Electromagnetism And The Structure Of Matter pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Daniele Funaro

出品人:

页数:200

译者:

出版时间:2008-6

价格:$ 137.00

装帧:

isbn号码:9789812814517

丛书系列:

图书标签:

• Electromagnetism
• Matter
• Physics
• Structure
• Quantum Mechanics
• Fields
• Waves
• Modern Physics
• Electricity
• Magnetism

宇宙的编织者：从微观到宏观的物质形态演化史 作者：[虚构作者名，例如：艾琳·范德比尔特] 出版社：[虚构出版社名，例如：普罗米修斯科学文献出版社] 出版日期：[虚构日期，例如：2024年秋季] --- 引言：探寻存在的基石 人类文明的早期，对“物质”的理解停留在朴素的直觉层面：坚硬、有形、占据空间。然而，随着观察工具的精进和理论思维的深化，我们逐渐意识到，我们所感知的世界，不过是隐藏在表象之下，由无数看不见的“结构”所搭建的宏伟剧场。本书《宇宙的编织者：从微观到宏观的物质形态演化史》，旨在带领读者进行一次跨越尺度、穿越时空的深刻旅程，探索物质如何在宇宙的演化中，从最基本的单元，逐步凝结、组织、分化，最终形成了我们今天所见的复杂结构。 本书的核心叙事围绕着“组织原则”展开。我们不着眼于单一的物理场或特定的相互作用力，而是关注这些基本力量如何协同作用，构建出从夸克到星系团，再到生命体的层级结构。这是一个关于涌现（Emergence）的故事，讲述了简单规则如何催生出令人惊叹的复杂性。 --- 第一部分：混沌中的序曲——基本粒子的形成与宇宙的初期结构 本部分聚焦于宇宙大爆炸后极短的时间尺度内，物质形态的起源。我们将探讨宇宙早期的高能环境，如何塑造了基本粒子集合体的基本“语法”。 第一章：普朗克纪元到暴胀：时空的诞生与能量的固化 本章追溯宇宙诞生之初的物理状态。我们探讨量子引力试图描述的极端条件，以及随后的暴胀如何奠定了宇宙宏观尺度的均匀性。重点在于，即使在如此早期的阶段，能量密度的不均匀性已经播下了未来结构形成的种子。我们将详细分析标准模型粒子（夸克、轻子）如何从纯粹的能量海中“凝结”出来，这不仅是物理学的范畴，更是“物质”概念的最初形态。 第二章：夸克之囚与核子的出现 随着宇宙膨胀和冷却，强相互作用力开始发挥主导作用。本章深入探讨夸克禁闭现象——一个解释物质为何以质子和中子的形式存在的关键机制。我们分析色荷的约束原理，以及这种约束如何迫使基本单元自发地形成更稳定的、具有特定内部对称性的复合体（核子）。这里，结构化的萌芽开始显现：不是随机的聚集，而是基于对称性破缺的必然结果。我们将讨论早期核合成（Nucleosynthesis）的过程，探讨氢和氦的形成，这是宇宙中所有后续复杂结构的“原材料”。 第三章：电子的解放与原子的曙光 当温度进一步下降，电子得以被原子核捕获，中性原子的出现标志着物质结构演化的一个里程碑。本章详细审视电子轨道的量子化特性，以及化学结合的先决条件。我们关注电子云的空间分布，这直接决定了后续化学反应的可能性。此处探讨的是，电子的排布方式定义了元素的“个性”，也奠定了化学周期表的结构基础。 --- 第二部分：层层递进——从原子到宏观材料的组织原理 物质的复杂性并非止步于原子。本部分将焦点转向原子如何通过各种相互作用力，构建出宏观世界的各种形态——从晶体到流体，再到生命物质。 第四章：化学键的几何学：分子世界的搭建 化学键是理解物质结构多样性的核心。本章将详细剖析不同类型的化学键（离子键、共价键、金属键、范德华力）的本质，强调它们在空间上对原子排列的定向约束。我们将特别关注分子的三维构象，如异构体和手性，它们如何引入了新的复杂性层次。 第五章：周期性与非周期性：晶体学的秘密 在本章中，我们探讨原子排列的宏观体现：固体结构。我们将对比完美晶体的周期性排列与无定形固体（如玻璃）的随机性。详细分析晶格缺陷（如空位、位错）对材料宏观性能（如强度、导电性）的决定性影响。这是一个关于几何约束如何转化为物理属性的经典案例。 第六章：软物质与临界现象 生命科学和材料科学的交汇点在于“软物质”。本章考察那些受热运动影响显著，结构尺度介于分子和宏观物体之间的物质形态，如液晶、聚合物、胶体。我们将探讨这些系统中的自组织（Self-Assembly）现象，即系统如何通过局域相互作用，在没有外部指导的情况下形成复杂的、动态的结构，例如生物膜的形成机制。 --- 第三部分：尺度与复杂性——从地球到生命系统的结构延伸 物质的组织原则并未停止于无机物。本部分将目光投向地球环境，审视生命体和行星尺度上的结构形成。 第七章：地球的构造与分层 行星本身就是巨大的、分层的结构体。本章分析地球内部的物质分层：地核、地幔、地壳。这些层级的划分，是物质在巨大压力和温度梯度下，通过密度和相变进行分离和重组的结果。我们将讨论地质活动的结构性根源，例如板块构造对地表物质分布的影响。 第八章：生物体的结构层次：从细胞器到器官 生命是已知宇宙中最复杂的物质结构。本章将生物体视为一个多尺度的、开放的耗散系统。我们关注蛋白质的折叠如何形成精确的三维功能结构，以及细胞膜如何通过自发排列形成选择性屏障。这里的关键在于，生命系统利用能量流维持其结构上的负熵状态，这是一种对热力学第二定律的动态适应。 第九章：信息与结构：遗传物质的物理基础 DNA和RNA的结构是信息存储的完美范例。本章探讨双螺旋的几何形态、碱基对的特异性配对如何在分子层面编码复杂的生命蓝图。这种结构不仅仅是存储，它本身就是一种主动的、可复制的物质形态，展示了结构与功能之间最直接、最深刻的关联。 --- 结语：未来的结构探索 本书最终回归到对“结构”这一概念的哲学反思。物质的形态演化，是从基本相互作用力中涌现出越来越精细、越来越具有目标性的组织模式。我们探索了从宇宙的第一个瞬间到活细胞的内部运作，物质如何不断地“选择”最优的组织方式来应对其所处的环境约束。未来的研究，无论是在极端物理条件下（如中子星内部），还是在人工合成超材料的领域，都将继续依赖于对这些基本组织原理的深刻理解。 本书适合对象： 物理学、化学、材料科学、生物学等相关领域的学生、研究人员，以及所有对物质世界深层构造原理抱有好奇心的读者。 --- 附录：常用结构分析技术概述 (涵盖X射线衍射、核磁共振波谱、冷冻电镜等方法) 参考文献 索引

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