显微传：清晰的纳米世界 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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章效锋著

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出版社：清华大学出版社

ISBN：9787302413165

版次：1

商品编码：11820631

品牌：清华大学

包装：精装

开本：16开

出版时间：2015-11-01

用纸：胶版纸

页数：412

具体描述

编辑推荐

　　一本值得你珍藏的科学书

　　应有尽有——讲的是显微镜发明的历史故事，光学显微镜、电子显微镜、扫描隧道显微镜；

　　群星灿烂——为的是给显微大师们树碑立传，列文虎克、鲁斯卡、宾尼希；

　　超乎想象——呈现出微观大门如何开启，微生物、纳米物质、原子小人；

　　叹为观止——告诉你不世之功谁主沉浮，神秘病毒、奇异准晶、纳米碳管；

　　赏心悦目——名家专著，大师推荐，精美设计，清华大学出版社隆重推出。

内容简介

　　细胞、病毒、分子、原子都是代表着特别微小的事物，对它们，我们似乎已经习以为常了，仿佛它们很自然地就被我们所熟知，其实并不是这样。人类从仅凭肉眼分辨细物，到使用玻璃制作镜片改善视力，再到发明各种光学显微镜发现各种微生物，用了近千年时间。而使用电子显微镜看到原子和病毒也就是不到一百年的时间。而这些正是奠定了现代自然科学中绝大部分发明发现的基石。这样跨越千年的故事首先是从认识光的传播开始，然后发现了光的反射与折射和影像的放大，；再从光的波动研究，打破经典显微分辨率极限，也催生了电子显微镜。伴随着显微镜发展的是各个时期物理大师们的奋斗经历与传奇，体现了人类对不可知的微观乃至原子世界的不懈探索精神，展现人类在眼见为实的信条下对显微术高端目标的不懈追求。

作者简介

　　章效锋，1986年毕业于中国科学技术大学物理系。1986年起在中科院沈阳金属研究所和北京电子显微镜实验室师从郭可信先生学习电子显微学并进行高温超导材料的结构研究，1989年在金属研究所获硕士学位。1990年赴德国Jülich研究中心工作，1992年转赴比利时Antwerp大学物理系师从Gustaaf Van Tendeloo教授，1994年获博士学位。1995年至1998年先后在美国三个国家实验室工作，之后8年任职美国伯克利国家实验室研究员。从事的研究工作包括超导材料、高温结构材料、纳米材料、以及复合材料的电子显微学结构研究。自2006年起受聘担任一家高新技术公司电子显微镜资深产品研发经理及全球透射电镜产品经理。共发表学术论文过百篇，编著英文学术专著三部，中文专著两本。

内页插图

精彩书摘

　　第1章往事越千年——人类视觉的延伸

　　眼见为实，这是人类最初用肉眼观察周围世界的根本原则。但对于更细小的事物，眼睛根本看不到，只能凭借想象，甚至很多是连想象都想象不出来的。而对光的实验和认识彻底改变了人类认识世界的方式。3500年前。中国的墨子最早做了一个光学实验，颇类似于现今针孔成像，并由此得出“光之入照若射”的结论。阿拉伯学者哈桑狱中10年撰写的光学著作启蒙了欧洲，到了公元13—17世纪，人类完全破解了光的折射现象及其与透镜放大成像间的奥秘，在意大利的佛罗伦萨，为近视眼而发明的眼镜诞生了，后来还传入的中国并全世界。眼镜给我们的启发是，人类可以通过智慧的发明克服生理上的一些缺陷，弥补自身的不足。正因为此，眼镜在21世纪初被一些学者评为人类两千年来11项“超级”发明之首，比排第2、第3及第11位的原子弹、印刷术和电脑更为重要。眼镜虽可矫正视力，但并不能使人类看到超乎人眼分辨能力的小物体。所以尽管眼镜的使用是人类利用光学知识制造工具辅助视力的第一步，但真正将人类的视野伸展到无限风光的微观世界的，却是眼镜之后的显微镜的发明。

