我们都是科学家——那些妙趣横生而寓意深远的科学实验

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出版者:人民邮电
作者:薛加民
出品人:
页数:280
译者:
出版时间:2014-8-1
价格:55.00元
装帧:平装
isbn号码:9787115354983
丛书系列:
图书标签:
  • 科普
  • 物理
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  • 实验
  • 自然科学相关
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  • 科学启蒙
  • 妙趣横生
  • 寓教于乐
  • 探索发现
  • 思维训练
  • 科学思维
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具体描述

全息成像、激光传声、磁悬浮……《我们都是科学家——那些妙趣横生而寓意深远的科学实验(修订版)》让你通过身边的有趣实验完成前沿科技的奇妙体验。这是一本关于物理学的原创科普图书,作者用独特的视角与方式,深入浅出地为你揭秘光、电、磁等物理学领域的专业知识;这是一本面向喜欢动手的科学爱好者的指导手册,让你在轻松完成有趣物理实验与制作项目的同时,探究出“高科技”的奥秘。

如果你是科学爱好者,不要错过这本《我们都是科学家——那些妙趣横生而寓意深远的科学实验(修订版)》,它让你眼界大开;如果你是学生,无论是在读中学,还是大学,不要错过这本《我们都是科学家——那些妙趣横生而寓意深远的科学实验(修订版)》,它告诉你“动手学科学”的方法与思路;如果你是科学工作者或科学老师,不要错过这本《我们都是科学家——那些妙趣横生而寓意深远的科学实验(修订版)》,它专业的解读和翔实的介绍,会为你提供不一样的科学视角。

探索宇宙的奥秘:一部关于天文物理与宇宙演化的深度导览 书名:《群星的低语:从量子泡沫到宇宙尽头》 简介: 这部恢弘的著作,旨在带领读者进行一场横跨时空的史诗级旅程,深入探索现代天体物理学和宇宙学的核心奥秘。我们不再关注日常可见的现象,而是将目光投向宇宙最宏大、最深邃的尺度,试图理解万物的起源、结构及其最终命运。 第一部分:微观基石——量子场论与时空结构 本书的第一部分聚焦于现代物理学的两大支柱——量子力学与广义相对论的交汇点,即我们对时空本质的理解。我们将从普朗克尺度开始,探讨量子引力理论的最新进展,包括弦理论(String Theory)和圈量子引力(Loop Quantum Gravity)的数学框架及其在描述早期宇宙中的潜力。 量子泡沫与零点能: 深入解析真空的本质。我们不再视真空为虚无,而是充满虚拟粒子对起伏的“量子泡沫”。这一部分将详细介绍卡西米尔效应(Casimir Effect)的实验验证,以及如何理解零点能与宇宙学常数之间的巨大差异(Vacuum Catastrophe)。 弯曲时空的几何学: 重新审视爱因斯坦的广义相对论。这不是对经典教科书的重复,而是着重于理解黎曼几何在描述引力场中的核心作用。我们将剖析爱因斯坦场方程的精确解,特别是史瓦西解(Schwarzschild Solution)和克尔解(Kerr Solution),它们为理解黑洞提供了数学基础。 时空拓扑与虫洞的可能性: 探讨在极端物理条件下,时空拓扑结构可能发生的扭曲。虽然纯粹的理论推测,但我们将分析爱尔兰-罗森(ER=EPR)猜想,即量子纠缠与虫洞连接的潜在关联,以及穿越“爱因斯坦-罗森桥”所面临的能态和稳定性挑战。 第二部分:恒星的生命周期与元素的铸造厂 我们将把视角放大到星系内部,系统地解构恒星从诞生、演化到死亡的全部过程,这不仅是天文学的叙事,更是核物理在宇宙尺度上的宏大实验。 恒星的诞生与前主序星阶段: 详细描述分子云的引力坍缩过程,解释边界层不稳定性和湍流在形成原恒星盘中的作用。重点分析赫罗图(H-R Diagram)上的不同演化轨迹,以及如何通过光谱分析确定恒星的化学丰度与年龄。 核聚变的精细结构: 深入核物理层面,解析质子-质子链反应(p-p chain)和碳氮氧循环(CNO cycle)的反应速率,以及它们如何决定恒星的能量输出。阐述“三阿尔法过程”(Triple-alpha process)在氦核转化为碳的临界性。 超新星的爆发与重元素的起源: 重点探讨II型超新星(Core-Collapse Supernovae)的机制。分析中微子驱动的爆炸过程,以及R-过程(快速中子俘获过程)如何在瞬间产生比铁重的元素,如金、铂和铀。我们将结合伽马射线暴(GRBs)的数据,探讨磁旋转中子星(Magnetars)在极端高能事件中的角色。 第三部分:星系动力学与宇宙网的结构 本书的第三部分将从恒星尺度跃升至数百万光年的尺度,考察物质在大尺度上的分布规律和星系的演化历史。 暗物质的间接证据与候选者: 面对引力现象与可见物质不符的挑战,本书将详尽回顾证明暗物质存在的关键证据链:旋转曲线、引力透镜效应(包括微透镜和强透镜)、以及宇宙微波背景辐射(CMB)的各项异性。随后,我们将评估当前主流的WIMP(弱相互作用大质量粒子)和轴子(Axions)等候选理论,并分析直接探测实验(如LUX-ZEPLIN)的局限性。 星系的形成与并合: 采用“自下而上”的结构形成模型,解释小型暗物质晕如何吸积物质形成早期矮星系,并最终演化为旋涡星系和椭圆星系。讨论星系合并事件(Galaxy Mergers)对恒星形成率和中心超大质量黑洞(SMBHs)成长的反馈机制。 星系团与宇宙大尺度结构: 描述宇宙网(Cosmic Web)的结构——由空洞(Voids)、纤维(Filaments)和星系团(Clusters)构成的三维网络。分析星系团中热气体的分布,以及如何通过测量重力势能来计算总质量,从而进一步验证暗物质的密度参数。 第四部分:宇宙学的宏大叙事——膨胀、暴胀与未来 最后一部分将聚焦于宇宙的起源、演化历史以及其不可避免的终局。 哈勃定律与宇宙的加速膨胀: 追溯弗里德曼方程(Friedmann Equations)的推导,解释宇宙膨胀的动力学。重点剖析Ia型超新星观测如何揭示了宇宙加速膨胀的惊人事实,并引入暗能量(Dark Energy)的概念,探讨其性质——是宇宙学常数、还是动态的第五种力(如昆托能量)。 暴胀理论的数学基础与可观测性: 详细阐述暴胀模型(Inflation)如何解决视界问题和磁单极子问题。我们将考察暴胀理论对早期宇宙量子涨落的“播种”作用,并分析如何通过寻找原初引力波(Primordial Gravitational Waves)的B模极化(B-modes)来实验性地验证暴胀的存在。 多重宇宙的猜想与信息悖论: 探讨不同类型的多重宇宙概念,例如永恒暴胀(Eternal Inflation)产生的泡泡宇宙,以及膜世界(Brane World)理论。最后,我们将回归黑洞信息悖论,讨论霍金辐射(Hawking Radiation)的半经典推导,以及信息在黑洞蒸发过程中是否真正丢失的问题,这直接关系到我们对时空量子性质的根本理解。 本书以严谨的数学基础为支撑,结合最前沿的观测数据,旨在为所有对宇宙深层结构抱有求知欲的读者,提供一个全面、深入且富有洞察力的认知框架。它不是一本简单的科普读物,而是一部带领思想穿梭于时空、质能、以及存在本质的智力探险指南。

