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光:从万物之始到量子时代的灿烂史
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  • ISBN:
    9787300336404
  • 作      者:
    布鲁斯·沃森(Bruce Watson)
  • 译      者:
    钮跃增,代晨阳
  • 出 版 社 :
    中国人民大学出版社
  • 出版日期:
    2025-04-01
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作者简介
  布鲁斯·沃森在成为“一个拥有无限好奇心的作家”之前,工厂工人、记者、酒保、小学教师都曾是他的职业,如此丰富的人生经历,让他拥有了广泛的知识和独特的观点。从美国历史的角落,到宇宙和人类文化,他的作品不仅能提供吸引人的内容,还能引发读者进一步的思考。同时,他也是《华尔街日报》(The Wall Street Journal)、《洛杉矶时报》(Los Angeles Times)等媒体的专栏作家。
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内容介绍
  光,自古历来人类就无比迷恋,并对其进行了无止境的探究。光,被视为神灵,是一种与黑暗和绝望对抗的精神力量。哥特式建筑的设计师精心设计洒满神圣之光的大教堂,但丁创作了“天堂的纯洁之光”,文艺复兴时期的艺术家在画布上捕捉光线。伽利略将光线聚焦在望远镜上,笛卡尔测量了彩虹,牛顿研究了光学棱镜……一个个发明使光更加神秘,呈现出多种样态:粒子、波、以太、激光等,关于光的探索一刻也没有停止,并且横跨了各学科领域。《光:从万物之始到量子时代的灿烂史》以跨学科的视角,探索了光的日常奇迹和恒久谜题。
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精彩书评
  ★关于光的全面的文化和科学史……作者凭借标志性的讲故事能力,n带我们踏上了一段愉快的旅程。
  ——《华盛顿邮报》(The Washington Post)
  
  ★该书是科学和艺术史的巧妙结合。
  ——《柯克斯评论》(Kirkus Reviews)
  