　　显微镜现在是无人不知，无人不晓，但它究竟是谁出于什么目的发明出来的？荷兰的一个个体户凭什么当上了大英帝国的皇家学会会员？一个德国小作坊凭借着什么变成了家喻户晓？让我们走进第2章，去追寻重重谜底。

　　第2章风景这边独好——突破微米极限的光学显微镜

　　在眼镜发明之后，人类又用了约300年的时间于16世纪末发明了光学显微镜。至19世纪末，光学显微镜的分辨率被推至极限的0.2微米，实现了真正意义上的明察秋毫。丰富多彩的微观世界的大门被打开了。风景这边独好。显微镜发明第一人的荣誉是给予了荷兰眼镜制造商詹森，但真正使显微镜名垂青史的却是另一位荷兰人列文虎克。作为个体户的他采用独家秘法自制过数百个只有钥匙大小的显微镜，但分辨率却奇高。用它们观察周围事物，真是一花一世界，滴水纳乾坤。英国皇家学会派人亲赴荷兰来个眼见为实，列文虎克就此被公认为发现微观世界第一人。这个时期，很多大科学家都用显微镜做出了出色的发现，英国皇家学会成员胡克对光学的研究连牛顿都深表佩服。胡克最著名的工作之一是他对软木的微观结构的研究和他绘制的纤毫毕现的跳蚤图像。但是光学显微镜制造虽然日臻完美，却存在一个无法逾越的分辨率极限。阿贝发现这个分辨率是无法突破的物理极限，但两百年来，一直有人在想方设法绕过这个物理极限。2014年的诺贝尔化学奖授予打破物理极限的超分辨率荧光显微镜的发明。中国人对诺贝尔奖敏感，一夜之间还出了瑜亮情节的微词。要想取得远远更高于光学显微镜的分辨能力，肯定需要一种全新的仪器。电子显微镜应运而生，正好接下光学显微镜的火炬，从观察微观世界向探索更加神秘的原子世界进一步迈进。

　　那么电子和显微镜到底有什么关系？是什么机缘巧合又是多少大师的风云际会才孕育出电子显微镜？电子显微镜为什么竟然能使人亲眼看见原子？这么神奇的电子显微镜为什么问世超过半个世纪才获诺贝尔奖？种种疑问都将在第3章逐一揭晓。

　　第3章不到长城非好汉——突破纳米极限的电子显微镜

　　时间进入20世纪20年代。在1923至1928年间，相继问世了多项重量级的科学发现包括X射线、电子的波粒二相性理论、薛定谔方程、电磁场对电子束的透镜聚焦效应，以及电子衍射效应，奏响了人类发明电子显微镜的序曲。电子显微镜的发明工作就在这样的一个新物理思想火花四溅、新实验技术层出不穷的时代悄然开始了。受1929年第一台改制仪器基本成功的鼓舞，德国柏林高工的诺尔和鲁斯卡二人再接再厉，于1931年成功制造出了历史上第一台真正意义上的电子显微仪器。但是电镜的专利权却意外旁落，后来甚至还引发了电镜发明优先权的争夺大战。要不是鲁斯卡长寿的话，电子显微镜最终是无法获得诺贝尔奖的。诺尔离开柏林高工后，形单影只的鲁斯卡靠父母给与的经济援助独力完成了第二版电镜的设计与制造，为现代电镜的发展铺平了道路。1937年西门子公司斥巨资为鲁斯卡建立了电子光学实验室，用来发展‘西门子超级显微镜’，西门子公司系列电镜1939年成功亮相。随着电镜在材料研究应用方面的普及，涌现出诸多电子显微学研究重地及学派如德国、英国和澳大利亚学派等。“二战”后电镜应用的广泛开展得利于电镜商品化的推动，而电镜的商品化也在电镜的实际应用过程中经受着市场的考验，这其中的故事可以归纳为：几家欢乐几家愁。

