内容介绍
基本信息
| 书名: | 元素的盛宴 |
| 作者: | (美)基恩 | 开本: | |
| YJ: | 45 | 页数: | |
| 现价: | 见1;CY=CY部 | 出版时间 | 2015-12 |
| 书号: | 9787544841658 | 印刷时间: | |
| 出版社: | 接力出版社 | 版次: | |
| 商品类型: | 正版图书 | 印次: | |
内容提要 作者简介
山姆基恩,美国科学促进会院士,美国华盛顿特区专业作家,曾任《米德柏利环境报道》研究员。2009 年,获美国科学作家协会埃弗特克拉克/ 塞思佩恩ZJ青年科学作者奖。2010 年,获D.C. 科学作家协会年度新闻简讯奖。 目前, 基恩为美国《科学》杂志撰稿人,其作品多发表于《纽约时报》等ZM刊物。 精彩导读
对于锗来说,情况也不大妙。1954年,晶体管业蓬勃发展,计算机的处理能力提升了好几个数量级,还出现了新的产业,例如便携式收音机。不过繁荣之中,工程师从没忘记向硅暗送秋波。他们之所以这样做,部分是因为锗的性质不太稳定。锗的导电性很好,所以会产生不必要的热量,导致晶体管过热停机。更重要的是,硅是沙子的主要成分,它的价格D真是贱比泥土。科学家们仍保持着对锗的忠诚,可他们有太多时间魂不守舍,惦记着硅.
在那年的一场半导体贸易展会上,有人发表了硅晶体管不可行的悲观演说。突然间,一位来自得克萨斯的工程师站了起来,他厚颜无耻地宣布自己包里J有一个硅晶体管。大家想看看吗?这位P.T.巴纳姆――他的真名叫戈登?蒂尔――将一台使用锗晶体管的电唱机连到外置扬声器上,然后颇富中古色彩地把电唱机的内部构件扔进了一桶沸腾的油里。不出所料,电唱机噎住没声音了。蒂尔把构件捞出来,拆下锗晶体管,换上了自己带来的硅晶体管,然后又扑通一声把它扔回油桶里。音乐仍在继续。会议厅里的销售员们蜂拥向大厅后面的付费电话,从这一刻起,锗被大众抛弃了。
不过巴丁还算幸运,他的故事虽然有点波折,却有个美好的结局。实践证明,锗晶体管的研究工作十分重要。1956年,巴丁和布拉顿,唉,还有肖克利,共同获得了诺贝尔物理学奖。YT清晨,巴丁煎早餐的时候从收音机(D时很可能已经是硅晶体管的了)里听到了这个消息,他吓了一跳,失手把一家人的煎蛋摊到了地板上。后面还有更糗的。去瑞典参加颁奖礼的前几天,他拿出自己的白领结和礼服背心来洗,结果和其他深色衣服混在一起,染成了绿色,简直像是毕不了业的学生才能干出的事儿。颁奖D天,因为要觐见瑞典国王古斯塔夫一世,巴丁和布拉顿FC紧张,不得不服用奎宁来防止胃部痉挛。不过在觐见的时候,古斯塔夫责怪巴丁为什么让儿子乖乖待在哈佛上课(巴丁担心儿子可能会错过考试)而不带他们来参加颁奖礼,这时候奎宁大概也帮不上什么忙了。面对国王的责难,巴丁只得打个哈哈,保证下次得奖一定带儿子来。
抛开糗事不说,这次颁奖给半导体可谓意味深长,简短却有力。诺贝尔化学奖和物理学奖由瑞典皇家科学院负责评选,D时他们更倾向于颁奖给纯粹的科学研究而非工程研究,所以晶体管项目荣获诺贝尔奖非同寻常,代表着他们对应用科学的认可。然而,到了1958年,晶体管业又迎来了一次危机。虽然巴丁已经退隐江湖,不过留给新英雄的大门一直敞开着。
杰克基尔比跨过了这扇大门,虽然他可能得弯着腰才走得进去(他差不多有2米高)。基尔比是堪萨斯人,说话很慢,面孔像皮革一样坚韧,他在高科技的“荒漠”(密尔沃基)里漂泊了10 年,终于在1958年进入了德州仪器公司(TI)。虽然基尔比接受的是电子工程方面的训练,但他的工作却是解决一个名为“数字暴政”的计算机硬件问题。大体来说,虽然廉价的硅晶体管运作得还不错,但昂贵的计算机电路里要用很多晶体管,这意味着德州仪器这样的公司不得不雇用一车皮低薪的技术工人。这些工人大部分是女性,她们整天要干的J是穿着防护服汗流浃背地蹲在显微镜前,一边咒骂一边把J小的硅元件焊到一块儿。这个工序昂贵且低效。电路中的电线很脆弱,难免会有一根坏掉或是松掉,整个电路J报废了。但是工程师对此毫无办法,他们J是需要这么多晶体管――数字带来的暴政。
