Atomic Collisions pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Wiley-Interscience

作者:Earl W. McDaniel

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1993-04-21

價格:USD 590.00

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780471304418

叢書系列:

圖書標籤:

• 原子碰撞
• 物理學
• 量子力學
• 原子物理
• 等離子體物理
• 碰撞理論
• 交叉截麵
• 能譜
• 電子散射
• 離子束

星塵的低語：宇宙塵埃與生命起源的史詩 內容簡介： 本書帶領讀者踏上一場跨越數十億年的宏偉旅程，深入探索宇宙中最微小、卻又最關鍵的構成要素——星際塵埃。它並非寂靜的背景，而是宇宙演化的劇本中不可或缺的演員，是恒星誕生、行星形成乃至生命萌芽的物質基石。 第一部：虛空中的微粒——塵埃的誕生與演化 在廣袤的星際介質（ISM）中，彌漫著由矽酸鹽、碳質材料、金屬氧化物以及冰凍水、甲烷、氨等揮發性物質構成的復雜混閤體——星際塵埃。它們的大小跨越幾個數量級，從納米級的煙塵顆粒到微米級的“大塊頭”，每一個顆粒都承載著它誕生之地的獨特信息。 本書首先追溯瞭塵埃的起源。大部分塵埃是在恒星生命的終結階段被拋灑而齣。在紅巨星的晚期階段，碳核閤成達到高潮，豐富的碳基分子在恒星外層緩慢冷卻、凝結成微小的石墨或碳化矽顆粒。隨後，太陽質量的恒星以行星狀星雲的形式將這些“煙灰”推嚮宇宙。然而，更劇烈的“煙火”——超新星爆發，纔是製造重元素塵埃的主要熔爐。在極端的高溫和高壓下，劇烈的核反應産生瞭鐵、鎳、矽、鎂等元素，這些元素在爆炸後的膨脹和冷卻過程中迅速凝結成矽酸鹽和金屬氧化物晶體。本書詳盡描述瞭不同類型超新星（Ia型、II型、Ib/c型）對塵埃化學成分和質量分布的影響，揭示瞭宇宙中不同世代恒星對塵埃場的“貢獻譜係”。 隨著塵埃在星際介質中漂流，它們經曆瞭持續的“空間風化”。高能宇宙射綫不斷轟擊塵埃錶麵，導緻晶體結構受損，錶麵化學鍵斷裂，形成非晶態的“輻射改性”物質。此外，塵埃顆粒之間通過範德華力或其他化學粘附力發生碰撞、團聚，形成更大、更復雜的團塊。這些過程極大地改變瞭塵埃的光學特性和紅化麯綫，成為天文學傢遠程探測星際介質結構的重要綫索。 第二部：光影的記錄者——塵埃在宇宙學中的作用 塵埃在天體物理學中扮演著雙重角色：既是遮蔽者，也是探針。 在可見光波段，塵埃雲是宇宙中最強大的“黑幕”。它們吸收並散射恒星發齣的光綫，導緻遙遠天體在我們觀測時錶現齣紅移——這不僅僅是多普勒效應造成的，更是塵埃對短波長光（藍光）更強烈散射的結果。本書詳細分析瞭分子雲內部的消光麯綫和德雷剋公式（Draine Formula）在計算實際星際消光時的應用，幫助讀者區分真實的紅移與塵埃引起的“視在紅移”。通過觀測塵埃對星光的影響，科學傢得以繪製齣銀河係乃至鄰近星係中氣體和塵埃的分布圖，揭示瞭星際介質的精細結構和湍流狀態。 更重要的是，塵埃是宇宙中最有效的“紅外輻射源”。它們將吸收的恒星光能重新以更長波長的紅外輻射形式釋放齣來。通過對塵埃發射的紅外光譜進行分析（特彆是在20微米和60微米附近的特徵譜綫），天文學傢能夠推斷齣塵埃的溫度、密度以及其中所含特定化學成分的豐度。錢德拉X射綫天文颱和斯皮策紅外望遠鏡（及其繼任者詹姆斯·韋伯太空望遠鏡）的數據被用來構建宇宙中塵埃質量的演化模型，揭示瞭在宇宙早期，星係形成過程中，塵埃是如何被快速“重金屬化”的。 第三部：塵埃煉金術——星係、恒星與行星的胚胎 本書的核心部分聚焦於塵埃在結構形成中的關鍵作用。分子雲，這些寒冷、緻密的區域，是恒星誕生的搖籃。引力坍縮的起點，往往源於塵埃團聚引發的密度漲落。當塵埃密度達到臨界值，氣體開始自由落體，最終點燃核心的核聚變，一顆新恒星誕生。 在這個過程中，塵埃粒子的軌道動力學至關重要。在原行星盤（Protoplanetary Disk）中，氣體和塵埃最初是緊密耦閤的。隨著氣體受恒星引力或輻射壓力影響嚮內或嚮外遷移，塵埃顆粒開始由於“氣體拖曳”效應而漂移。體積較大的塵埃粒子會逐漸沉降到盤麵的中心平麵，形成一個越來越薄、越來越緻密的“塵埃薄層”。正是這個薄層，通過顆粒間的粘性碰撞和靜電引力，實現瞭從微米級到公裏級天體的“尺度升級”——這是行星形成的第一個關鍵障礙——“毫米波阻力問題”的解答之一。 本書深入探討瞭彗星、小行星和係外行星形成過程中對原始塵埃的繼承。通過對隕石中包含的“星際殘留物”（Presolar Grains）的同位素分析，科學傢能夠直接迴溯到遙遠恒星的生命周期，將物質的起源與我們太陽係的演化直接聯係起來。這些微小的晶體成為瞭連接宇宙曆史與本地物質構成的“時間膠囊”。 第四部：生命的迴響——復雜有機物的載體 星際塵埃不僅僅是無機物。在極度低溫的星際冰層中，當高能光子或宇宙射綫轟擊水冰、一氧化碳、甲醛等簡單分子時，會引發復雜的非生物化學反應，産生諸如甲醇、乙醇，乃至更復雜的氨基酸前體分子。 本書闡述瞭塵埃顆粒錶麵的“非均相催化”作用：塵埃作為惰性錶麵，為那些在氣相中難以發生的化學反應提供瞭必要的接觸點和能量活化。這些復雜的有機分子被包裹在冰殼中，隨著塵埃落入新的恒星係統，最終沉積到年輕行星的錶麵或彗星內部。 《星塵的低語》旨在提供一個全麵而深入的視角，展現這些宇宙中最不起眼的“灰塵”如何驅動瞭宇宙中最宏大的敘事——從恒星的死亡到新世界的誕生，再到復雜化學的可能性。它揭示瞭我們自身構成物質的每一個原子，都曾是星際塵埃的一部分，是這場宏大宇宙演化史詩中的重要角色。

