未來總統(tǒng)的物理課

內(nèi)容概要

《未來總統(tǒng)的物理課》講述了：·恐怖主義：許多人可能擔心發(fā)生核恐怖的悲劇，但恐怖分子更容易用普通爆炸物來制造大量殺傷。·能源：告訴人們，他們可以隨便調(diào)節(jié)空調(diào)的溫度，但要讓他們相信，他們家的墻壁可以用某些很好（也可以很便宜）的絕緣材料。·核能：政治家認為核廢料問題從本質(zhì)上說是技術(shù)的，而科學(xué)家和工程師相信問題是政治的?？偨y(tǒng)先生需要向公眾解釋核廢料問題已經(jīng)解決了?！た臻g：如果過分擔心宇航員的安全，不如把他們的工作交給了不起的機器人去做。·全球變暖：要阻止全球變暖，重點應(yīng)該幫助發(fā)展中國家實現(xiàn)二氧化碳儲藏。

作者簡介

穆勒（Richard A.Muller）美國伯克利加州大學(xué)物理學(xué)教授，曾榮獲麥克阿瑟獎，俗稱“天才獎”。他是政府首席顧問，作為有影響的專家頻繁出現(xiàn)在美國公共電視網(wǎng)（PBS）和英國廣播公司（BBC）的專題紀實節(jié)目中。
　　本書源自他在加州大學(xué)為文科生開設(shè)的著名課程。

書籍目錄

開場白I 恐怖主義　1.9·11　2.恐怖核彈　3.下一次恐怖攻擊　4.生物恐怖　恐怖攻擊 總統(tǒng)備忘錄Ⅱ 能源　5.能源驚奇　6.太陽能　7.石油的終結(jié)　能源 總統(tǒng)備忘錄Ⅲ 核能　8.放射性與死亡　9.放射性衰變　10.核武器　11.核瘋狂　12.核能　13.核廢料　14.受控核聚變　核 總統(tǒng)備忘錄Ⅳ 空間　15.空間與衛(wèi)星　16.引力應(yīng)用　17.人在太空　18.“看不見的”偵察　空間 總統(tǒng)備忘錄V 全球變暖　19.氣候簡史　20.溫室效應(yīng)　21.一個很可能的原因　22.證據(jù)　23.非解決辦法　24.落地的果實　25.新技術(shù)　全球變暖 總統(tǒng)備忘錄索引譯后記