　　是什么原因竟然导致老牌的电镜厂商和美国的公司黯然退出电镜市场？大浪淘沙之下哪些公司能够至今屹立不摇？日本的电镜事业凭借什么迅速崛起雄霸市场半壁江山，一度横扫电镜市场？艰难环境中成长的中国电子显微学会在加入国际大家庭时遭遇了什么样的难题？读完接下来的第4章便可见分晓。

　　第4章今朝更好看——百花齐放的商业电镜时代

　　在电镜的商业化初始过程中，有两家公司功劳很大。一家为德国西门子公司，而另一家则为美国无线电公司（RCA）。飞利浦公司的商业电镜之路是从1939年与荷兰代尔夫特高工合作开始的，与飞利浦电镜并立于世的是日本公司，第一款商业电镜于1942年推出，并于1949年商业化。在电镜发明及进步迅猛的20世纪30和40年代，中国正经历着战乱，错过了这场世纪科技盛会，1960年代开始发愤图强，自制透射电镜。为了赶着国庆节献礼，中国的科研人员组成的研制组以72天惊人的速度，在8月19日凌晨2：45得到第一张电子显微像。日本在电镜领域的崛起始自1939年，研发工作是由一个特殊的组织领导的。菅英治在1940年展示了他的电镜外观照片后，两个月后美国就报道了“日本有了电子显微镜”。在“二战”后期的炮火纷飞中，日本公司的研究人员竟然顶着钢盔堆着沙袋坚持电镜研发。最后大浪淘沙优胜劣汰的结果是，日本公司包揽了商业电镜本土的全部市场以及至少一半的国际市场。

　　电镜的研发和商业化道路如此千折百回、波澜壮阔，有其发展的理论和技术制约的。看似简单的电子发射枪、电磁透镜、物镜，是否一拼凑就可以做成精密的仪器呢？电子显微镜到底是个什么构造？它与光学显微镜到底有什么不同？电镜设备最大的局限是什么又是如何克服的呢？请看第5章。

　　第5章敢教日月换新天——透射电子显微镜的设计及工作原理

　　电子显微镜的工作原理与我们常见的幻灯机原理大体相同，只是将幻灯机光源换成电子源。在二者的光路图中，照明源发出的光线或电子束由聚光镜调节后，成平行射线入射幻灯片或样品后射出，经由物镜后投影成像。当然，一台真正的电子显微镜要比幻灯机复杂多了，外观也大不一样。单以尺寸而言电子显微镜与第2章中介绍的光学显微镜相比堪称是巨人级仪器。电镜的主体部分是一个立式全封闭镜筒，电子束从位于镜筒内顶部的电子枪发出，沿镜筒向下传播，穿透样品后，使样品成像于镜筒下方的荧光屏。操纵者坐于电镜台前，可由镜筒下方的玻璃窗口观看成像，然后可将成像记录于荧光屏下面的照相底片上。电子束穿透样品而成像，正是透射电子显微镜名称的由来。经过先后几代人的不懈努力，至1960年左右无论在设计上、理论上、应用上、还是多功能开发上都已大体完成，在小小的电镜样品室里甚至还可以进行实时、活体、原子分辨率观察。所有的框架已经立好，以后的发展基本上都是在这个框架里面进行的。不过伴随着透射电镜早期的发展，时而也会迸出些异类的思想火花。其中大家已经十分熟悉的透射电镜发明人及先驱诺尔和阿登纳就曾有意无意地开辟了另一条战线，在如透射电镜般历经了曲折的30年左右的时间后，也终于孵化出了今天遍布全球的另一类电子显微镜，扫描电子显微镜。这项成功，应该说还是始于德国但却功在他国。

　　要知诺尔和阿登纳各自的目标做过了哪些铺垫？绝顶聪明如阿登纳者为什么离成功止于一步之遥？是谁毕10年之功孵化扫描电镜产品？又为何有人相信最多10台扫描电镜就能使市场达到饱和？且听下回分解。

