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(duì)物理學(xué)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(xué)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(yīng)該說，物理學(xué)和物理學(xué)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(dòng)的一個(gè)例子。從那些用于炸壩的在水中跳躍前進(jìn)的炸彈，到那些感應(yīng)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(shí)際上也是一場(chǎng)科學(xué)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(lǐng)導(dǎo)人相信，物理學(xué)是一門很重要的科學(xué)。然而，物理學(xué)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)延伸到了戰(zhàn)場(chǎng)之外，物理學(xué)原理幾乎關(guān)系到世界的每個(gè)部分，觸碰了人們生活的方方面面。颶風(fēng)、閃電、汽車引擎、眼鏡、摩天大廈、足球，甚至包括我們?cè)趺醋?、怎么跑，所有這一切都要服從科學(xué)規(guī)律的安排?！　≡谥T如核武器這樣的話題或者有關(guān)宇宙起源的最新理論面前，物理學(xué)和我們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)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(biāo)就是去探究物理學(xué)應(yīng)用的各個(gè)方面，描述物理學(xué)如何影響科技、影響社會(huì)，如何幫助人們理解宇宙及其各個(gè)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(xué)的主要分支，包括如下主題：　　◆力學(xué)與動(dòng)力學(xué)　　◆電學(xué)與磁學(xué)　　◆時(shí)間與熱動(dòng)力學(xué)　　◆光與光學(xué)　　◆原子與材料　　◆粒子與宇宙　　“我們世界中的物理”叢書的每一冊(cè)都闡釋了有關(guān)某個(gè)主題的基本概念，然后討論了這些概念的多種應(yīng)用。雖然物理學(xué)是數(shù)學(xué)類學(xué)科，但這套叢書主要聚焦于思想的表達(dá)，而數(shù)學(xué)知識(shí)并不是重點(diǎn)，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(xué)知識(shí)，當(dāng)然，對(duì)于初等代數(shù)的理解在有些時(shí)候還是很有幫助的。實(shí)際上，每一冊(cè)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(cè)都涉獵了非常廣泛的材料?！　∥以?jīng)參加過一個(gè)討論會(huì)，會(huì)上一位年輕學(xué)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?yàn)槲锢韺W(xué)的原理“多年來一直沒有改變”。這個(gè)說法大體上是對(duì)的，但這只是對(duì)物理學(xué)的效力的一個(gè)證明。物理學(xué)的另一個(gè)支撐來源于建立在這些原理之上的令人吃驚的諸多應(yīng)用，這些應(yīng)用仍在不斷擴(kuò)展和變化，其速度之快非同尋常。蒸汽機(jī)已經(jīng)讓位給了用在跑車和戰(zhàn)斗機(jī)上的強(qiáng)大內(nèi)燃機(jī)，而電話線也正在被光導(dǎo)纖維、衛(wèi)星通訊和手機(jī)等取代。這套叢書的目標(biāo)就是鼓勵(lì)讀者去發(fā)現(xiàn)物理學(xué)在各個(gè)方面、各個(gè)領(lǐng)域所起的作用，現(xiàn)在的、過去的以及不遠(yuǎn)的將來的……

內(nèi)容概要

　　也許有很多人認(rèn)為物理既難學(xué)又無趣，但是當(dāng)你翻開這套書就會(huì)發(fā)現(xiàn)，原來課本上學(xué)到的物理知識(shí)不僅僅是用來做題或應(yīng)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(shí)到，在學(xué)習(xí)了幾年中學(xué)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(guān)注的是我們身邊各式各樣的材料。作者都通過大量生動(dòng)翔實(shí)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(yīng)用。　　《原子與材料》的獨(dú)特之處在于作者將看似無關(guān)的原子彈、航天飛機(jī)、防彈背心甚至科幻小說中的“太空升降機(jī)”聯(lián)系在一起，一步步系統(tǒng)地講解了材料科學(xué)的相關(guān)知識(shí)。

作者簡介

作者：（美國）凱爾·柯克蘭德 譯者：馬博學(xué)凱爾·柯克蘭德，博士，1998年在賓夕法尼亞大學(xué)獲得神經(jīng)科學(xué)的博士學(xué)位，主要研究方向是視覺系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。他的跨學(xué)科背景和興趣促使他發(fā)表了關(guān)于科學(xué)的歷史以及科學(xué)在當(dāng)前和未來對(duì)社會(huì)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(guān)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(jìn)，火箭液體：保持車輪轉(zhuǎn)動(dòng)固體：制造塑像動(dòng)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(xì)管：毛細(xì)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(jī)、硬幣——文明中的金屬測(cè)量材料強(qiáng)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(fù)合材料為航天飛機(jī)護(hù)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(jī)——未來之塔結(jié)語元素周期表化學(xué)元素表譯者感言

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：復(fù)合材料是當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的一類材料。大部分復(fù)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(fù)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(qiáng)度，類似于油漆刷上的鬃毛，堅(jiān)硬而富有彈性。應(yīng)用在大部分復(fù)合材料中的纖維通常是短而細(xì)的，然而憑借如此之小的尺寸，它們卻能達(dá)到極高的強(qiáng)度?；|(zhì)的作用在于結(jié)合和支撐這些纖維，并保護(hù)單個(gè)的纖維細(xì)絲。得益于嵌人基質(zhì)纖維的強(qiáng)度，使斷裂幾乎不會(huì)在材料內(nèi)部發(fā)生。雖然陶瓷和金屬有時(shí)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(gè)缺點(diǎn)是，塑料通常增加了重量卻沒能提高太多強(qiáng)度，因此在大部分應(yīng)用中總是盡可能少地使用此類材料。典型的復(fù)合材料中基質(zhì)的質(zhì)量通常占到1／3。有時(shí)候人們把所有的復(fù)合材料都叫做“塑料”。正如前面所討論的，雖然“塑料”這個(gè)術(shù)語通常是指高分子聚合物，但就很多復(fù)合材料都依賴塑料作為基質(zhì)這一點(diǎn)來說，這個(gè)術(shù)語的上述用法也并非完全錯(cuò)誤。

編輯推薦

《科學(xué)圖書館·我們世界中的物理:原子與材料》：人們對(duì)于核技術(shù)和宇宙起源等物理理論耳熟能詳，而對(duì)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(cè)叢書，全景式地描述了對(duì)技術(shù)和社會(huì)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(duì)物質(zhì)進(jìn)行了深入探討，不僅涉及最基礎(chǔ)的組成物質(zhì)的原子及其化合物，而且描述了人們?cè)诩夹g(shù)和社會(huì)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(duì)人類的生存環(huán)境起著至關(guān)重要的作用。《原子與材料》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(xué)元素周期表和化學(xué)元素表。“我們世界中的物理”叢書是為那些渴望了解有趣的物理學(xué)知識(shí)的學(xué)生、老師和普通讀者提供的一套基礎(chǔ)讀物。

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