章節(jié)摘錄

　　1　恐怖主義　　2001年9月11日的恐怖襲擊，其物理實質(zhì)出人意料。基地組織用的武器釋放了相當于1.8千噸TNT的能量，遠遠超過了朝鮮在2006年10月9日的核武器試驗的能量?！　≡斐善茐牡牟皇秋w機。飛機重131噸，速度為每小時600英里。我們可以用物理公式E=my2／2來計算運動的能量即動能。用這個公式時，還要選擇正確的單位（這通常是最緊要的部分）；2計算可以發(fā)現(xiàn)，能量只有1噸TNT當量——比恐怖分子實際產(chǎn)生的能量小18000倍。動能不是摧毀大樓的罪魁。其實，世貿(mào)中心的雙子塔樓在受到飛機撞擊時幾乎沒有動搖。再看看錄像（如果你能忍受），仔細看大樓頂部飛機撞擊部位以上的地方。你可以看到頂部幾乎沒動。撞擊本身沒什么影響?！　∑茐男阅芰康恼嬲齺碓春唵螛O了，就是每架飛機攜帶的驅(qū)動著它飛過美國領(lǐng)空的那60噸噴氣燃料。飛機撞擊的背后隱藏著一個驚人的物理事實：1噸燃料或汽油在空氣中燃燒時，釋放出15噸TNT的能量。所以60噸油料釋放了900噸TNT能量。兩架飛機釋放的總能量就是1800噸TNT當量。　　汽油比TNT還厲害？是啊，厲害得多呢。實際上，巧克力餅干都比TNT能量大。炸一輛小汽車需要一捆TNT，而同樣重量的巧克力餅干（例如掄大錘的小伙子們吃的），破壞力就大多了。每克（大約兩個巧克力碎末的重量）巧克力餅干釋放大約5食物卡路里的能量，隨便一本食譜都能找到這個數(shù)字。而每克TNT只有0.65食物卡路里——小了9倍?！　∵@個事實令多數(shù)人驚訝，但仔細想想，就會明白其中的道理。原來，用TNT不是看它的能量大小，而是因為它能非常迅速地釋放其能量。原因在于，它（不同于汽油或巧克力）釋放能量不必與空氣發(fā)生反應(yīng)。TNT分子的原子就像固定的被壓縮的彈簧，放松彈簧，能量就跑出來。打破TNT的一個分子，就等于解開相鄰的彈簧扣，于是引爆TNT的鏈式化學(xué)反應(yīng)。彈簧能量可以在百萬分之一秒內(nèi)轉(zhuǎn)化為動能，因而分子具有很高的速度，這意味著它們有很高的溫度?！　《攘磕芰康姆绞胶芏?，核武器談判中，標準單位是噸TNT當量。按照武器管理者們的定義，1噸TNT當量等于100萬食物卡路里（這可不是玩笑），盡管TNT實際上只釋放了其中的三分之二。物理學(xué)家不喜歡食物卡路里，而喜歡焦耳；一食物卡路里大約等于4 200焦耳?！　〔煌牧系哪芰亢渴且粋€關(guān)鍵因子，不僅恐怖分子關(guān)心，在很多正當?shù)膽?yīng)用中它也很重要。例如，高效計算機電池釋放的能量只是同等重量的汽油能量的3％。這么低的能量轉(zhuǎn)化率，正是我們現(xiàn)在還開不上電動車的基本物理原因。我們將在專講能量的第二部分細說電池問題?，F(xiàn)在我們還是深入9?1 1襲擊的物理學(xué)?！　∑停òㄆ洳煌问?，如石油和噴氣燃料）包含著巨大的能量，因而早就成為武器的理想物質(zhì)。其應(yīng)用的歷史大概可以追溯到拜占庭時代的希臘人，也許正是神秘的“希臘火”（可查閱維基百科）。120世紀30年代西班牙用的莫洛托夫雞尾酒的關(guān)鍵成分就是汽油。（后來它們有了俄文名字。）2在兩次世界大戰(zhàn)中，火焰噴射器噴出的就是燃燒的汽油。在越南戰(zhàn)爭中，以汽油制造的凝固汽油彈臭名遠揚。在阿富汗，美國人用“油氣彈”摧毀了塔利班軍隊。這些可怕的事情與9?11攻擊的成功都是同一個原因：汽油有著巨大的能量密度。7噸汽油混合著空氣，從降落傘點燃下來，會釋放100噸TNT的能量。所以，你用不著放TNT炸彈，那是在浪費飛機的升空能力。帶著汽油就行了，它比炸藥的能量高15倍呢?！　??11恐怖分子沒用強力武器來摧毀世貿(mào)中心。他們用的是高能量的噴氣燃料。釋放的能量產(chǎn)生極高的溫度——其實就是建筑物的鋼筋中高速運動（振動）的分子。分子前后振動時，會推開鄰近的分子。這就是熱物體膨脹的原因。但金屬分子之間拉開的距離會削弱它們之間的吸引力，結(jié)果熱鋼比冷鋼軟。鋼結(jié)構(gòu)的弱化最終導(dǎo)致了大廈的坍塌。　　9?11恐怖分子可怕地利用了這個事實。穆罕穆德?阿塔（Mohamed Atta）在波士頓登上美國航空公司1 1號班機時，沒帶槍，沒帶炸藥，也沒帶長刀——他隨身的唯一非法的東西就是他的圖謀。盡管所有航空安檢存在諸多缺陷，但阿塔和他的同伙也沒膽量冒險攜帶武器。也用不著?！　??11行動的天才在于它風險很低。不需要炸藥，不必在飛機上偷藏武器。其實連一個組織機構(gòu)也不需要。計劃暴露的危險也很小，因為只需要一個恐怖分子知道任務(wù)的細節(jié)，那就是飛行員。阿塔的計劃還取決于當時的飛行政策——即鼓勵飛行員與劫機者合作，不爭吵，不恐嚇，照劫機者說的做——這樣的政策在那時很有效，但以后不會了。