Quasicrystals

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出版者:
作者:Belin-Ferre, Esther (EDT)/ Berger, Claire (EDT)/ Quiquandon, Marianne (EDT)/ Sadoc, Anne (EDT)
出品人:
页数:600
译者:
出版时间:
价格:152
装帧:
isbn号码:9789810242817
丛书系列:
图书标签:
  • 准晶体
  • 固体物理
  • 材料科学
  • 晶体学
  • 非周期性
  • 数学物理
  • 相变
  • 拓扑学
  • 衍射
  • 结构分析
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具体描述

《晶态之谜:超越周期性的探索》 本书并非聚焦于“准晶体”这一特定物质形态,而是将视野放宽,深入探讨物质世界中“秩序”与“无序”的深刻哲学意涵,以及它们如何在不同的科学领域中交织、碰撞,塑造我们对宇宙的认知。我们将从物理学的基本概念出发,回顾人类对晶体结构的早期认知,那时,周期性似乎是理解物质排列的唯一范式。科学家们曾一度认为,物质的微观结构必然遵循着高度对称且可预测的周期性规律,如同重复无限的乐章。然而,随着观测技术的进步和理论的深化,一些异常的、看似“不规则”的结构开始出现在研究者的视野中。 本书第一部分将追溯这一发现的历程。我们将详细阐述早期材料科学和矿物学研究中遇到的挑战,当科学家们试图用已有的周期性模型来解释某些矿物的衍射图样时,遇到的种种不符之处。这不仅仅是数据上的细微偏差,而是对整个基本概念的潜在动摇。我们将探讨当时科学家们是如何面对这些“异常”现象的,是忽视、修正模型,还是另辟蹊径?这一过程充满了科学家的智慧、坚持与对未知的好奇,是科学进步的生动写照。 我们将深入探讨“周期性”作为一种描述物质结构的数学语言的强大之处,以及其局限性。通过分析傅里叶分析等数学工具在描述晶体结构中的关键作用,理解周期性如何提供了一种简洁而强大的框架来理解宏观性质。但,正如任何模型都有其适用范围一样,当物质的排列不再严格遵循这种“平移对称性”时,我们又该如何描述?这一部分将为读者揭示,当我们试图超越周期性的束缚时,所面临的挑战和由此催生的新思想。 本书的第二部分将转向更广阔的科学领域,审视“秩序”与“无序”在其他学科中的体现。我们将从数学的视角出发,探讨非周期性图案的可能性,例如分形几何,它们展现了在不同尺度上重复出现的复杂模式,但并非严格的周期性。我们会介绍阿佩尔斯(Penrose)等人关于“非周期性密铺”的研究,这些巧妙的几何构造,虽然不具备平移对称性,却拥有高度的旋转对称性,它们挑战了我们对“对称”的直观理解。这些数学上的探索,为我们理解更复杂的物质排列提供了抽象的工具和启示。 随后,我们将目光投向生命科学。生命本身就是一个充满“秩序”与“动态无序”的奇妙结合。从DNA的双螺旋结构到蛋白质的折叠,再到神经网络的复杂连接,生命的运作充满了精巧的有序性。然而,生命的生生不息,新陈代谢的复杂过程,以及个体之间的遗传变异,又无不体现着某种程度的“无序”和随机性。我们将探讨基因突变、生态系统的演替等例子,展示生命如何在“规则”与“变化”之间找到平衡。 在物理学的其他分支,例如统计力学中,我们将探讨“相变”的现象,如水结冰、铁磁性物质的磁化等。这些宏观性质的突然改变,往往源于微观粒子排列的某种“重组”,但这种重组并非总是以简单的周期性方式发生。例如,在某些液体向固体转变的过程中,可能会出现非周期性的有序结构,或者在某些合金中,原子排列的“无序”程度会影响其宏观性质,如强度和延展性。 本书的第三部分将是对这些不同领域探索的综合与升华。我们将讨论,当科学家们真正开始理解并能够设计和合成那些具有非周期性结构的材料时,它们为人类社会带来了哪些潜在的可能性。这些材料或许拥有前所未有的物理、化学或电子特性,能够催生全新的技术,例如更高效的催化剂、更先进的光学器件,或是具有独特传感能力的材料。这种对物质结构理解的深化,是对人类改造世界能力的又一次飞跃。 我们还将反思,科学的进步往往是如何从挑战现有范式开始的。那些看似“不合逻辑”的观测结果,那些“反常”的理论假设,往往是推动科学向前发展的催化剂。《晶态之谜:超越周期性的探索》并非一本关于某种特定材料的科普读物,而是一次关于科学思维、数学工具以及我们如何理解和描述自然界中“秩序”的哲学之旅。它邀请读者一同思考:我们对“秩序”的定义是否过于狭隘?是否存在着比周期性更广泛、更深刻的描述物质结构的方式?通过探索这些问题,我们不仅能更深入地理解物质世界,更能体会到科学探索本身的魅力与力量。本书旨在启发读者,以更开放的视角去观察和理解我们身边这个丰富多彩、充满无限可能的世界。

