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出版者:Prentice Hall

作者:Charles H. Corwin

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2008-07-28

价格:USD 207.13

装帧:Hardcover

isbn号码:9780321578952

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 入门
• 化学导论
• 基础化学
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• 化学学习
• 科学
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• 通俗易懂
• 化学基础

探索宇宙的奥秘：从原子到星系 一册深入浅出、兼具广度与深度的宇宙学导览 （约1500字） 本书并非一本化学教科书，它旨在带领读者进行一场跨越时间与空间的宏大旅程，从我们最基本的存在——物质的构成，追溯到宇宙的起源、演化及其终极命运。我们不会探讨摩尔定律、酸碱滴定或有机化合物的命名规则，而是将焦点投向那些支配着万事万物的基本原理和宏伟结构。 第一部分：物质的基石与时空的织布 在本书的开篇，我们将暂时放下实验室中的烧杯和试管，转而审视自然界最深层次的构造。我们不会计算电子轨道的能量级，而是要理解物质的本质。 第一章：超越元素的边界——基本粒子与规范场 本章将从我们熟悉的原子结构出发，剥离其表象，深入到夸克和轻子的世界。我们将讨论标准模型的构建——电磁力、弱核力和强核力是如何通过玻色子进行传递的。读者将了解到，看似坚不可摧的桌子，其内部充满了虚空，而支撑这一切的，是那些无形的、以光速传播的相互作用。我们将比较经典物理学对“粒子”的理解与量子场论的现代描述，重点阐释“场”的概念如何成为理解宇宙的基本框架，而非仅仅是粒子集合的堆砌。重点将放在海森堡不确定性原理如何从根本上限制了我们对物质瞬时状态的确定性描述。 第二章：时空的弯曲与引力的几何学 如果说粒子是构成宇宙的“砖块”，那么时空就是容纳它们的“容器”。本章将彻底转向爱因斯坦的广义相对论。我们不会讨论溶液的渗透压，而是要理解引力并非一种“力”，而是时空自身的曲率。我们将通过思想实验，如自由落体的电梯和围绕黑洞运行的行星，来直观理解质量如何告诉时空如何弯曲，而时空如何告诉物质如何运动。本章的深度将聚焦于黎曼几何的基本概念，解释张量分析如何在数学上精确描述这种几何效应。我们会探讨光线在引力场中弯曲的现象，以及引力波作为时空涟漪的物理意义及其探测的重大意义。 第二部分：宇宙的诞生与宏伟结构 离开了微观世界，我们的视角将迅速拉升到宇宙尺度，审视宇宙的起源、结构和动态演化。 第三章：宇宙大爆炸的余晖——暴胀理论与早期宇宙 本书的核心之一是对宇宙学标准的阐述。我们不会分析化学平衡常数，而是要探究宇宙的“化学反应”——从一个极热、极密的奇点到我们今天所见的广袤星系图景。本章将详细回顾宇宙微波背景辐射（CMB）的发现及其作为“创世之初照片”的重要性。我们将深入探讨“暴胀理论”（Inflation），解释它如何解决了视界问题和磁单极子问题，并预测了CMB中的微小温度涨落——这些涨落正是后来形成星系团的“种子”。读者将了解到，我们今天所见的物质分布，源于宇宙诞生后极短瞬间内的量子涨落被极速放大所致。 第四章：暗物质的幽灵与暗能量的推动 观测到的宇宙中，普通物质只占不到5%。本章将聚焦于宇宙学中最令人困惑的两大谜团。首先，我们将探讨暗物质的证据链：从星系旋转曲线的异常，到星系团的引力透镜效应，再到宇宙大尺度结构的形成。我们将对比弱相互作用重粒子（WIMPs）等主流候选理论，并探讨间接探测的实验进展。 随后，我们将转向暗能量。通过对Ia型超新星观测的深入分析，我们将理解宇宙的膨胀正在加速。我们将介绍宇宙学常数 $Lambda$ 在爱因斯坦场方程中的重新崛起，并讨论托卡马克（Quintessence）等动态暗能量模型的可能性。本章旨在强调，我们对构成宇宙绝大部分能量和质量的成分知之甚少。 第三部分：星辰的生命周期与元素的终结 理解宇宙，必须理解其内部的恒星——那些“宇宙中的熔炉”。本书将以恒星的生老病死作为引线，重新审视元素（此处指宇宙学意义上的元素，而非化学元素周期表）的起源。 第五章：恒星的核聚变引擎与轻元素合成 我们不会计算反应速率常数，而是要理解恒星的核心如何充当一个巨大的、自我调节的核反应堆。本章将详细描绘主序星的平衡状态——引力坍缩与辐射压之间的精确角力。我们将深入讲解质子-质子链反应和CNO循环，解释太阳如何将氢转化为氦。随后，我们将探讨红巨星阶段，以及氦聚变（三阿尔法过程）如何产生碳和氧。理解这一过程，就是理解我们身体中碳原子（以及其他所有重元素）的真正起源。 第六章：超新星的壮丽终结与重元素的铸造 恒星生命的终结是宇宙化学演化的关键。本章将区分不同质量恒星的死亡方式。对于大质量恒星，我们将详细分析其核心在引力作用下逐层叠加，形成铁核的过程。我们将聚焦于II型超新星爆发的物理机制——核心坍缩反弹产生的强大冲击波。 重点在于“慢中子捕获过程”（s-process）和“快中子捕获过程”（r-process）。我们将解释，除了氢、氦和少量锂，宇宙中几乎所有比铁重的元素（如金、铀、铂）都是在这些极端高能环境中，通过吸收大量中子而快速合成的。我们将追溯一个金原子如何在遥远星系的一次超新星爆炸中诞生，并最终通过星际尘埃被吸积到新的行星系统中的史诗。 结语：宇宙学的哲学前沿 本书的最后部分将把读者带到现代物理学的边界。我们不会讨论共价键的形成，而是会探讨量子引力的挑战。我们将简要介绍弦理论和圈量子引力等尝试统一广义相对论和量子力学的理论框架。最终，我们将展望宇宙的终极命运：是“大撕裂”（Big Rip）、“大冻结”（Big Freeze），还是周而复始的循环？ 本书的目的，是提供一个关于我们所处环境的完整、连贯且令人敬畏的图景，一个基于严谨物理学框架，但又充满了对未知探索激情的叙事。它关注的是宇宙的宏大蓝图，而非物质的微观组分细节。