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這本書的收尾部分尤其令人迴味無窮，它沒有停留在已知的物理學成就上，而是大膽地展望瞭未來——例如，利用精確控製的原子碰撞技術來實現分子級彆的納米製造，甚至探索更深層次的暗物質探測的可能性。這種前瞻性，讓這本書的價值遠遠超齣瞭現階段的學術參考書的範疇，更像是一份關於未來科技藍圖的預演。我尤其欣賞作者在最後對“不確定性原理”的重新解讀，他沒有將其視為一種限製，反而強調瞭它在催生新現象、新材料方麵蘊含的巨大潛力，這種積極樂觀的態度非常鼓舞人心。整本書的論述，從最基礎的庫侖散射到復雜的分子動力學模擬，形成瞭一個完整且自洽的知識體係。它不僅是一本關於物理過程的書，更是一本關於科學探索精神的書，它教導我們如何以嚴謹的邏輯去解構世界，又以大膽的想象力去構建未來。閤上書本時，我感到頭腦裏充盈著知識的能量，對微觀世界的運作方式有瞭全新的、更加深刻的認識。

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閱讀《原子碰撞》的過程，感覺就像是進行瞭一場酣暢淋灕的智力馬拉鬆。這本書的語言風格非常多變，時而嚴謹得像一篇經過同行評審的論文，時而又幽默風趣，比如作者在解釋範德華力時，將其比喻成“兩個害羞的鄰居，雖然保持距離，但彼此感受到瞭對方的存在”。這種風格的切換，有效地緩解瞭長時間閱讀專業內容的疲勞感。特彆是關於等離子體物理在核聚變研究中的應用，書中清晰地闡述瞭如何在極高溫高壓下控製氘核和氚核的碰撞概率，這是一個極其復雜的問題，但作者通過引入“有效截麵”這一核心概念，並輔以詳盡的圖錶分析，使得整個過程變得邏輯清晰、易於理解。更難能可貴的是，作者似乎預知瞭讀者可能産生的疑惑，在關鍵的轉摺點總會設置一個“思考題”或“小測驗”，讓你不得不停下來，消化剛剛吸收的信息，確保理解的紮實性。這本書的排版也值得稱贊，字體選擇恰到好處，行距舒適，長時間閱讀下來眼睛也不容易疲勞。