一个炎热的6 月,基尔比来到了德州仪器。作为一个新员工,他没有假期,所以7月里成千上万的工人出去享受强制性休假的时候,他一个人留在工作台前。周围的寂静让基尔比放松下来,于是他意识到雇好几千人来焊接晶体管实在太蠢了,假期里上司也不在,所以他有时间来实践一个新想法――集成电路。电路中需要手工焊接的部分不光是硅晶体管,碳电阻和磁电容也得用铜线焊接起来。基尔比抛弃了这种组装D立元件的方式,转而将所有东西――所有的电阻、电容和晶体管――刻在一整块半导体上。这是个天才的主意――从结构和艺术两方面来说,原来的方式J像是先分别雕出雕像肢体的各个部分,再用电线组装成整体,而现在则是用一整块大理石直接雕刻。基尔比认为硅的纯度不足以制造电阻和电容,所以他选择用锗来实现自己的想法。
Z终,集成电路将工程师从手工焊接的暴政里解放了出来,所有元件都在同一片电路上,再也不需要人工焊接了。事实上,不久以后,也没法用人工焊接了,因为集成电路的雕刻工作也实现了自动化,工程师做出了FC小的晶体管――D一片真正的计算机芯片。基尔比没能获得足够的回报(一位肖克利的门徒将资料透露给了竞争对手,具体一点说,对方几个月后提出了专利申请,经过一番角逐,他们把专利权从德州仪器手里抢走了),但JT的“J客”一族仍视他为工程界的D一偶像。这个行业里的产品以月为单位换代更新,可是50年后的芯片仍以他的设计为基础。2000 年,他终于拿到了迟来的诺贝尔奖,表彰他对集成电路做出的贡献。
目录
引言 D一部分 定位:行行又列列 1. 位置决定命运 2. 亲密双胞胎与黑羊:元素家谱 3. 元素周期表上的科隆群岛 D二部分 制造原子,破坏原子 4. 原子从哪里来:“我们是群星之子” 5. 战争年代的元素 6. 完善周期表??砰的一声 7. 在冷战中扩展周期表 D三部分 周期之惑:疑难初现 8. 从物理学到生物学 9. 毒药协会:“哎哟喂” 10. 带两个元素,早上打电话叫醒我 11. 元素也会骗人 D四部分 元素与人性 12. 元素与政治 13. 元素与货币 14. 元素与艺术 15. 元素与疯癫 D五部分 元素科学的JT与明天 16. 零度以下的化学 17. 光辉的球体:泡泡与科学 18. JQ到荒唐的工具 19. CY元素周期表 作者注及勘误 参考文献及扩展阅读 山姆基恩对谈录 参考讨论题目 山姆基恩Z喜欢的5 种元素 致谢 暂时没有目录,请见谅!
《元素的盛宴》是一部旨在探索物质世界根基的宏大叙事。本书并非一本枯燥的化学教科书,也不是艰涩的物理学论文集,而是一次引人入胜的旅程,带领读者穿越时空的洪流,追溯构成我们存在的一切的源头——那些基本粒子与它们无穷无尽的组合,是如何在宇宙的演化中扮演着至关重要的角色。 我们生活在一个由元素构成的世界。从构成我们身体的碳、氢、氧,到支撑起摩天大楼的铁、铝,再到闪耀于星辰中的氦、锂,元素无处不在,它们是万物的基石,是宇宙的语言。然而,我们对这些构成我们世界的“语言”又了解多少?《元素的盛宴》正是要揭开这层面纱,以一种既严谨又充满诗意的方式,展现元素的奇妙世界。 本书的开篇,我们将跟随作者的笔触,回到宇宙大爆炸的最初时刻。那是一个炽热而混沌的开端,能量充盈,物质尚未凝结。然而,正是在这样的极端条件下,最轻盈的元素——氢和氦,以及微量的锂,由此诞生。它们如同宇宙最初的种子,为之后一切的复杂结构奠定了基础。作者将细致地描绘这些轻元素在宇宙初期的漫长冷却过程中,如何通过引力聚集,形成星云,进而点燃第一代恒星的熊熊烈火。 随后,本书将深入探讨恒星内部的核聚变过程。这不仅仅是简单的化学反应,而是一场发生在极端高温高压环境下的“元素炼金术”。作者将以生动形象的语言,解释恒星是如何通过氢的聚变产生氦,氦的聚变产生碳、氧,以及更重的元素,如硅、硫、铁等。