　　……

前言/序言

潜龙探微：古老智慧与未来科技的交汇图书名称：《潜龙探微：古老智慧与未来科技的交汇》内容简介本书并非聚焦于微观世界的细致描摹，也避开了对纳米尺度的直接探索。相反，它将目光投向了宏大叙事与隐秘技艺的交汇点，探讨人类文明在不同尺度上所积累的知识体系，以及这些体系如何相互影响，共同塑造我们对“清晰”与“深度”的理解。第一部分：隐匿的脉络——古代文明中的信息载体与知识传承本卷深入剖析了古代文明中，知识如何被编码、存储和跨越时间传递的复杂过程。我们考察了那些并非依赖精密光学或电子设备，而是依靠精巧结构、符号系统和口头传统来承载深层信息的载体。一、甲骨与青铜：物质化的记忆我们细致考察了商周时期的甲骨文和青铜器铭文。这些并非仅仅是简单的记录，而是通过字体的结构、铸造的工艺以及伴随的礼制仪式，构建了一种多层次的信息结构。研究表明，特定铭文的布局和字形的微小差异，蕴含着当时社会阶层、信仰体系乃至环境信息的“宏观编码”。例如，某些铭文的边缘处理或纹饰的疏密，反映了当时冶金技术的极限，同时也间接影响了后世对特定事件的解读角度。我们关注的是这些“物质的深度”，而非其内部结构的微观构成。二、丝帛与竹简：柔性的信息流动转入秦汉时期，书籍载体的变迁带来了信息传播的革命。我们分析了简牍的编联方式如何影响阅读的线性与非线性体验。竹片的重量、编绳的材质（麻绳与丝线）的变化，直接决定了知识的便携性和存储密度。丝帛的普及虽然提升了书写的自由度，但其易腐性也促使士人发展出新的记忆策略和知识概括方法。这是一种在信息密度与耐久性之间的权衡艺术，与当代数据存储的追求有着本质上的共鸣，但实现路径截然不同。本书着重探讨了这种载体变迁对知识结构的影响，而非材料本身的化学分析。三、建筑与天文：空间中的叙事场域古代文明善于利用宏大空间来叙事。玛雅的观测台、埃及的金字塔，以及中国古代的都城规划，都内置了复杂的时空观念。这些建筑不是简单的住所，而是“凝固的时间”和“定位的宇宙模型”。我们研究了这些结构如何通过光影的运动、朝向的角度，向观察者传递关于时间周期、神祇秩序的“清晰图像”，这种清晰性是通过空间布局实现的，而非对微小细节的捕捉。例如，一座古老神庙的轴线偏差，可能比任何文本记录更能体现其建造者对特定天象的理解程度。第二部分：技艺的跨界——从传统工匠到现代设计思维本书的第二部分将焦点从知识传承转向了“制作”与“实现”。我们探讨了传统工匠精神中蕴含的设计哲学，这些哲学如何在不依赖高精度测量仪器的情况下，达成令人惊叹的“功能清晰度”。一、木工的哲学：榫卯与力的平衡榫卯结构是传统木工的精髓。本书不分析木材的微观纤维结构，而是探讨榫卯节点是如何通过几何关系和对木材应力的直观理解，实现构件之间无钉连接的持久稳定。工匠们通过“手感”和“耳听”，对木材的湿度和密度做出判断，这是一种高度依赖经验的反馈回路。我们将其视为一种“触觉算法”，其目标是宏观结构在长期应力下的稳定性，而非单个接触面的精确度。二、陶瓷的炼金术：釉色与火的对话古代制瓷业是典型的经验科学。不同矿物配比、烧制温度和窑内气氛的微小变化，都会导致截然不同的釉色和质地。书中详述了宋代汝窑的“天青色”是如何在特定窑炉环境中，通过对氧化还原气氛的精确控制（而非精确温度读数）达成的。这种“清晰度”是化学过程的整体性体现，而非对特定分子结构的定向合成。我们关注的是工匠如何“调和”而非“分离”元素。三、乐律的构建：听觉的秩序音乐的和谐是人类对自然秩序最抽象的表达之一。从古希腊的“毕达哥拉斯音程”到中国的“十二律”，都建立在特定比例关系之上。本书考察了这些比例是如何被发现和确立的，强调了它们作为一种抽象的、听觉上的“清晰结构”，如何影响了后世的数学和哲学思考。我们着重于比例的纯粹性及其感官体验，而非声波的振幅或频率的精确测量。第三部分：未来的映射——跨尺度思维的价值重估最后，本书将视野拉回到现代，讨论这种从古代智慧中提炼出的“跨尺度思维”对当前科技发展，尤其是在复杂系统设计、人机交互以及可持续性研究中的潜在价值。我们提出，追求极致的“微观清晰度”固然重要，但真正的突破往往发生在不同尺度认知体系的融合点上。