原子與材料

前言

　　1945年，兩枚核彈終結(jié)了第二次世界大戰(zhàn)，這是對物理學威力的一次展示，讓人惶恐而又令人信服。由世界上最杰出的一些科學頭腦醞釀出的這次核爆炸摧毀了廣島和長崎這兩座日本城市，迫使日本不得不無條件投降。應該說，物理學和物理學家的身影貫穿于第二次世界大戰(zhàn)的始終，而原子彈只是最生動的一個例子。從那些用于炸壩的在水中跳躍前進的炸彈，到那些感應到船體出現(xiàn)便發(fā)生爆炸的水下魚雷，第二次世界大戰(zhàn)實際上也是一場科學的較量。　　第二次世界大戰(zhàn)讓所有人，包括那些多疑的軍事領導人相信，物理學是一門很重要的科學。然而，物理學的影響遠遠延伸到了戰(zhàn)場之外，物理學原理幾乎關系到世界的每個部分，觸碰了人們生活的方方面面。颶風、閃電、汽車引擎、眼鏡、摩天大廈、足球，甚至包括我們怎么走、怎么跑，所有這一切都要服從科學規(guī)律的安排?！　≡谥T如核武器這樣的話題或者有關宇宙起源的最新理論面前，物理學和我們?nèi)粘Ｉ畹年P系往往顯得黯然失色?！拔覀兪澜缰械奈锢怼边@套叢書的目標就是去探究物理學應用的各個方面，描述物理學如何影響科技、影響社會，如何幫助人們理解宇宙及其各個相互聯(lián)系的組成部分的性質(zhì)和行為。叢書覆蓋了物理學的主要分支，包括如下主題：　　◆力學與動力學　　◆電學與磁學　　◆時間與熱動力學　　◆光與光學　　◆原子與材料　　◆粒子與宇宙　　“我們世界中的物理”叢書的每一冊都闡釋了有關某個主題的基本概念，然后討論了這些概念的多種應用。雖然物理學是數(shù)學類學科，但這套叢書主要聚焦于思想的表達，而數(shù)學知識并不是重點，書中只涉及一些簡單的等式。讀者并不需要具備專門的數(shù)學知識，當然，對于初等代數(shù)的理解在有些時候還是很有幫助的。實際上，每一冊可以討論的話題的數(shù)量幾乎是無限的，但我們只能選取其中的一部分。令人遺憾的是，不少有趣的東西就這樣不得不被省略掉。然而，叢書的每一冊都涉獵了非常廣泛的材料?！　∥以?jīng)參加過一個討論會，會上一位年輕學生問教授們，是否需要備有最新版本的物理教科書。有一位教授回答說，不，因為物理學的原理“多年來一直沒有改變”。這個說法大體上是對的，但這只是對物理學的效力的一個證明。物理學的另一個支撐來源于建立在這些原理之上的令人吃驚的諸多應用，這些應用仍在不斷擴展和變化，其速度之快非同尋常。蒸汽機已經(jīng)讓位給了用在跑車和戰(zhàn)斗機上的強大內(nèi)燃機，而電話線也正在被光導纖維、衛(wèi)星通訊和手機等取代。這套叢書的目標就是鼓勵讀者去發(fā)現(xiàn)物理學在各個方面、各個領域所起的作用，現(xiàn)在的、過去的以及不遠的將來的……

內(nèi)容概要

　　也許有很多人認為物理既難學又無趣，但是當你翻開這套書就會發(fā)現(xiàn)，原來課本上學到的物理知識不僅僅是用來做題或應付考試的。生活中的方方面面都離不開物理原理。也許你還沒有意識到，在學習了幾年中學物理之后，你已經(jīng)幾乎能夠解釋生活中遇到的任何狀況。凱爾·柯克蘭德博士所著的《原子與材料》關注的是我們身邊各式各樣的材料。作者都通過大量生動翔實的例子，一一說明了組成材料的原子和不同材料的性質(zhì)及應用?！　　对优c材料》的獨特之處在于作者將看似無關的原子彈、航天飛機、防彈背心甚至科幻小說中的“太空升降機”聯(lián)系在一起，一步步系統(tǒng)地講解了材料科學的相關知識。