作者简介

薛加民

2002—2006年在中国科学技术大学近代物理系学习,2006年赴美国亚利桑那大学物理系从事低温凝聚态物理研究。期间,关于新材料石墨烯的研究成果在国际顶尖学术杂志Nature Materials, Nature Physics, Physical Review Letters等发表,得到同行的广泛关注和引用。2012年获得亚利桑那大学物理学博士学位,目前受聘于上海科技大学,任助理教授,博士生导师。

从事专业研究的同时,作者积极参与美国大学的各种科普活动,是亚利桑那大学物理系年度“Physics Phun Nite”活动的参与者。

在美国,大多数大学都有所谓“ outreach”的科普推广项目,大学的实验室每年都会有一次向公众开放的机会,大家可以到高科技的实验室里参观,感受科技前沿。“Physics Phun Nite”活动是“ outreach”科普推广项目的一种,由亚利桑那大学物理系每年临近圣诞时举办的,活动在在一个大教室里举行,由系里的教授和学生向大众表演他们最喜欢的物理演示实验,活动有趣,深受欢迎。

目录信息

读后感

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世界上总一些东西,见识到以后,会让你在目瞪口呆或者爱不释手之余,发出这样的感叹:“竟然还可以这样?!” 科学竟然还可以这样有趣? 世界竟然还可以这样奇妙? 这跟中学里虐我千百遍的理科书讲的真是同一件事? 是的。为了防止整篇书评都会变成教育控诉文,我只在这里...  

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手头的这部《我们都是科学家》,是一本可以亲手尝试的科普书。 正如作者所言“书中的实验和制作所需材料都比较简单,也比较容易成功,但是其中所用到的知识却是非常深远”。 这道出本书两大特点: 一、书中用通俗易懂的语言介绍了较为复杂的物理学原理,这使得普罗大众都能看...