一个高效的系统，需要的不仅是零件的完美，更是各个层级信息传递的“流动性”和“适应性”。本书旨在启发读者，在面对当代复杂性挑战时，重新审视那些在人类漫长历史中被反复验证的、基于经验和整体认知的“清晰路径”。《潜龙探微》是一部关于知识的深度、历史的厚度以及思维的广度的探索之作。它不提供纳米级的图像，但力图揭示塑造我们理解世界的，那些更古老、更宏大的结构性力量。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本《显微传：清晰的纳米世界》真的让我大开眼界！读这本书之前，我对微观世界的了解仅限于一些模糊的科学纪录片片段，总觉得那些看不见的小东西离我的生活很遥远。但这本书完全颠覆了我的认知，它用一种非常生动、甚至可以说是充满叙事感的方式，为我描绘了一个我从未想象过的精密宇宙。作者仿佛是一位技艺高超的向导，一步步带领我深入到原子、分子构成的奇妙领域。我特别喜欢其中关于“自组装”现象的描述，那种“无中生有”，在特定条件下物质自己就能排列成复杂结构的奇迹，真的让我惊叹不已。书中的插图和图解也功不可没，它们不像教科书那样枯燥，而是将那些抽象的概念具象化，让我能够直观地理解那些肉眼无法捕捉的运动和交互。例如，关于DNA双螺旋结构的讲解，配合着精美的三维模型图，我仿佛亲眼看到了生命密码是如何编码和复制的。这本书不仅仅是科普，它更像是一场思想的探险，让我开始思考物质的本质、结构的规律，以及这些微观世界的运作如何深刻地影响着我们所处的宏观世界。读完后，我走在路上，都会忍不住抬头看看天空，想象着空气中那些无数微小的粒子正在发生着怎样的故事。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够真正“讲明白”纳米技术和微观世界奥秘的书，很多同类书籍要么过于学术，晦涩难懂，要么又太过于浅显，流于表面。《显微传：清晰的纳米世界》恰恰找到了一个完美的平衡点。作者的叙事方式非常独特，它不是简单地罗列事实，而是将科学原理融入到一个个引人入胜的故事里。比如，在讲到“量子点”的时候，它并没有直接抛出复杂的物理公式，而是通过一个关于“色彩的秘密”的故事，解释了为何不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光，这种“情景代入”的手法让我一下子就抓住了核心概念。而且，书中对纳米材料的实际应用也做了深入浅出的介绍，从能够自我修复的涂层，到用于药物递送的纳米机器人，这些原本只存在于科幻小说中的场景，被作者以一种严谨又不失浪漫的方式呈现出来，让我对未来的科技发展充满了期待。我特别欣赏书中对于“测量”这个环节的强调，因为在微观世界里，任何一点微小的扰动都会对结果产生巨大影响，作者对此的阐释让我明白了为什么科学家们需要如此精密的仪器和巧妙的设计。这本书给我最大的感受是，科学并非冷冰冰的数字和公式，它同样充满了创造力和想象力，而《显微传：清晰的纳米世界》正是展现了这种科学之美。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个非专业背景的读者来说，《显微传：清晰的纳米世界》提供了一个非常友好的切入点，去理解那些看似遥不可及的科学前沿。我原本以为这本书会充斥着大量的专业术语和复杂的理论，但出乎意料的是，它的语言风格非常流畅、易懂，甚至带有一些文学色彩。作者在描述一些复杂的物理现象时，常常会用类比的方式，比如将原子间的相互作用比作微小的“舞蹈”，将纳米结构的形成过程比作精密的“建筑工程”，这种生动的比喻让我在阅读时不会感到枯燥，反而会有一种“原来如此”的豁然开朗。我尤其喜欢书中关于“表面积效应”的讲解，它解释了为什么许多纳米材料会表现出与宏观材料截然不同的性质，例如更强的催化活性或更高的吸附能力。作者通过生动的案例，比如茶壶的例子，让我直观地理解了这个概念。此外，书中还探讨了纳米技术在各个领域的潜在影响，从能源到医疗，再到材料科学，这些内容的拓展让我看到了微观世界如何重塑我们的未来。这本书让我意识到，了解基础科学原理，对于理解和拥抱科技进步至关重要。

