理解宇宙

前言

　　公元前392年7月，一個(gè)炎熱的白天，這天可能是一個(gè)星期二，阿卜杜拉的希臘哲學(xué)家德謨克利特?cái)嘌?，我們所看到的一切東西都由共同的、基本的、不可見(jiàn)的組分構(gòu)成，這些組分如此細(xì)小以致我們的日常經(jīng)驗(yàn)是看不到它們的。同其他偉大的觀念一樣，德謨克利特的這一觀念也不是他本人絕對(duì)原始的想法。他的老師，Miletus的Leucippus很可能就有同樣的原子論看法。原子論的概念成了整整保持了兩千多年的理論。直到20世紀(jì)，才證明這種外來(lái)的“原子”思想是正確的。原子論是科學(xué)中最深刻的豐富多彩的概念，它指出存在著可以認(rèn)識(shí)的基本建筑塊，并且存在可以理解的規(guī)律，使這些建筑塊相互結(jié)合并形成我們?cè)谟钪嬷锌吹降拿恳粯訓(xùn)|西。　　尋找自然界基本建筑塊的工作，并未因20世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了原子而停止不前，原子是可分的，原子里面是原子核和電子，原子核里是中子和質(zhì)子;中子和質(zhì)子里面則是所謂的粒子夸克和膠子。也許夸克還不是原子論思想的最終表達(dá)，尋找真正的最小基元很可能還要花一百年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。天曉得會(huì)是什么東西。一旦我們知道了夸克和其他類似的基本粒子究竟是怎么一回事，便可以勾勒出世界如何運(yùn)轉(zhuǎn)的一幅完整的圖像。實(shí)際上，不光給出世界運(yùn)轉(zhuǎn)的圖像，還能得出整個(gè)宇宙為何這樣運(yùn)轉(zhuǎn)的圖畫(huà)?！　?duì)自然界的研究，傳統(tǒng)上劃分為不同的學(xué)科:天文學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、地學(xué)、物理學(xué)、動(dòng)物學(xué)等等。但是自然界本身卻是沒(méi)有縫隙的織物。偉大的美國(guó)博物學(xué)家John Muir在闡述這一思想時(shí)說(shuō)道:“當(dāng)我們想把一件一件東西分揀開(kāi)來(lái)時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)每樣?xùn)|西都同宇宙中另外的每一件東西黏連在一起”。本書(shū)作者Don Lincoln和他的同事在Illinois的Batavia的費(fèi)密國(guó)立加速器實(shí)驗(yàn)室，探索夸克內(nèi)部的時(shí)空結(jié)構(gòu)時(shí)，同樣理解了外部空間的宇宙，因?yàn)榭淇撕陀钪嫱瑯邮沁B在一起的。了解自然界的基本粒子就是了解極為復(fù)雜的宇宙學(xué)問(wèn)題的一個(gè)重要部分。Don Lincoln在書(shū)中時(shí)刻提醒我們，千萬(wàn)不要忘記我們正在漫游于從夸克到宇宙的旅途中。M iletus的Leucippus和阿卜杜拉的德謨克利特始終活在Batavia的Don Lincoln心中?！　on是活躍在費(fèi)密國(guó)立加速器實(shí)驗(yàn)室（這是目前世界上能量最高的位于Batavia的加速器實(shí)驗(yàn)室）的杰出物理學(xué)家。他們正在從事將質(zhì)子和反質(zhì)子加速到接近光速時(shí)再對(duì)撞產(chǎn)生新粒子性質(zhì)的研究。他從事最前沿的研究工作，本書(shū)所寫(xiě)的就是他的研究成果之一。Don的寫(xiě)書(shū)熱情不亞于他所從事的物理研究工作。給門外漢講述物理學(xué)的工作，一直是他的愛(ài)好。他知道如何對(duì)大眾介紹現(xiàn)代基本粒子的重要概念最能見(jiàn)效?！　∶嫦虼蟊娭v述基本粒子的圖書(shū)已有不少，多數(shù)書(shū)都能奇跡般地把我們的所知告訴讀者。Don除了告訴大眾我們所知道的，還告訴我們何以知道，甚至更為重要的是告訴讀者我們?yōu)槭裁匆ブ赖牡览??！　　独斫庥钪妗酚质且槐局v述粒子物理發(fā)展過(guò)程中杰出科學(xué)家的傳奇小說(shuō)，Don在書(shū)中講述了這樣一個(gè)故事:1957年1月4日，紐約市的一家上?？О傻牡熬砦绮蜁?huì)上，他們?nèi)绾戊`感突發(fā)，想到一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)。他還在書(shū)中寫(xiě)到500位物理學(xué)家共同參與一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的種種情況。偉大的發(fā)現(xiàn)不一定要有復(fù)雜的檢測(cè)設(shè)施、復(fù)雜的機(jī)械和高級(jí)的計(jì)算機(jī)，但肯定要有一批具有廣博知識(shí)的人才行。假如你擔(dān)心強(qiáng)迫科學(xué)家堅(jiān)持?jǐn)?shù)年從事世界上最龐大的實(shí)驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)什么樣的情形，那就請(qǐng)你讀讀這本書(shū)吧!

