了不起的物理 - 严伯钧

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了不起的物理/严伯钧著.--北京:北京联合出版公司,2021.3

ISBN 978-7-5596-4603-3

Ⅰ.①了… Ⅱ.①严… Ⅲ.①物理学-普及读物 Ⅳ.①O4-49

中国版本图书馆CIP数据核字(2021)第017749号

了不起的物理

作 者:严伯钧

出品人:赵红仕

责任编辑:高霁月

封面设计:沐希设计


北京联合出版公司出版

(北京市西城区德外大街83号楼9层 100088)

河北鹏润印刷有限公司 新华书店经销

字数187千字 700毫米×980毫米 1/16 17印张

2021年3月第1版 2021年3月第1次印刷

ISBN 978-7-5596-4603-3

定价:65.00元


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严伯钧

科普作家

代表作品《六极物理》

头部科普视频创作者

全国物理竞赛金牌获得者

曾在美国布朗大学攻读物理学博士

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严伯钧

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严伯钧

自序 和物理交个朋友

这本《了不起的物理》不是我一个人完成的书,而是网络上超过500万订阅者与我共同完成的。我从2018年年底开始在网络上制作短视频,介绍各种各样的科学知识。原本我以为科学普及是一个相对冷门的领域,却没有想到在第一条《黑洞是什么?》的视频之后,就获得了近30万订阅者。也在之后的两年多时间里,收获了一个又一个100万的新增订阅者。这让我觉得备受鼓舞,原来大家对于物理学的求知欲这么旺盛!

在与订阅者们交流的过程中,我清楚地了解到大家对于科学的兴趣点、关注点在什么方面,也从大家的问题当中打磨出了一套如何把复杂、艰深的知识用通俗易懂的方式传递出去的方法。在此,我总结了物理学中的100个有趣话题进行深入讲解。这100个话题涵盖物理学的方方面面,有生活中的物理学和黑科技,例如5G、裸眼3D、超级高铁;有广阔如宇宙的物理学原理,如引力波、黑洞和宇宙大爆炸理论;还有微小如量子的内涵哲理,如薛定谔的猫、量子纠缠和不确定性原理;更有对重要物理学定律的总结,像能量守恒定律、爱因斯坦方程和熵增原理。

这100个话题的撰写,都是经过与订阅者们的交流才逐渐细化、深化并做到通俗化的,所以这是一本500万人参与完成的物理学科普书籍。

我想这本书是面向所有对物理学感兴趣的人们的。不论你学历高低、对物理学知识的积累是否足够,只要你对物理学有兴趣,那这本书就一定适合你。在这个基础上,如果你是正在学习物理的中学生,《了不起的物理》作为课外的科学补充读物,相信更能激发起你对物理学的热情,并能拓宽你在物理学中的知识面。

我们生活在一个科技高度发达的世界中,我们生活中的方方面面都有物理学。相信读完这本书,你对生活中大部分接触到的科技产品都会建立比较清楚的概念,了解它们的工作原理。而像宇宙学、量子力学、相对论这种在过去看来极为艰深的物理学知识,现在也越发变成显学。这些看似高深难懂的知识,其实蕴含着很深的哲理。相信对它们进行学习了解后,能够帮助你在思维方式上做出一些改变。

本书的宗旨除了普及具体的物理学知识以外,还希望透过物理学中的逻辑让你感受到其中思维的魅力和美感。

我在上高中的时候就开始对物理学产生浓厚的兴趣,经常与同学一同讨论一些在当时看来极为高深的问题。还记得有一次因为对于光速不变原理的理解与同学争得面红耳赤,争论未果,回家思考后竟夜不能寐,经历了人生中第一次失眠。但在我上高中的时候网络并不发达,无法像现在一样即时获得那么多资讯和学术资料。当时的我一直希望能有一本科普书籍,提纲挈领地告诉我物理学的方方面面,不论是生活中的物理知识、浩瀚宇宙中的物理知识抑或是微观量子中的物理知识。所以这本书从某种意义上说也是满足少年时的一个心愿,写给跟我一样,因为对物理学的好奇心而寤寐思服、辗转反侧的人们。

最后,要感谢500万订阅者对科学普及事业的支持,让我们一同进入物理学的世界!

1 为什么坐飞机不让托运充电宝?

2 保温杯如何做到一晚上水都不冷?

3 二维码的工作原理

4 降噪耳机如何降噪?