评分☆☆☆☆☆

如果要用一个词来形容《显微传：清晰的纳米世界》，那一定是“启发”。这本书的叙述方式非常特别，它不是简单地告诉你“是什么”，而是引导你去思考“为什么”和“怎么样”。作者在介绍各种纳米现象时，总是会追溯到最根本的物理和化学原理，并用一种充满智慧和洞察力的方式进行阐释。我特别喜欢关于“表面张力”在微观尺度下的表现，作者通过生动的例子，解释了为何水滴会呈现球形，以及在纳米尺度下，这种力量是如何被放大的，甚至能够支撑微小的物体。书中对“光子”与物质相互作用的描述也让我茅塞顿开，我之前一直以为光就是光，但这本书让我了解到，光子在与纳米材料相互作用时，会产生多么奇妙的现象，比如荧光、磷光等等。作者在探讨这些内容时，并不回避科学的复杂性，但它总能找到一种清晰、易于理解的方式来呈现，让我既满足了求知欲，又不会感到 overwhelming。这本书让我对科学产生了更深层次的兴趣，它不仅拓宽了我的知识边界，更激发了我对这个世界的好奇心和探索欲，让我开始更加关注那些看不见的、却又无处不在的微观力量。

评分☆☆☆☆☆

《显微传：清晰的纳米世界》这本书给我带来了一种全新的视角，让我得以窥探到我们日常生活中隐藏的那些精妙的结构和运作机制。它不仅仅是关于“小”，更是关于“精确”和“巧妙”。我印象最深刻的是书中对“晶体结构”的描述，作者以极具匠心的笔触，描绘了原子如何有规律地排列，形成具有独特光学、力学性质的晶体。读到关于钻石和石墨的对比时，我才真正理解，仅仅是碳原子的排列方式不同，就能造就如此截然不同的物质，这其中的奥秘让我为之震撼。书中对“隧道扫描显微镜”等先进成像技术的介绍，也让我惊叹于人类探索未知的决心和智慧，我们竟然能够“看到”并“操纵”原子。作者在描述这些技术时，并没有使用冰冷的科学术语，而是将其描绘成一场场“微观世界的侦探游戏”，充满了挑战与乐趣。这本书的结构也非常清晰，从基础的原子分子，到复杂的纳米器件，层层递进，让读者能够循序渐进地构建起对微观世界的认识。它让我开始重新审视我身边的许多物品，思考它们内部的微观构造，充满了好奇心。

评分☆☆☆☆☆

很不错的科普教材，慢慢阅读！

评分☆☆☆☆☆

好

评分☆☆☆☆☆

这本书挺好！

评分☆☆☆☆☆

这本书挺好！

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不错

评分☆☆☆☆☆

挺好的挺好的没问题