常生活很遥远,但这本书却让我发现,原来结晶学原理就隐藏在我们身边,无处不在。作者以一种非常平易近人的方式,从最基本的概念讲起,比如什么是晶体,什么是晶格,什么是晶面。他没有一开始就抛出复杂的数学公式,而是通过生动的比喻和形象的图示,将这些抽象的概念变得触手可及。我印象最深刻的是关于“布拉维格子”的部分,作者并没有直接给出二十九种布拉维格子的列表,而是通过讲解不同原子在空间中的排列方式,引导读者自己去发现和理解这些基本格子。这种“引导式”的学习方法,让我感觉自己像一个侦探,在解开一个科学的谜团。书中对不同晶体结构的详细介绍,比如立方晶系、六方晶系等等,让我对物质的多样性有了更深的认识。我曾经对为什么会有这么多不同种类的材料感到好奇,现在我明白了,很多时候,它们的本质区别就在于原子排列的不同。我一直对建筑材料的强度和耐久性很感兴趣,书中关于混凝土和金属合金的晶体结构对强度的影响的讲解,让我对这些材料有了更科学的认识。我之前还对为何会产生不同的宝石颜色感到不解,书中提到的一些关于杂质原子在晶格中对光吸收的影响,终于为我揭开了这个秘密。作者的文笔非常朴实,却又饱含深意,他能够用最少的文字,表达最深刻的道理。我感觉自己不仅仅是在阅读一本教科书,而是在与一位智慧的导师进行对话。这本书让我对科学研究的严谨性和创造性有了全新的认识,也激发了我对未知世界的好奇心。

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拿到《结晶学教程》这本书,我心里其实是有点忐忑的。我一直觉得自己不是一个擅长理工科的人,对那些复杂的公式和理论总是敬而远之。但这本书,彻底改变了我的看法。作者的文笔非常流畅,他没有一开始就抛出一堆我看不懂的术语,而是从大家最熟悉的日常生活现象入手,比如下雨时看到的冰棱,或者厨房里的食盐颗粒。然后,他巧妙地将这些现象引向了结晶学的基本原理,让我觉得学习的过程充满乐趣,一点也不枯燥。书中关于晶体缺陷的部分,让我印象特别深刻。我一直觉得晶体应该是完美的,但作者却告诉我们,正是这些“缺陷”才赋予了材料特殊的性能,比如半导体材料的导电性,或者合金的硬度。这让我意识到,很多时候,所谓的“不完美”,反而才是成就事物的关键,这种哲学思考,在科学书籍中是很难得的。我之前对陶瓷的烧制过程一直很好奇,为什么经过高温处理后,原本松散的粉末会变成坚硬的陶瓷?书中关于陶瓷材料的晶体结构形成过程的讲解,为我揭开了这个谜底。我学会了如何从微观层面去理解宏观材料的性质变化,这对我来说是一种巨大的进步。而且,书中还提到了很多关于生物体内的晶体,比如骨骼中的羟基磷灰石,这让我开始思考,结晶学在生命科学中也有如此重要的作用,真是太神奇了。作者的讲解逻辑非常清晰,他会循序渐进地引导读者,确保你在掌握了一个概念之后,再进入下一个更深入的话题。我感觉自己不是在被动地接受知识,而是在积极地参与到这个探索过程中。读完这本书,我不仅对结晶学有了初步的了解,更重要的是,我对科学研究的态度也发生了改变,不再觉得它是遥不可及的,而是充满魅力的。

