了得網自然科學_無所不在的正能量：在自然和人類之間流動的能量

編輯推薦

霍金說：宇宙中的物質是由正能量組成的。我們生活在這樣的宇宙，每時每刻都感受到大自然的力量，同時也感受到人類智慧的力量。從微小的電子，到浩瀚的宇宙，從原始森林，到嘈雜的水泥城市，看似毫無相關的主體，總有一股無形的力量維繫著生存的節奏，正是這無所不在的正能量主導了這個世界的一切。
無論是自然生成的還是人工創造的能量，都是可以相互流動的。普利高津指出：生命和物質在這個世界裡沿時間方向不斷演化，確定性本身就是一個錯覺。普利高津的理論揭示了各種能量流動的可能性和物質轉變的有效途徑。
倪衛新、楊小蔓編著的《無所不在的正能量：在自然和人類之間流動的能量》包含了宇宙、太陽、地球等自然能量以及機械、電磁、原子和生物等四種主要人造能量的特征介紹。力圖用不大的篇幅對幾乎所有重要的能量，進行一些簡要的介紹和分析，希望借此提高讀者的科學素養，並由此喚起人們對自然、對生命的熱愛。

內容簡介

《無所不在的正能量：在自然和人類之間流動的能量》十餘萬字，從自然和人工兩方面比較詳盡地介紹了目前已存在的各種能量形式。其中宇宙篇和地球篇講述的是自然生成的能量，而在創造篇列舉了機械能、電磁能、原子能以及生物能這幾種人類利用自然創造的普遍的能量形式。作者倪衛新、楊小蔓堅守樸素的能量守恆觀念，力圖用物理學的基本思想闡述各種能量產生的根源以及存在的現實意義，是一本適合高中文化水平以上讀者的通俗讀物。

宇宙篇

章希格斯場的魔法——宇宙初期演變探秘

第二章暗流湧動的宇宙——暗物質和暗能量探索

地球篇

章阿波羅的恩賜——太陽與地球的互動

第二章阿爾忒彌斯的溫柔——從海寧觀潮說起

第三章托爾的憤怒——雷電和風暴的緣由

第四章宙斯的懲罰——感受火山和地震的震撼

創造篇

章輪子創造的神話——永動機是不存在的

第二章手機的奇跡——移動互聯時代的輝煌

第三章曼哈頓工程的啟示——原子彈的是是非非

第四章物種的進化與選擇——雜交水稻和多利羊

參考文獻

在線試讀

日本著名作家村上春樹的代表作《世界盡頭與冷酷仙境》，描寫的是兩個對立的世界——冷酷仙境與世界盡頭，它們分別代表著村上春樹精心設計的外部世界和精神世界兩個層面，故事中，它們之間的關繫一直是的謎題，這意味著外部世界與人自身的關繫是村上關注的主要問題。《世界盡頭與冷酷仙境》的敘事方式是虛實結合、兩道線索同時展開。“冷酷仙境”是條線索，即現實社會；另一條線索則是虛構的“世界盡頭”。
冷酷仙境的背景是現代都市東京，主人公因為接受一個古怪科學家的計算任務而被卷入紛爭，經歷了出人意料的離奇又艱險的考驗。在這一部分故事裡，我們充分看到了現實社會的丑惡和危險。計算士和符號士為了爭奪科技成果以便進一步爭奪世界統治權而使出種種詭計，主人公則是其中不知情的犧牲者。因為研究出了故障，主人公意外迷失在另一個世界裡，由此引出了小說的另一條線索——世界盡頭。
世界盡頭是一個寧靜沉悶的小鎮子，與冷酷仙境呈現出鮮明的對比。在這裡所有人都要被迫和自己的影子分離，一般一年內，影子就會逐漸衰弱直至死亡。鎮子裡所有的一切都井然有序、毫無變化，鎮上的人從不爭吵，沒有私利，沒有競爭，沒有生存的壓力，隻是單純地為勞動而勞動，連成群的獨角獸也是很規律地每天天明即起，走到圍牆外，日暮時分再回來，這裡看似世外桃源。
這裡我把他的寫作手法借用過來，用於研討宇宙中兩種截然不同的物質：明物質和暗物質。也許還有反物質，這裡不作詳解。村上的說法是兩個世界沒有交集，對此我並不完全贊同，我認為也許兩個世界可以有秘密通道。當然我的兩個世界暗喻的是兩種不同類型的物質。
宇宙中除了明物質（可用電磁輻射探測的物質）外，還有大量無法用電磁輻射探求的暗物質。宇宙學中，暗物質（dark matter）又稱為暗質，是指無法通過電磁波的觀測進行研究，也就是不與電磁力產生作用的物質。人們目前隻能通過引力產生的效應得知，而且已經發現宇宙中有大量暗物質的存在。我們將力圖說明這種暗物質存在的客觀性，並根據KPK的能量觀指出明暗能量轉換的可能性。
暗物質並不容易理解，因為我們無法直觀地看到它，就如我們許多人不理解量子力學那樣。為了讓讀者更能讀懂暗物質，本章作者向各位讀者推薦驚險短劇《雲間飛俠》。該劇通過一個星際旅行家（飛俠）的冒險故事，向人類展示諸如黑洞、中子星以及暗物質的各類瓊臺仙境。
當然劇本隻是一種藝術的加工，並不涉及科學的證據。我們相信的是能經得起考驗的理論，盡管目前這方面的研究還不太成熟，但已經有了一些進展。日本著名作家村上春樹的代表作《世界盡頭與冷酷仙境》，描寫的是兩個對立的世界——冷酷仙境與世界盡頭，它們分別代表著村上春樹精心設計的外部世界和精神世界兩個層面，故事中，它們之間的關繫一直是的謎題，這意味著外部世界與人自身的關繫是村上關注的主要問題。《世界盡頭與冷酷仙境》的敘事方式是虛實結合、兩道線索同時展開。“冷酷仙境”是條線索，即現實社會；另一條線索則是虛構的“世界盡頭”。