5 为什么磁悬浮列车没有车轮?

6 这也许是以后没有人坐飞机的原因:超级高铁

7 高铁为什么这么快?

8 微波炉和荡秋千有什么关系?

9 为什么5G网速那么快?

10 5G有辐射吗?

11 核辐射是什么?

12 为什么网络连接要用光纤?

13 为什么大地震以后会断网:海底光缆

14 为什么海市蜃楼常常倒立?

15 核磁共振对人体有危害吗?

16 会车的声音为什么忽高忽低:多普勒效应

17 太阳能为什么还没普及?

18 如何一揽子解决电学问题:麦克斯韦方程组

19 为什么看3D电影要戴眼镜?

20 不戴眼镜的3D电影如何实现?

21 卫星定位是怎么做到的?

22 发明Wi-Fi的是个女演员?

23 为什么世界上没有两片相同的雪花?

24 为什么烟花五颜六色?

25 为什么隐形战机是黑色的?

26 飞机遇到气流为什么会颠簸?

27 直升机为什么至少有两个“螺旋桨”?

28 硬盘存储了文件以后会变重吗?

29 雾霾到底是什么?

30 为什么吸铁石只吸铁?

31 温度是怎么定出来的?

32 地球的南北极会颠倒?

33 万有引力真的是牛顿发现的吗?

34 太阳系如何运转?

35 太阳系的边缘在哪儿?

36 为什么天体之间的会面如此规律:轨道共振

37 为什么我们看不到月球的背面?

38 土星为什么有个游泳圈:洛希极限

39 所有物质都很懒:能量最低原理

40 如何知道星星离我们有多远?

41 宇宙越变越大:哈勃定律

42 为什么说银河系转得过快了?

43 宇宙是怎么来的?

44 宇宙的尽头在哪里?

45 比宇宙还老的恒星

46 爱因斯坦:引力并不存在

47 引力的本质:时空扭曲

48 如何用一句话解释黑洞?

49 你真的进得去黑洞吗?

50 为什么无法从黑洞里逃出来?

51 如果黑洞进不去,它是怎么吸东西的?

52 黑洞不光往里吞,也往外吐:霍金辐射

53 如何制造一个黑洞?

54 不可能存在的黑洞:中等质量黑洞

55 什么是引力波?

56 为什么过了100年我们才探测到引力波?

57 基本粒子分哪两种?玻色子和费米子

58 太阳的宿命是什么?

59 宇宙的灯塔:超新星

60 如何把喜马拉雅山压缩到一个橘子大小?

61 制造火箭的关键是什么?

62 为什么星际航行常常要绕远路:弹弓效应

63 霍尔推进器:长距离星际航行的必备技术

64 曲率引擎:超光速旅行可能实现吗?

65 天体物理和罗马神话的关系

66 为什么冥王星被踢出去了?

67 量子物理的诞生:黑体辐射

68 原子的结构是什么样的?

69 量子世界的语言:概率

70 如何用概率和原子对话:薛定谔方程

71 哥本哈根诠释:上帝真的掷骰子

72 量子力学的根基:不确定性原理

73 量子纠缠:超光速通信存在吗?

74 爱因斯坦:上帝不掷骰子

75 薛定谔的猫是死是活?

76 平行宇宙:世界上存在多少个你?

77 生命与量子力学的关系

78 爱因斯坦得诺贝尔奖跟相对论有关系吗?

79 历史上最烧脑的实验:双缝干涉实验

80 光到底是波还是粒子?

81 质量和能量是一回事吗?

82 如何制造一颗原子弹?

83 如何制造一颗氢弹?先造一颗原子弹

84 如何制造一颗中子弹?先造一颗氢弹

85 威力最大的武器:钴弹

86 如何获得无尽的能源:可控核聚变

87 自然界并不天然存在的光:激光

88 反物质的世界:狄拉克方程

89 最小的粒子:夸克

90 幽灵粒子:中微子

91 飘忽的幽灵粒子:中微子振荡

92 万物的质量是怎么来的:上帝粒子

93 世界上有几种力?

94 世界上最小的尺度:普朗克尺度

95 弦论:世界可能并不存在

96 无摩擦的流体和无电阻的导体:超流与超导

97 人类最高能盖出多高的楼?

98 一切都是注定的吗:机械宇宙观

99 为什么房间不打扫会越来越乱:熵增原理

100 历史上最伟大的女性科学家


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