  ★这是一本充满了伟大而迷人的人物的书,作者巧妙地呈现了每个人的个性和行为,却丝毫没有干扰到他讲述跨越千年的历史。
  ——《书单》(Booklist)
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精彩书摘
  《光:从万物之始到量子时代的灿烂史》:
  这位慈祥的老爷爷将他的暗房变成了光学实验室,用来研究、操控和摆弄光。伊本·海赛姆从光最古老的问题——光源入手。它究竟来自眼睛还是物体?他的长篇著作以此开篇:“我们发现,当我们注视很强的光源时,眼睛会有强烈的痛感,视力也会受损。同样,一个观察者无法直视太阳,因为他的视力会受到强光的损伤。”如果阳光会刺伤眼睛,那光怎么会来自眼睛呢?如果光从眼睛里倾泻而出,它又如何填满观察者和星星之间的广阔空间,同时不让眼睛发生变化呢?伊本·海赛姆写道,这样的想法“非常之不可能,也非常之荒谬”。关于光究竟来自眼睛还是物体的争论持续了1 400年之久,如今终于结束了。有些人可能依然坚持自己的观点,但是,凡是读过伊本·海赛姆著作的人都不会质疑他的逻辑。
  几乎没有光的把戏能逃过他的眼睛。他断定,光不像托勒密所说的那样,是一个发光的圆锥体。光会形成无限的棱锥体,填满所有可见的空间。当眼睛与光的棱锥体相会时,视觉就产生了。每个棱锥体每隔几指距离就会被横截,从而使同一物体产生不同的映像。为了解释眼睛是如何发挥作用的,伊本·海赛姆绘制了第一张精准的解剖图,描绘了人类的视觉是如何从眼睛传递到大脑的。他用这些图来解释颜色和深度的感知、周边视觉、视神经,以及像眼睛这样奇妙的东西是多么容易被光这样短暂的东西所欺骗。他指出,所有的视觉都是由眼睛的“晶状体”折射,并由大脑解析的。然而,光仍然是视觉、知觉甚至是美的源头。“因为光创造了美,这就是太阳、月亮和星星看上去那么美的奥妙所在。”阴影也会创造美,“因为许多有形的物体都有瑕疵和微小的孔隙,它们因而变得丑陋……但当这些物体处在阴影中或在微弱的光线下时,这些瑕疵和皱纹就会消失,它们的美也被领会到了”。
  伊本·海赛姆唯一的光学发明是暗箱。中国的墨家最先观察到,室外的光线通过墙壁上的小孔射到室内的平面上,会使物体的像颠倒。其他人也摆弄过这种针孔投影装置,对物体投射到墙壁上产生的颠倒的像惊讶不已。伊本·海赛姆制造了第一个可以完全操作的光箱——一间暗房,一个带小孔的小盒子,五支点燃的蜡烛。在盒子里,五簇火焰都以完美的比例,倒映在盒子的另一面上。其他人可能只是用眼睛来观察,但伊本·海赛姆在光源和倒影之间放上了直尺和铜条,通过测量和计算最终确信,光线既没有混合也没有交叉。但是,是否存在一种“最弱的光”,它会逐渐减弱,直到物体的像在暗箱中消失?研究继续进行着,孔洞越做越小。几个世纪后,艾萨克·牛顿在读了伊本·海赛姆的拉丁文著作之后,重新开始探索“最弱的光”。
  伊本·海赛姆的文字冗长繁复、巨细无遗,简直堪称一名优秀的专利律师。他对一个基本的折射装置——一个简单的圆柱体,两边都有孔——的描述就长达三页。同样,他关于折射的结论从未被质疑过。托勒密把黄铜圆盘浸入水中,快速启动了折射研究。伊本·海赛姆则走得更远。他观察到,材料的密度越大,对光线的折射就越强。但是,只有当光线以某个角度照射到水或玻璃上时,才会发生折射。用一束垂直的光线照射水池,它将以直角射向池底。
  伊本·海赛姆的折射实验似乎简单到可以在家里尝试。我拿了一个披萨锅,在锅沿两边打了几个孔,然后把它放在厨房的空水槽里,让它沐浴在清晨的阳光中。我把一个孔对准阳光,让光在水槽底部的下缘形成一个亮斑,然后打开了水龙头。水刚刚没过锅边,白色光点就开始移动,爬过锅,向水槽壁靠近。当水槽装满水时,太阳光至少折射了五粒大麦那么远,大约四分之一英寸。当我拔掉塞子,开始排水时,光斑也一点一点地往回缩。但要验证伊本·海赛姆关于垂直光线的观察结果,就比较困难了。要捕捉到垂直的阳光,你就得住在北回归线和南回归线之间,但即使在那里,一年里也只有两次垂直的光线。因此,我买了我能买得起的“最弱的光”——甚至连巴格达或开罗最富有的哈里发都不曾有过的光。我用一个五兆瓦的激光笔,向我的披萨锅直射一束红色光线。无论水槽里的水涨得多高,垂直的光线都不会发生折射。伊本·海赛姆还是正确的。
  ……
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目录
第一部分
第一章 “此光将至”——创世之谜与第一道光
第二章 “所谓的光”——从古希腊到中国的早期哲学家
第三章 “神的恩赐”——千年的神圣之光
第四章 “灿如明星的玻璃”——伊斯兰教的黄金时代
第五章 “明亮宏伟的大教堂”——中世纪的天国
第六章 光明与黑暗——画布上的明与暗
第七章 “与我一起探究光的真相”——科学革命与百年天光
第八章 “在我黑暗的房间里”——艾萨克·牛顿与光学
第九章 “狂野而和谐的曲调”——浪漫派与诱人的光

第二部分
第十章 波纹起伏——微粒与波动
第十一章 卢米埃尔——耀眼百年的法国
第十二章 “小光球”——征服黑夜的电
第十三章 速度——爱因斯坦与量子、粒子和波
第十四章 “追上我们的梦想”——激光和其他日常奇迹

结语
附录
致谢
参考文献
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