冷酷仙境的背景是現代都市東京，主人公因為接受一個古怪科學家的計算任務而被卷入紛爭，經歷了出人意料的離奇又艱險的考驗。在這一部分故事裡，我們充分看到了現實社會的丑惡和危險。計算士和符號士為了爭奪科技成果以便進一步爭奪世界統治權而使出種種詭計，主人公則是其中不知情的犧牲者。因為研究出了故障，主人公意外迷失在另一個世界裡，由此引出了小說的另一條線索——世界盡頭。

世界盡頭是一個寧靜沉悶的小鎮子，與冷酷仙境呈現出鮮明的對比。在這裡所有人都要被迫和自己的影子分離，一般一年內，影子就會逐漸衰弱直至死亡。鎮子裡所有的一切都井然有序、毫無變化，鎮上的人從不爭吵，沒有私利，沒有競爭，沒有生存的壓力，隻是單純地為勞動而勞動，連成群的獨角獸也是很規律地每天天明即起，走到圍牆外，日暮時分再回來，這裡看似世外桃源。

這裡我把他的寫作手法借用過來，用於研討宇宙中兩種截然不同的物質：明物質和暗物質。也許還有反物質，這裡不作詳解。村上的說法是兩個世界沒有交集，對此我並不完全贊同，我認為也許兩個世界可以有秘密通道。當然我的兩個世界暗喻的是兩種不同類型的物質。

宇宙中除了明物質（可用電磁輻射探測的物質）外，還有大量無法用電磁輻射探求的暗物質。宇宙學中，暗物質（dark matter）又稱為暗質，是指無法通過電磁波的觀測進行研究，也就是不與電磁力產生作用的物質。人們目前隻能通過引力產生的效應得知，而且已經發現宇宙中有大量暗物質的存在。我們將力圖說明這種暗物質存在的客觀性，並根據KPK的能量觀指出明暗能量轉換的可能性。

暗物質並不容易理解，因為我們無法直觀地看到它，就如我們許多人不理解量子力學那樣。為了讓讀者更能讀懂暗物質，本章作者向各位讀者推薦驚險短劇《雲間飛俠》。該劇通過一個星際旅行家（飛俠）的冒險故事，向人類展示諸如黑洞、中子星以及暗物質的各類瓊臺仙境。

當然劇本隻是一種藝術的加工，並不涉及科學的證據。我們相信的是能經得起考驗的理論，盡管目前這方面的研究還不太成熟，但已經有了一些進展。

現代天文學通過引力透鏡、宇宙中大尺度結構的形成、微波背景輻射等研究表明：我們目前所認知的部分，即重子（加上電子），大致占宇宙的4％，而暗物質則占了宇宙的23％，還有73％是一種導致宇宙加速膨脹的暗能量。暗物質的存在可以解決大爆炸理論中的不自洽性，對結構形成也非常關鍵。暗物質很有可能是由一種（或幾種）粒子物理標準模型以外的新粒子所構成的。對暗物質（和暗能量）的研究是現代宇宙學和粒子物理的重要課題。

早提出證據並推斷暗物質存在的是20世紀30年代荷蘭科學家Jan Oort與美國加州工學院的瑞士天文學家弗裡茨·茲威基等人。弗裡茨·茲威基在觀測螺旋星繫旋轉速度時，發現星繫外側的旋轉速度較牛頓引力預期的快，故推測必有數量龐大的質能拉住星繫外側，以使其不致因過大的離心力而脫離星繫。

2006年，美國天文學家利用錢德拉X射線望遠鏡對星繫團1E 0657—558進行觀測，無意間觀測到星繫踫撞的過程，星繫團踫撞威力之猛，使得暗物質與正常物質分開，因此發現了暗物質存在的直接證據。

雖然暗物質在宇宙中大量存在是一個普遍的看法，但是科學家們發現螺旋星繫NGC 4736的旋轉能完全依靠可見物質的引力來解釋，也就是說這個星繫沒有暗物質或者暗物質很少。宇宙微波背景輻射（cosmic microwave background radiation，CMB ）初發現於1964年。對於背景輻射的進一步觀測也支持這個理論，並給予了更多架構理論模型的條件。

這些觀測中著名的當屬宇宙背景探測者（COBE）。

COBE觀測到2.726K的輻射溫度，以及在1992年次觀測到約十萬分之一的溫度起伏（各向異性）。在隨後的幾十年裡，許多地上或高空氣球實驗對CMB的各向異性作了更進一步的觀測。這些實驗初的目的是要去量測CMB譜密度的峰值，在之前COBE的量測並未給出足夠好的分辨率。在2000—2001年間，毫米波段氣球觀天計劃藉由量測觀測CMB的各向異性，發現宇宙是接近平坦的空間結構。20世紀90年代，在峰值的測量上不斷提高了敏感度。毫米波段氣球觀天計劃報告指出的譜密度波動發生在尺度約為一度角時。這些觀測足以排除宇宙弦作為宇宙結構形成的主因，而趨向於接受暴漲理論。

雖然人們已經對暗物質作了許多天文觀測，其組成成分至今仍未能全然了解。早期暗物質的理論著重在一些隱藏起來的一般物質星體，例如：黑洞、中子星、衰老的白矮星、褐矮星等。這些星體一般歸類為暈族大質量致密天體（MAssive Compact Halo Objects，MACHOs），然而多年來的天文觀測無法找到足夠量的MACHOs。

P21-23

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