內(nèi)容概要

本書(shū)作者Don Lincoln教授工作于當(dāng)今能量最高的費(fèi)密國(guó)立加速器實(shí)驗(yàn)室，他領(lǐng)導(dǎo)的頂級(jí)實(shí)驗(yàn)小組曾最早發(fā)現(xiàn)頂夸克。他擅長(zhǎng)用通俗的比喻和插圖講述最前沿的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，本書(shū)就是他在2003年寫(xiě)成的代表性著作之一。    本書(shū)闡述有趣的夸克和輕子的世界圖景，解釋操控它們行為的各種力。全書(shū)完全從實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的視角出發(fā)，舍棄數(shù)學(xué)的復(fù)雜性，集中討論實(shí)驗(yàn)物理前沿和理論物理前沿如何同有趣的宇宙學(xué)領(lǐng)域聯(lián)系在一起。亦即從高能物理實(shí)驗(yàn)的最新發(fā)現(xiàn)，追溯宇宙的大爆炸歷史以及隨后的物質(zhì)演變規(guī)律。凡是有一定科學(xué)背景的學(xué)生都渴望弄清哪些是至今我們已經(jīng)弄懂的（夸克，輕子和反物質(zhì)），哪些是我們還沒(méi)有弄清的（Higgs玻色子、中微子振蕩、以及宇宙中反物質(zhì)為什么這樣少的原因），還有哪些僅僅只是夢(mèng)寐以求的（超對(duì)稱性、超弦及超維度）。全書(shū)共10章:1.宇宙學(xué)和原子世界的早期歷史。2.粒子物理發(fā)展史。3.夸克和輕子，高能物理實(shí)驗(yàn)的研究成果。4.物質(zhì)結(jié)合力。5.尋找Higgs玻色子，這是當(dāng)今物理學(xué)領(lǐng)域費(fèi)時(shí)費(fèi)力的一項(xiàng)最前沿最巨大的工程。6.加速器及檢測(cè)設(shè)備，這是其他書(shū)中從未見(jiàn)過(guò)的內(nèi)容。7.宇宙創(chuàng)生的神秘性。8.21世紀(jì)物理學(xué)前沿的基礎(chǔ)研究重點(diǎn)——反物質(zhì)和暗能量。9.宇宙的毀滅和創(chuàng)生。10.我們?yōu)槭裁匆@樣研究。   這是一本有一定科學(xué)背景的學(xué)生都應(yīng)當(dāng)讀且能讀懂的關(guān)于21世紀(jì)熱點(diǎn)科學(xué)的普及性著作。

作者簡(jiǎn)介

Don Lincoln，美國(guó)費(fèi)密國(guó)立加速器實(shí)驗(yàn)室（Ferm iNational Accelerator Laboratory）實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。
   1964年出生，1993年獲得Rice大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位，之后去密歇根大學(xué)作為研究員參加D實(shí)驗(yàn)。費(fèi)密實(shí)驗(yàn)室和D實(shí)驗(yàn)室是當(dāng)今世界上設(shè)施最好、研究人員最多的兩家高能物理研究機(jī)構(gòu)

書(shū)籍目錄

ForewordPrefaceAcknowledgements1.Early History2.The Path to Knowledge (History of Particle Physics)3.Quarks and Leptons4.Forces: What Holds It All Together5.Hunting for the Higgs6.Accelerators and Detectors: Tools of the Trade7.Near Term Mysteries8.Exotic Physics(The Next Frontier)9.Recreating the Universe 10,000,000 Times a Second10.Epilogue: Why Do We Do It?Appendix A:Greek SymbolsAppendix B:Scientific JargonAppendix C:Particle-Naming RulesAppendix D:Essential Relativity and Quantum MechanicsAppendix E:Higgs Boson ProductionAppendix F:Neutrino OscillationsFurther ReadingGlossaryIndex

圖書(shū)封面

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