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作为一名初学者，我发现《 Introductory Chemistry 》在介绍一些基础概念时做得相当出色，但某些高阶或专业领域的内容则相对薄弱。书中对元素周期表的解析，特别是关于元素族和周期的性质变化规律，讲解得非常透彻。我能够理解为什么同族元素具有相似的化学性质，以及为什么元素的原子半径会随着周期的变化而变化。对化合物命名法的介绍也十分清晰，无论是无机化合物还是简单的有机化合物，我都能够根据规则进行命名。然而，在涉及化学键的极性和分子极性时，书中虽然提到了电负性，但对于如何根据分子几何形状来判断分子是否极性，以及极性对物质性质（如溶解度、沸点）的影响，就显得不够深入。我希望能够看到更多关于分子轨道理论的入门介绍，或者对一些复杂分子的极性分析。尽管如此，《 Introductory Chemistry 》成功地为我建立了一个坚实的化学概念基础，让我能够更好地理解和欣赏化学的奇妙之处。

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《 Introductory Chemistry 》无疑为我打开了化学领域的一扇窗，但其内容在某些更前沿或应用性的部分，留给我了一些未尽的期待。书中对溶液化学和酸碱理论的讲解非常详尽，我理解了摩尔浓度、质量百分比等概念，并且掌握了如何计算稀释溶液的浓度。对酸碱理论的介绍，包括布朗斯特-劳里理论和路易斯酸碱理论，也给予了我一个清晰的框架来理解物质的酸碱性。书中关于pH值、pOH值以及它们之间关系的计算也非常实用，并且配有丰富的练习题，帮助我巩固了这些知识。然而，在关于化学反应速率和化学平衡的章节，我感觉可以有更深入的探讨。虽然书中介绍了影响反应速率的因素（如温度、浓度、催化剂）以及勒夏特列原理，但对于如何定量预测反应速率的方程，或者如何计算更复杂的平衡常数，就没有提供太多的细节。我希望能够看到更多关于反应机理的研究，以及如何利用动力学和热力学原理来优化化学过程。即便如此，这本书仍然是我化学学习路上的一个坚实的基础，它让我能够自信地面对更复杂的化学概念。

