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读懂粒子物理学,从夸克的小世界直抵宇宙深处

7月11日 眸中星投稿
  世间万物,都可以解释为两种夸克、电子和中微子的无限组合。理解构成世界的基本粒子,是理解宇宙的开始。
  本书诠释了夸克、轻子和支配粒子物理学的力的复杂世界。从物理学深刻且基本的问题,如现实的最终本质是什么是否存在最小的粒子,到宏观宇宙本身的创建及其最终命运,粒子物理学研究都提供了指引。
  作者绕过复杂的数学计算,通过生动的语言、清晰的笔触、贴切的类比,带领读者从夸克的微小世界直抵宇宙深处,进行一次精彩纷呈的世界本质探索之旅。
  1897年之前,所有人都认为原子是元素最小的粒子,没有内部结构。此时汤姆逊宣布自己发现了构成原子的粒子,这个发现预示着现代粒子物理时代的序幕正式拉开。在汤姆逊和卢瑟福的努力下,得知原子中包括一个由质子构成的致密核心,周围是结构松散的电子。卢瑟福的弟子查德威克证实了中子并不是由质子和电子构成,而是作为一种基本粒子存在。
  时间来到20世纪,量子力学领域里大名鼎鼎的科学家们如泡利,海德堡,薛定谔,狄拉克,波恩等等在研究领域硕果累累。50年末60年代初,有近百种已知的粒子,它包括强子和轻子,这些粒子又可细分为介子和重子。它们根据不同的自旋数(整数和半整数)又可以分为玻色子和费米子。21世纪的到来,数百种粒子被解释为12种更小的粒子的不同组合:6种为夸克,6种为轻子。
  本书虽然以粒子物理为主,但粒子物理和宇宙学是两个密不可分的领域,粒子物理学的研究能够揭示宇宙的诞生及其命运等诸多奥秘。粒子物理实验可以直接观察到物质在原初极端条件下的行为,从中获得的知识可直接用于宇宙学的研究。
  认识、了解、研究物理学是一项任重道远的工作,面对着许多不确定性和尚未可知的答案,很多时候人类总要面对取舍的各种选择,哪怕是在没有明确的目的导向性情况下,人类都要秉持着尊重过程、享受发现、寻求突破的意义,从更加广阔和深远的角度上进行探索,正如末章亨利庞加莱所说的科学家研究自然不是因为这样做有用;而是因为他能从中感到愉悦,而他之所以能够感到愉悦,是因为自然是如此美丽,科学的美丽无疑是富有魅力的精彩风景,在付出与努力的背后,将会是对科学诚挚的礼赞和敬畏。
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