作者簡介

作者：（美國）凱爾·柯克蘭德 譯者：馬博學凱爾·柯克蘭德，博士，1998年在賓夕法尼亞大學獲得神經(jīng)科學的博士學位，主要研究方向是視覺系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡。他的跨學科背景和興趣促使他發(fā)表了關于科學的歷史以及科學在當前和未來對社會的影響等多篇文章。

書籍目錄

前言鳴謝簡介1 原子物理與分子物理看見原子：掃描隧道顯微鏡關于元素周期表粒子束原子成分核能分子力納米技術(shù)神奇的旅程2 物質(zhì)的相物質(zhì)：原子的集合相變氣體：前進，火箭液體：保持車輪轉(zhuǎn)動固體：制造塑像動力、電視、核聚變中的等離子體3 水生命中最重要的分子極性分子爬上細管：毛細管作用昆蟲如何行走在水面之上冰和雪“播種”雨云，收獲雨水4 材料刀劍、飛機、硬幣——文明中的金屬測量材料強度玻璃與陶瓷塑料：長鏈分子聚合合成纖維凱芙拉與防彈背心復合材料為航天飛機護航：耐熱板假體：人造肢體未來的材料5 建筑古代“摩天大廈”混凝土與鋼現(xiàn)代摩天大廈太空升降機——未來之塔結(jié)語元素周期表化學元素表譯者感言

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：復合材料是當今應用最為廣泛的一類材料。大部分復合材料由一類纖維和某種材料粘合而成，通常稱這種材料為基質(zhì)。復合材料采用的纖維包括玻璃、碳、凱芙拉等，而通常的基質(zhì)材料則為塑料、陶瓷和金屬。纖維可以提高強度，類似于油漆刷上的鬃毛，堅硬而富有彈性。應用在大部分復合材料中的纖維通常是短而細的，然而憑借如此之小的尺寸，它們卻能達到極高的強度?；|(zhì)的作用在于結(jié)合和支撐這些纖維，并保護單個的纖維細絲。得益于嵌人基質(zhì)纖維的強度，使斷裂幾乎不會在材料內(nèi)部發(fā)生。雖然陶瓷和金屬有時也用作基質(zhì)，但是最理想的基質(zhì)材料非塑料莫屬。這是由于塑料質(zhì)地輕，有著可使纖維緊密結(jié)合的良好粘合性，并且可以很輕易地塑造成各種形狀。以塑料作為基質(zhì)的一個缺點是，塑料通常增加了重量卻沒能提高太多強度，因此在大部分應用中總是盡可能少地使用此類材料。典型的復合材料中基質(zhì)的質(zhì)量通常占到1／3。有時候人們把所有的復合材料都叫做“塑料”。正如前面所討論的，雖然“塑料”這個術(shù)語通常是指高分子聚合物，但就很多復合材料都依賴塑料作為基質(zhì)這一點來說，這個術(shù)語的上述用法也并非完全錯誤。

編輯推薦

《科學圖書館·我們世界中的物理:原子與材料》：人們對于核技術(shù)和宇宙起源等物理理論耳熟能詳，而對于日常生活的物理現(xiàn)象卻知之甚少?！拔覀兪澜缰械奈锢怼笔且惶?冊叢書，全景式地描述了對技術(shù)和社會產(chǎn)生影響的物理現(xiàn)象，有助于人們了解宇宙的本質(zhì)和規(guī)律?！对优c材料》一書對物質(zhì)進行了深入探討，不僅涉及最基礎的組成物質(zhì)的原子及其化合物，而且描述了人們在技術(shù)和社會中是如何使用這些材料的。。從粒子束到混凝土塊，材料存在的方式可謂五花八門，而所有這些材料都對人類的生存環(huán)境起著至關重要的作用?！对优c材料》包括的內(nèi)容有原子物理與分子物理物質(zhì)的相水材料建筑這本書包括了40多幅黑白照片和插圖，附錄化學元素周期表和化學元素表?！拔覀兪澜缰械奈锢怼眳矔菫槟切┛释私庥腥さ奈锢韺W知識的學生、老師和普通讀者提供的一套基礎讀物。

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