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读后感

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用户评价

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮,那种深邃的靛蓝色调配上烫金的标题字体,散发着一种古典与现代交织的神秘感,仿佛在暗示着书中所蕴含的知识的深度和广阔。我尤其欣赏封面上那种抽象的几何图形,它们以一种看似杂乱却又暗含某种秩序的方式排列着,让人不禁联想到宇宙中最基本也最难以捉摸的结构。内页的纸张质感也极佳,光滑细腻,即使用钢笔书写也不会洇墨,这对于那些喜欢在阅读时做批注的读者来说,无疑是一个贴心的细节。装订处也处理得非常牢固,即便是经常翻阅,也不用担心书脊会松散。整体来说,这本书从拿在手上的那一刻起,就给予了读者一种强烈的仪式感,让人对接下来的阅读旅程充满了期待。它的实体感和工艺水平,完全配得上它可能探讨的前沿科学主题,体现了出版方对于知识载体的尊重与用心。

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从阅读体验的整体感受来看,这本书的节奏把握得极好,它像一部精心编排的交响乐,有缓慢而深沉的引子,有激昂高亢的主题发展,也有平和而充满希望的尾声。作者在章节之间的过渡处理得非常自然流畅,仿佛总能在你刚刚消化完一个复杂概念时,恰到好处地抛出一个新的、更具挑战性的问题来牵引你的注意力。唯一让我感到略微遗憾的是,在探讨到某一特定数学工具的应用时,篇幅显得略为仓促,或许是为了保持整体的易读性而不得不进行的取舍。但即便如此,这本书也成功地将一个看似冷僻、高度专业化的领域,转化成了一场引人入胜的智力冒险。它不仅仅是一本知识的集合,更像是一份邀请函,邀请所有对世界深层结构着迷的人,一起探索那些隐藏在寻常之下的非凡秩序。

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这本书中对于实验结果的描述部分,简直是一场视觉和认知的盛宴。作者没有满足于枯燥的图表和数据罗列,而是运用了大量生动的比喻和类比,将那些在微观世界中难以想象的现象,转化为了日常生活中可以感知的事物。比如,在探讨某种晶体结构的异常对称性时,作者将这种状态比作“在一个完美的圆形舞池中,却有一小撮舞者坚持以螺旋线的方式移动”,这个画面感一下子就抓住了问题的本质。此外,对实验设备和测量精度的描述也颇为详尽,这使得即便是非专业人士也能感受到科学家们在探求真理过程中所付出的巨大努力和所面临的挑战。这种“故事化”的科学叙述方式,极大地提升了阅读的趣味性,让我体验到了一种在实验室一线观察的沉浸感,而非仅仅是坐在书桌前被动接收信息。

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这本书的学术深度,我认为远超出了许多同类科普读物所能达到的水平。在讨论到理论模型的局限性及其未来展望时,作者的批判性思维展现得淋漓尽致。他毫不避讳地指出了当前主流理论框架中存在的“盲点”和“理论上的不和谐音”,并提出了几条极具启发性的潜在研究方向。我尤其欣赏作者在处理争议性问题时的平衡态度——他没有偏袒任何一方,而是将不同学派的论据和反驳都清晰地呈现出来,鼓励读者自己去权衡和判断。这种不预设立场的学术探讨,不仅拓宽了我的视野,更重要的是,它激发了我深入去查阅那些被引用的原始文献的冲动。这本书似乎在告诉我:科学的进步并非一帆风顺的坦途,而是在不断质疑和推翻中螺旋上升的壮丽征程。

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阅读完这本书的第一部分后,我的感受是,作者在构建叙事时展现出了一种近乎于建筑师般精密的思维逻辑。他并非简单地罗列事实或公式,而是像雕刻家一样,层层剥开现象的表皮,引导读者深入到问题的核心。开篇部分的论述风格极其克制和严谨,每一个句子都经过了细致的推敲,用词精准到几乎不留任何语义上的模糊空间。这种写作手法在面对复杂概念时显得尤为重要,它确保了读者在基础概念尚未完全建立起来之前,不会被那些华丽但空洞的辞藻所迷惑。我特别留意了作者是如何处理历史背景的铺陈,他巧妙地将科学史上的关键转折点融入到对当前研究困境的讨论中,使得理论的演进路径清晰可见,而不是孤立地存在于真空之中。对于初次接触该领域的读者来说,这无疑是一条平坦而又引人入胜的入门阶梯。

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