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《结晶学教程》这本书,给我带来的不仅仅是知识的增长,更是一种思维方式的启迪。在阅读之前,我对于“结晶”这个词的认知,仅仅停留在高中化学课本里那些简单的固液转化过程。但这本书,彻底打开了我对这个世界的全新视角。作者以一种极其生动形象的方式,描绘了原子如何在特定规则下排列,从而形成千姿百态的晶体。我尤其喜欢书中关于“对称性”的章节,作者通过对比不同晶体对称元素的组合,让我直观地理解了晶体世界的秩序之美。这种对秩序的追求,不仅仅体现在物理世界,也让我联想到了艺术、音乐甚至社会结构。书中对晶体生长过程的描述,也让我对“成长”有了更深的理解。作者用“成核”和“生长”这两个词,生动地诠释了一个微观粒子如何从无到有,从简单到复杂的过程,这其中蕴含着自然界普遍存在的规律。我之前对很多自然现象,比如山川河流的形成,都感到一种神秘的力量在驱动。读了这本书,我才意识到,很多看起来“神秘”的现象,其实都遵循着严谨的科学原理,而结晶学就是其中一个重要的组成部分。书中关于材料科学的介绍,让我看到了结晶学在现代科技中的巨大价值。从高性能合金到先进半导体,再到各种功能性材料,无不依赖于对晶体结构的深刻理解和精确控制。我一直对人工智能感兴趣,书中提到利用晶体结构实现某些计算功能,让我看到了科技发展的无限可能。作者的写作方式非常独特,他善于将复杂的科学原理,用通俗易懂的比喻和类比进行解释,比如将原子排列比作积木搭建,将晶格常数比作房间的大小,这些都让抽象的概念变得生动有趣。我感觉自己不是在阅读一本枯燥的教科书,而是在跟随一位经验丰富的向导,一起探索奇妙的科学世界。

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《结晶学教程》这本书,给我最大的感受就是,科学可以如此迷人。在阅读之前,我对结晶学的印象,大概就是那些规则的几何形状,以及一些复杂的公式。但这本书,却将结晶学变成了一门充满故事和智慧的学科。作者的叙述风格非常独特,他没有一开始就陷入理论的海洋,而是从大家最熟悉的晶体形态入手,比如食盐的立方体、石英的六方柱等等,然后循序渐进地引导读者去理解这些形状背后的成因。我印象特别深刻的是书中关于“晶界”的讨论,作者解释了不同晶粒之间的界面,是如何影响材料的宏观性能的。这让我意识到,即使是同一种材料,其内部的微观结构,也会存在着“不完美”之处,而这些“不完美”反而赋予了材料特殊的性能。我之前对玻璃的性质一直感到好奇,它既不像金属那样有延展性,又不像陶瓷那样易碎。书中将玻璃归类为“非晶态材料”,并阐述了其与晶体材料在结构上的根本区别,这让我对玻璃的理解更加深入。而且,书中还提到了结晶学在生物矿化过程中的作用,比如贝壳的形成,这让我看到了结晶学在生命科学领域的广阔应用前景。作者的语言非常生动形象,他善于运用比喻和类比,将抽象的科学原理变得通俗易懂。我感觉自己在阅读过程中,大脑得到了充分的激活,不断地将新知识与已有的认知进行融合。这本书不仅仅是一本学习结晶学的工具书,更是一扇打开我对物质世界探索欲望的窗口。

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读到《结晶学教程》这本书,简直是一次意外的惊喜。我原本以为这是一本枯燥乏味的学术专著,充斥着我难以理解的公式和图表,但事实证明我大错特错了。从翻开第一页开始,我就被作者娓娓道来的叙述方式深深吸引。他并没有直接抛出复杂的概念,而是像一位循循善诱的老师,从最基础的原子排列开始,一步一步引导读者走进晶体的奇妙世界。我尤其欣赏书中对实际应用的详尽阐述,比如书中关于半导体材料如何利用晶体结构来实现特定功能的解释,让我对电子产品的内部构造有了全新的认识。我一直对那些闪耀着神秘光芒的宝石很感兴趣,书中对宝石晶体结构的分析,比如钻石的立方体结构如何赋予其极高的硬度和折射率,简直是解开了我长久以来的疑惑。此外,书中关于矿物学与结晶学的联系也让我受益匪浅,我开始能够区分不同矿物的形成条件和生长习性,对大自然的鬼斧神工有了更深层次的敬畏。阅读过程中,我发现自己对很多生活中的现象都有了新的解读,比如食盐的晶体形状、雪花的六边形结构,甚至一块普通的花岗岩,都仿佛在书中找到了它们的“身份证”,清晰地展现了它们的内在秩序。作者的语言通俗易懂,即使是涉及到一些复杂的数学概念,也通过形象的比喻和生动的例子进行解释,让我这个非专业人士也能轻松掌握。我经常在阅读时停下来,反复回味书中对某个概念的解释,然后对照生活中的实例进行思考,这种沉浸式的学习体验是我从未有过的。这本书不仅仅是关于结晶学的知识,更是一种探索世界、理解万物内在联系的思维方式的启迪。我非常期待能有更多这样的书籍出现,让科学知识变得如此有趣和易于接近。

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