评分☆☆☆☆☆

這本《原子碰撞》的封麵設計簡直是視覺的盛宴，那種深邃的藍與電光火石般的橙紅交織在一起，仿佛能直接感受到粒子間劇烈撞擊的能量。拿到書的那一刻，我原本以為會是一本晦澀難懂的理論專著，畢竟“原子碰撞”這四個字聽起來就充滿瞭高深的物理術語。然而，翻開扉頁後，我的顧慮便煙消雲散瞭。作者在引言部分就展現瞭非凡的敘事能力，他沒有急於拋齣復雜的數學模型，而是從宇宙大爆炸的餘暉談起，引齣瞭物質世界最基本的相互作用——碰撞。我尤其欣賞其中一個章節，它詳細描繪瞭在地球大氣層中，高能宇宙射綫如何與氮原子發生“第一次親密接觸”，産生的級聯效應，那種宏大敘事與微觀細節的完美結閤，讓人仿佛置身於一個巨大的粒子加速器之中。書中對電子激發態的描述尤為生動，作者仿佛是一位技藝高超的藝術傢，用文字勾勒齣電子躍遷時那稍縱即逝的光芒，這種文學性的描繪，極大地拉近瞭普通讀者與前沿物理學的距離。讀完第一部分，我已經被牢牢地抓住瞭，迫不及待想知道這些碰撞如何在更復雜的化學反應中扮演幕後推手。

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這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期，它不僅僅是在討論原子層麵的事件，更是在探討信息如何在物質世界中傳遞和轉化。我最感興趣的是關於同步輻射光源的章節，書中對光束綫的設計和電子束的控製進行瞭詳盡的描述，那種對工程細節的極緻追求，令人嘆為觀止。作者提到，每一個微小的偏差都可能導緻實驗結果的巨大差異，這種對精度的執著，正是現代科學的魅力所在。書中引用的曆史案例也十分有趣，它穿插瞭早期物理學傢們在簡陋設備下進行實驗的艱辛曆程，與現代超級實驗室形成鮮明對比，讓人對科學的進步充滿瞭敬畏。此外，關於“慢電子捕獲”的討論，作者用瞭一種近乎哲學的筆調，探討瞭能量耗散的必然性與隨機性，這使得整本書的閱讀體驗不再僅僅是知識的輸入，更是一種思維的拓展。讀完這一部分，我開始重新審視生活中遇到的所有材料，思考它們內部微觀結構是如何通過無數次碰撞塑造成的。

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我對這本書的結構安排感到非常驚艷，它不像許多教科書那樣刻闆僵硬，反而更像是一部精心編排的交響樂。第一樂章是基礎理論的鋪陳，但作者的處理方式非常巧妙，他通過大量生動的類比，將量子力學的概率雲概念具象化。例如，他將一個電子的波函數比作一個在風中飄搖的巨大蜘蛛網，而原子核則是網中央一個堅實的錨點，碰撞的過程就是如何“抖動”這張網，使其釋放齣能量。進入第二樂章，敘事節奏陡然加快，重點轉嚮瞭實際應用，特彆是對材料科學的深刻影響。我特彆關注瞭關於離子注入技術的那一節，書中詳細解釋瞭如何通過精確控製碰撞的能量和角度，來“植入”特定的雜質原子，從而改變半導體的導電特性。書中配有的插圖雖然不多，但每一張都經過深思熟慮，簡單明瞭地揭示瞭一個復雜的物理過程，沒有絲毫多餘的筆墨。這本書的論證邏輯性極強，層層遞進，讓你在不知不覺中，已經掌握瞭許多原本以為遙不可及的知識點。它成功地證明瞭，即便是最硬核的科學，也可以通過卓越的錶達能力，變得引人入勝。

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