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16年畅销经典,名家名作,科普百科升级版读物。

无限的宇宙隐藏着无穷的秘密。人类以最大的自信,也只敢说接近认识了它的百分之十。事实上,现代科技所获知的东西越多,科学家们便发现,不知道的东西反倒更多了。

与众多展现已知世界的科普读物不同,《不知道的世界》是一套未知世界的小百科。它选取了各学科中一系列科学谜案,反映了人们在探疑解谜中做出的努力和遭遇的障碍,介绍了各种有代表性的假说、猜想和目前达到的研究水平,提供了攻难闯关的相应知识背景,并指示了可能的途径。总之,它要把读者带进陌生、神秘、异彩纷呈的未知领域,激发人的探索欲和创造欲,同时使人获得科学知识和科学思想。

目录:

1.《不知道的世界:物理篇》

2.《不知道的世界:鸟兽篇》

3.《不知道的世界:数学篇》

4.《不知道的世界:历史考古篇》

5.《不知道的世界:人体篇》

6.《不知道的世界:化学篇》

7.《不知道的世界:大地海洋篇

8.《不知道的世界:天文篇》

9.《不知道的世界:植物篇》

10.《不知道的世界:昆虫、海洋动物篇》

试读

叫三声夸克

有一种礼品盒,看上去只是一个盒子,看不出里面是空的,还是装了什么东西。打开来看看,里面仍然是一个盒子。好奇心驱使,再打开这个盒子,里面又是一个盒子……总之,盒子里装盒子,不知道盒子里面是什么。

物理学家在研究物质结构的时候,也遇到了一个类似的问题:最里面是什么?

世界上的物质千千万,石头、铁、空气、水……形态不同,性质各异,但有一点是相同的,最小单位都是原子。铁的最小单位是铁原子,氢的最小单位是氢原子;水的最小单位是水分子,不过,水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的。

世界上的物质千千万,分到最小的单位,分到原子这一步就算到头了。自古以来都认为原子是不可再分的了。

到了19世纪末,X射线的发现好像传给人们一个信息,是不是盒子里还有一个盒子?果然,进入20世纪以后,人们发现原子不是最小单位,在原子的内部,外围是电子,中心是原子核。原子的质量几乎全部集中在原子核。原子核本身却十分微小,大约10万个原子核排成一条直线才相当于一个原子的直径。

好奇心驱使科学家进一步研究原子核的结构,知道了原子核是由质子和中子组成的。人们产生了一个新的看法:原子是由电子、质子和中子等基本粒子构成的。把这些粒子叫作“基本粒子”,好像是在说原子这个盒子里,也就是这些东西了。

可是,后来科学家在宇宙射线中发现了一些新的粒子,在实验室里,在加速器中发现了更多的粒子,基本粒子的数量猛增到300多种,新报道也有说达到了700多种。

物理学家分别为这些微小的粒子取了名字:光子、介子、中微子以及用字母命名的K子、什么什么子……还测定了它们的质量是多少,带有什么样的电荷,如何自旋(左旋还是右旋),寿命多长,就像调查户口似的,记入了档案,再加以分析。

经过分析,发现大多数基本粒子是不稳定的,寿命很短,很容易转化为其他基本粒子。这些基本粒子的质量大小差别却很大,于是,可以根据质量的大小分分类。这里只简单地介绍另一种分类方法,它把基本粒子分为两类,一类是轻子,另一类是强子。

电子和中微子属于轻子,轻子的数量比较少;绝大多数的基本粒子都属于强子,其中包括质子和中子。面对数量如此之多的强子,科学家们又在思考了:还有比质子和中子更小的结构吗?

这又是一个“盒子里还有盒子吗”这一类的问题,科学家从实验里已经感觉到,强子内部有结构。这好比拿起盒子摇一摇,听到了里头有响动的声音,初步可以判定盒子里有东西。

是什么东西呢?不知道。科学家也只有发挥想象力了。美国科学家盖耳曼提出了一个“夸克模型”,说是所有的强子都是由三种夸克构成的。

夸克是译音,意思是海鸟的叫声。因为在长诗《芬尼根之觉醒》中有一句话:“向麦克老人三呼夸克。”盖耳曼把夸克借用过来,无非是一语双关,说明每一个强子都有三种夸克。

想象固然浪漫,盖耳曼提出夸克模型却是经过理论分析,而且分析得很有道理。慢慢地盖耳曼的理论被大多数人接受了。这等于承认了盒子里有东西。

知道了有夸克这种物质,那就得把它找出来。要把想象中的夸克变成真实的夸克并不容易,找了20年,也没发现夸克的踪迹。人们有点泄气了。没想到1974年,旅美华裔科学家丁肇中发现了J粒子。J粒子的J与中文的丁字非常相似,这也是给新粒子命名的妙处。新粒子的发现,引起种种猜测,J粒子是不是第四种夸克?这一发现,又唤起了寻找夸克的热情。

1976年前后,对夸克又有了新的认识,说夸克不止三种,还有第四、第五、第六种,理论更深入更复杂。

这时又有了一种说法,为什么夸克不能脱离其他粒子而独立存在呢?这真是怪事,仿佛是士兵犯了错误被关禁闭而失去了自由,难道就没有一个自由夸克吗?

还有人说,物质的最小结构也许就到此为止了。盒子里装盒子,发现的盒子已不少了,按顺序是原子-原子核-强子-夸克。

在研究夸克的时候,发现夸克与3这个数字特别有缘,三呼夸克,三种夸克;夸克的种类多了以后,夸克又可以分成3个组,人们把这种组叫作“代”,也就是夸克有3代。

可是,夸克的第三代里还缺一个夸克,它叫顶夸克。1994年4月6日,在费米实验室,终于发现了顶夸克的存在。

在费米实验室,有一个加速器,地下的环形隧道长达6.4千米。在长达8年的时间里,先后有900名科学家在这里工作,终于找到了顶夸克。

这一发现,证实了夸克是存在的。证实了顶夸克是第三代。