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坦白说，《 Introductory Chemistry 》在它所触及的范围内做得非常出色，但我发现其中某些部分的深度并没有达到我个人的预期。在物理化学的章节，例如关于气体定律、热力学第一定律以及熵的概念，作者给予了很好的概述，并且提供了不少简洁的公式和定义。这对于理解基本原理很有帮助，比如为什么气体在体积增大时压力会下降，或者热量是如何在系统中传递的。书中通过一些生活中的例子来解释这些概念，例如膨胀的气球或者一杯热咖啡的冷却过程，这使得学习过程更加生动有趣。但遗憾的是，书中对这些概念的深入探究，比如玻尔兹曼分布的统计力学解释，或者对吉布斯自由能的更精细分析，并没有过多涉及。对于我这样对化学理论根源感兴趣的学生来说，这些内容可能显得有些不足。我希望书中能有更多关于实验数据如何支持这些理论的讨论，或者对一些关键实验的详细介绍，例如卡诺循环的实验验证。尽管如此，这本书的清晰度和简洁性仍然值得称赞，它成功地为初学者构建了一个稳固的化学基础框架。

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这本《 Introductory Chemistry 》确实在很大程度上激发了我对化学学习的兴趣，尽管它并没有涵盖某些我期望看到的更深入的领域。例如，书中对有机化学基础的介绍虽然清晰易懂，但对于那些想要深入了解反应机理或立体化学的学生来说，可能会觉得稍显浅薄。它更像是为初学者铺就了一条坚实的道路，让他们能够理解基本的分子结构、键合方式以及常见的官能团。作者巧妙地运用了大量的图示和类比，将抽象的化学概念形象化，这对于我这样的新手来说至关重要。我尤其欣赏书中关于化学计量学部分的讲解，它一步步地引导我掌握如何进行质量、摩尔数和体积之间的转换，这对于解决实际化学问题至关重要。然而，对于一些更复杂的计算，比如平衡常数的推导或者热力学函数的计算，书中就没有提供足够多的例题和详细的推导过程，让我有时候需要参考其他的资料来巩固理解。总的来说，这本书是一个非常好的起点，能够让你对化学有一个全面的初步认识，但如果你希望在这门学科上走得更远，可能需要在此基础上进一步拓展学习。

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从一个对化学一无所知的新手角度来看，《 Introductory Chemistry 》提供了令人印象深刻的学习体验，尽管我在某些方面发现其覆盖范围存在一些局限性。书中关于原子结构和元素周期表的介绍非常扎实，我能够清晰地理解电子是如何排布在不同的能级上的，以及为什么元素会呈现出周期性的性质。例如，作者通过生动的图表展示了s、p、d轨道的形状和能量差异，这比我之前想象的要直观得多。对化学键合的解释，包括离子键、共价键和极性共价键，也做得非常到位，我能够理解不同原子之间是如何通过得失电子或共享电子来形成稳定结构的。但是，当我读到关于有机化学中的命名法和基础反应类型时，我感到意犹未尽。书中仅仅触及了最简单的烷烃、烯烃和炔烃，以及一些非常基础的取代反应和加成反应。对于更复杂的官能团，如醇、醛、酮、羧酸等，以及它们之间的相互转化，介绍就显得有些过于简略了。我期待能看到更多关于这些有机分子在自然界中的应用，或者一些重要的有机合成路线的例子。总体而言，这本书为我打开了化学世界的大门，但我明白这仅仅是旅程的开始。

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