這種措施在過去救過很多人的生命（也包括飛機）?！　“⑺退耐锎畛嗽绨囡w機，是害怕錯過了計劃時間，也是為了更容易地同時攻擊紐約和華盛頓。更重要的是，他們選擇了橫貫美國大陸的航班，以確保飛機裝滿了油料?！　“⑺靼?，9月11日將是輕松劫機的最后時機。過了9月11日，空中警察幾乎沒有必要了，因為沒有哪個飛行員愿意讓恐怖分子來操縱。即使劫機者殺了飛行員，也將激起乘客和機組人員的勇氣和怒火。就在世貿(mào)中心被襲擊一小時一刻鐘后，聯(lián)合航空公司的93號航班上就發(fā)生了這一幕：乘客沖進了駕駛員的座艙?！　“矙z　　恐怖分子進行9?11襲擊時，鉆了機場安檢的空子。他們的安檢知識并不高深，也不復(fù)雜，那是任何了解劫機事件的稱職的技術(shù)人員都熟悉的東西。我們回想一下9?11之前的安全程序是什么樣子的。登機時，隨身行李通過x光機。這種機器可以通過形狀分析識別隱藏的東西，但x射線圖像的精度不足以識別偽裝精巧的物體。　　如果把刀鞘做成安全的形式，，雖然材質(zhì)相同，也很容易藏一把刀。恐怖分子大概并不想用這樣的偽裝，因為他們攜帶的合法的小武器已經(jīng)足夠了。如果帶刀被抓住，劫機企圖就可能暴露。因為目標是幾架飛機，所以在劫持飛機之前不能有任何閃失?！　〗饘偬綔y儀用來探測金屬刀具和槍支，其工作原理是金屬導(dǎo)電而大多數(shù)其他材料不導(dǎo)電。旅客要通過的入口，從物理學(xué)角度看，就像一個大線圈。電流通過導(dǎo)線，使它成為一個大磁體。磁體感生出電流，流過通過它的任何金屬，同時也使金屬成為磁體。于是，線圈可以感知有磁體出現(xiàn)。如果你帶有永久磁體，即使是陶做的（這樣它就不是良導(dǎo)體了），“金屬”探測儀也能發(fā)現(xiàn)它。因為這個道理，很多書都藏有小磁條——有人想偷書出門時，書店的探測儀就能逮住他。　　金屬探測器不是探測刀槍，而是探測導(dǎo)體和磁體。因為人有一定的導(dǎo)電性（主要是因為溶解在血液里的鹽），所以探測儀不能太靈敏，這個約束就為偷藏武器留下了漏洞。致命刀具如果用陶（一般是鋯石，這種材料也用來假冒鉆石）來制造，就可以安然通過檢查。如今連槍都可以用陶來做，不過多數(shù)這樣的槍支都有可以探測的金屬槍管，它們會刺激金屬探測儀，也會在x光機器下顯形?！　〔贿^，9?11恐怖分子不必私藏高科技的武器，甚至低級的也不需要。他們鉆了安全法規(guī)的空子，那時允許隨身攜帶刀刃不超過4英寸（1英寸=2.54厘米）的小刀。這是很隨意的規(guī)則。假如允許4英寸的刀，那10英寸的怎么就不行呢？這條規(guī)則原是一種讓步，例如童子軍就理所當然佩戴小刀。實際上，在9?11之前，多數(shù)實驗物理學(xué)家（如我）每次都帶小刀，一般是瑞士軍刀，它帶有幾塊24刀片、兩個螺絲起子和一個螺絲錐。這都是從它的多功能（特別是螺絲錐）養(yǎng)成的習慣?！　】植婪肿訋У氖遣眉埖?，刀刃很短，但通常比小折刀鋒利得多，幾乎和剃須刀片一樣。這種武器也更好，因為它不像折疊刀那樣，在刺東西時可能會折回來。（像用于彈簧小折刀和“重力”彈簧刀之類的鎖片，就因為這個而成為非法的。）裁紙刀可以縮回刀柄，如果不用，看起來就不是危險品。裁紙刀也不像武器，而更像藝術(shù)學(xué)生帶的小玩意兒。這是聰明的選擇，9?11之前它們在飛機上完全是合法的。　　如果機場人員認為某樣?xùn)|西可疑（如x光機發(fā)現(xiàn)你的隨身行李中有奇怪的物件），就可能檢查你——不過很可能只是用嗅探器再查你而大多數(shù)其他材料不導(dǎo)電。旅客要通過的入口，從物理學(xué)角度看，就像一個大線圈。電流通過導(dǎo)線，使它成為一個大磁體。

媒體關(guān)注與評論

　　領(lǐng)導(dǎo)者的物理速成班?！　　闋査诡D郵報　　通向白宮的物理路?！　　獓以u論在線　　穆勒給人的印象是一個可親而又多才多藝的教授……感謝穆勒化解了我心里的阻隔。我希望麥凱恩和奧巴馬也能分享他的智慧?！　　Z貝爾物理學(xué)獎獲得者S-溫伯格《芝加哥太陽報》

編輯推薦

　　《未來總統(tǒng)的物理課》為美國新任總統(tǒng)奧巴馬提出了5個物理方面的忠告。 總統(tǒng)不必學(xué)數(shù)學(xué)，但需要懂物理。哪些效應(yīng)最重要，哪些效應(yīng)可以忽略？世貿(mào)中心為什么坍塌？朝鮮的核爆炸為什么失?。克腿松咸盏目茖W(xué)價值是什么？全球變暖的主要原因是什么？什么辦法能真正解決問題而不僅僅是“感覺良好”的“樣板”工程？太陽能、風能、蓄電池和核能的前景如何？

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