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用户评价

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作为一名家长,我一直在寻找能够激发孩子学习兴趣的读物。这本书无疑是我的不二之选。它不仅能让孩子在玩乐中学习,更能培养他们的动手能力、独立思考能力和解决问题的能力。我迫不及待地想和我的孩子一起尝试书中的每一个实验,共同探索科学的奥秘,分享科学的乐趣。我相信,这本书一定会在孩子心中播下科学的种子,让他们爱上科学,拥抱科学。

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这本书最让我感动的地方在于,它不仅仅是知识的传授,更是一种情感的连接。它让我回忆起童年时期,那些在厨房里捣鼓,在花园里观察的时光。那时候,我们用最简单的材料,却能发现最纯粹的快乐。这本书就像一剂时光的良药,唤醒了我内心深处对科学的热情。它让我明白,科学并非冰冷的公式和理论,而是充满生命力的探索过程。通过这些实验,我不仅学到了知识,更学到了如何去观察、去思考、去解决问题。这种能力的培养,远比单纯记忆知识更为重要。

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这本书的出现,让我重新审视了“学习”的意义。我不再将学习看作是一种负担,而是一种乐趣,一种探索。它让我明白,真正的学习,是发自内心的渴望,是主动的求知。而这本书,正是点燃我这种渴望的火种。它让我看到了科学的魅力,感受到了探索的乐趣,更让我坚信,我们每个人都可以成为一名出色的科学家,用我们的智慧和好奇心,去改变世界,去创造未来。

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翻开这本书,我仿佛走进了一个充满奇思妙想的科学游乐园。每一个实验都设计得那么巧妙,既简单易行,又充满了惊喜。我一直以为科学实验必须要有复杂的仪器和昂贵的材料,但这本书彻底颠覆了我的认知。它告诉我们,生活中随处可见的物品,比如水、空气、酵母、糖,都可以成为我们探索科学奥秘的工具。这让我感到非常兴奋,因为这意味着我不需要特殊的条件,就可以随时随地开始我的科学之旅。更重要的是,这些实验不仅仅是“做”,更强调“为什么”,引导我们去思考现象背后的科学原理。这种深入浅出的讲解方式,让我这个科学“小白”也能看得懂,并且能够举一反三。

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这本书的书名就足够吸引人了,“我们都是科学家——那些妙趣横生而寓意深远的科学实验”。我一直对科学充满好奇,但总觉得科学离我们很遥远,是那些穿着白大褂的科学家们在实验室里才能做的事情。这本书的书名仿佛在说,其实我们每个人内心都有一个小小科学家,只要找到对的“钥匙”,就能打开科学的大门。我一直渴望能找到一种方式,能够将科学的趣味性和实用性结合起来,让我在生活中也能体会到探索未知的乐趣。这本书的出现,让我看到了希望。它不仅仅是关于实验的介绍,更重要的是它传递了一种科学精神,一种质疑、探索、求证的态度。这种态度,我相信对于任何年龄段的人来说,都是宝贵的财富。

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我特别欣赏这本书的“寓意深远”这部分。它不仅仅局限于实验本身,更重要的是通过实验,传递出一些关于生活、关于人生的大道理。这些道理并非直接灌输,而是通过实验现象的解读,让读者自己去感悟。这种“润物细无声”的教育方式,让我觉得非常高级。它不仅仅是一本科学实验书,更是一本关于成长、关于智慧的人生指南。

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我特别喜欢这本书的叙事方式。它没有那种枯燥的说教,而是用一种非常亲切、生动的方式来讲述每一个实验。仿佛作者就在我身边,手把手地教我如何操作,耐心地解答我的每一个疑问。这种“陪伴式”的学习体验,让我感到非常舒服和安心。即使遇到一些我不太理解的环节,我也会因为作者的耐心和热情而继续尝试。而且,书中的插图也恰到好处,既能直观地展示实验步骤,又能增添不少趣味性,让整个阅读过程更加愉悦。

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读完这本书,我最大的感受是,科学并非高高在上,而是触手可及的。它就藏在我们的生活细节里,等待着我们去发现。这本书给我最大的启发就是,无论遇到什么问题,都可以尝试用科学的方法去分析和解决。它不仅仅是教会我做实验,更重要的是教会我如何思考,如何运用科学的思维方式来面对生活中的种种挑战。这是一种非常宝贵的“软技能”,能够帮助我在人生的道路上走得更远。

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这本书给我带来的不仅仅是知识的增长,更是一种全新的视角。我开始更加留心身边的事物,开始思考“为什么会这样?”“有没有更好的方法?”这种好奇心和探索欲,让我对生活充满了新的期待。我发现,原来科学无处不在,原来生活本身就是一本精彩的科学读物。这本书就像一扇窗户,让我看到了一个更广阔、更精彩的世界。

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这本书的书名本身就极具感染力,它传递了一种积极向上、充满活力的科学态度。它打破了人们对于科学家高不可攀的刻板印象,让我们意识到科学精神人人皆可拥有。那些“妙趣横生”的实验设计,让我在阅读过程中充满了期待,仿佛每一次翻页都能迎来一次新的惊喜。而“寓意深远”的内核,更是让这本书超越了一般的科普读物,它在传递科学知识的同时,也蕴含着深刻的人生哲理,引导我们以更广阔的视野去看待世界。

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无用。

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实验基本是中学到大学的难度水平,作者自己都做过,材料也不复杂;实验原理讲的很透,行文也很朴实亲切。值得强烈推荐。

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实验基本是中学到大学的难度水平,作者自己都做过,材料也不复杂;实验原理讲的很透,行文也很朴实亲切。值得强烈推荐。

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还好比较好懂

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学到了非常多的知识,知道了晶振振荡的本质,知道了很多光学知识,PID控制描写的很好。非常值得阅读的科普书籍。

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