每一颗恒星,都是一个天然的元素工厂,它们燃烧自己,锻造出构成我们世界的基本砖块。我们会了解到,构成我们身体的许多元素,例如构成我们骨骼的钙、参与血液循环的铁,甚至那些微量但至关重要的元素,如锌和铜,都曾在遥远的恒星内部经历过亿万年的锤炼。 本书的精彩之处在于,它不仅仅停留在理论层面。作者将运用大量的历史故事、科学家的传记以及具体的应用案例,将抽象的元素知识融入生动的叙述中。例如,我们将了解到,人类如何从天然矿石中提取和利用铁,从而开启了漫长的金属时代,改变了农业、战争以及社会的面貌。我们会追溯青铜器时代铜与锡的结合,了解玻璃制造中硅与碱金属的奥秘,以及古代炼金术士们对金、银等贵金属的痴迷,虽然他们的理论充满谬误,但却在实践中积累了宝贵的化学知识。 《元素的盛宴》还将带领我们认识一些“神秘”而重要的元素。例如,放射性元素,如铀和镭,它们具有独特的衰变特性,不仅改变了我们对物质稳定性的认知,也催生了核能和核医学的诞生。作者将以一种冷静而负责任的态度,探讨核能的潜力与挑战,以及放射性同位素在医学诊断和治疗中的重要作用。我们还将了解到,地球上生命的起源,与碳元素的奇妙连接。碳原子独特的成键能力,使得它能够形成复杂而多样的有机分子,成为生命不可或缺的骨架。 本书的视角还将拓展到更广阔的宇宙。作者将解析不同类型恒星的演化路径,例如红巨星、白矮星、中子星以及黑洞,并探讨超新星爆发在元素散播中的关键作用。超新星爆发,是宇宙中最壮观的事件之一,它们将恒星内部合成的重元素,如金、铂、铀等,抛洒到宇宙空间中,为新一代恒星和行星的形成提供了宝贵的原材料。这再次强调了我们与宇宙的深刻联系——我们身体中的每一个原子,都曾经是遥远星辰的一部分。 《元素的盛宴》的另一大特色是,它将元素与人类文明的发展紧密相连。从古代的冶金技术,到近代的化学工业,再到21世纪的新材料科学,元素的发现、提炼和应用,始终是推动人类社会进步的重要力量。本书将聚焦于一些具有里程碑意义的元素发现,例如,门捷列夫如何通过元素周期表,将零散的元素知识体系化,预测了新元素的性质。我们会了解到,工业革命是如何与煤炭(主要成分是碳)和铁的广泛应用分不开的,而现代社会的许多便利,则离不开对硅、铝、铜等元素的深入开发。 在探讨现代科学前沿时,本书还将展望未来。例如,稀土元素在电子产品、新能源技术中的关键作用,以及科学家们如何致力于发现和合成新的元素,探索原子核的极限。本书将以一种充满敬畏和好奇的态度,审视人类对元素世界的探索永无止境。 《元素的盛宴》的行文风格,力求做到既科学严谨,又通俗易懂,充满人文关怀。作者善于运用类比、比喻以及生动的场景描绘,将复杂的科学概念转化为读者容易理解的图景。例如,将原子核比作太阳系,电子如同行星绕着核转;将化学反应比作元素之间的“联姻”或“分离”,形成新的物质。书中穿插的历史故事和人物传记,也使得阅读过程更加生动有趣,让读者感受到科学发展的脉络和背后的人文精神。 本书并非仅仅罗列元素的性质和反应,而是试图通过对元素的深入剖析,引发读者对物质世界的深刻思考。我们生活在一个由无数元素交织而成的复杂网络中,理解这些最基本的构成单位,就是理解我们自身,理解我们所处的宇宙。从微观的原子结构,到宏观的宇宙演化,元素是连接这一切的纽带。 《元素的盛宴》将引领读者进行一次跨越学科边界的探索。它将触及物理学、化学、天文学、地质学,乃至生物学和历史学。通过对元素的解读,我们可以看到不同学科是如何相互关联,共同描绘出我们所知的世界的全貌。 本书的最终目的,是希望读者在合上书页的那一刻,能够以一种全新的视角看待我们周围的世界。一捧泥土,一口空气,甚至我们身体的每一滴血液,都蕴含着宇宙亿万年的故事,都由那些最基本、最奇妙的元素构成。这本书,将是你开启这场“元素盛宴”的绝佳指南,让你在这个充满化学和物理奇迹的世界里,获得前所未有的洞见与震撼。它将让你明白,我们每个人,都是宇宙元素这场宏大交响曲中的一部分,渺小而又不可或缺。