“新視界文庫”系列圖書是一套可以輕松閱讀的科普小書,旨在通過科學(xué)的的視角,帶領(lǐng)讀者以更加開放和探索的態(tài)度拓展對(duì)世界的認(rèn)知,力求深入探究事物的本質(zhì)和原理,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象背后的真相,傳達(dá)科學(xué)啟迪、引導(dǎo)和探索的精神。
本系列通過簡(jiǎn)潔、有趣的語言和嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的科學(xué)知識(shí),希望能在為讀者傳遞科學(xué)知識(shí)和思維方式的同時(shí),提供一種輕松愉快的閱讀體驗(yàn)。
讓我們一起通過閱讀科學(xué),以新的視角看待世界,用科學(xué)的色彩點(diǎn)亮未來。
“新視界文庫”系列圖書第一輯:
《光之史話:探索人類對(duì)光的持久迷戀》
《一生萬物:透過身體看宇宙萬象》
《AI藝術(shù)家:人工智能的創(chuàng)意與未來》
《奔月:一段太空競(jìng)賽往事》
《在云端:飛行旅途中的科學(xué)》
我們無法想象人類生活在一個(gè)沒有光的世界中,光既是我們認(rèn)識(shí)這個(gè)世界的鑰匙,也寄托了人類的精神和希望。本書試圖帶領(lǐng)讀者進(jìn)行一次時(shí)間旅行,將人類對(duì)于光的探索和感受娓娓道來。隨著探索,光不斷推動(dòng)著改變我們生活的技術(shù)出現(xiàn),它甚至還引導(dǎo)我們質(zhì)疑現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)。從新石器時(shí)代人們?cè)诰奘囍袑?duì)光的崇拜,到印象派畫家在繪畫中對(duì)光的革命性觀察;從牛頓用三棱透鏡將一束白光分解成了彩虹色譜,到愛因斯坦和費(fèi)曼得出令人震驚的結(jié)論……本書探索了人類追尋光的非凡歷程和不斷被顛覆的認(rèn)識(shí)。這本書呈現(xiàn)的不僅是人類探索的歷史,也是一部科學(xué)技術(shù)發(fā)展史、思想史。
光的本質(zhì)究竟是什么?我們?yōu)楹螌?duì)光如此癡迷?
翻開本書,一起來看看人類關(guān)于光的探索故事
一場(chǎng)穿越時(shí)空的旅行
如果我們以超光速前進(jìn),周圍的世界會(huì)是什么樣的?我們能否就此回到過去呢?
本書從能讓光速變慢的\"慢透光玻璃\"講起,帶領(lǐng)讀者進(jìn)行一場(chǎng)穿越時(shí)空的\"旅行\(zhòng)",追溯人類探索光的源頭,講述各時(shí)代中光對(duì)人類的意義,最終回到科學(xué)研究的前沿:人們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中用比光還快的速度傳輸了信息--這些信息是否真的穿越時(shí)空回到過去了?
一部科學(xué)技術(shù)發(fā)展史
在探索光的過程中,人們都做了些什么?又得到了哪些引人注目的成果?
從最簡(jiǎn)單的肉眼觀察,到利用透鏡、棱鏡以及更復(fù)雜的設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn),人們不斷在觀察和實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)光的新特性,又不斷利用它的特性創(chuàng)造新設(shè)備并獲得新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。望遠(yuǎn)鏡、地心說、電磁效應(yīng)、攝影技術(shù)、電燈泡、液晶顯示器、激光筆、全息圖……進(jìn)行一場(chǎng)穿越時(shí)空的旅行,是否就在不遠(yuǎn)的未來?
一次關(guān)于本質(zhì)的思考
詩人、哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家……為何眾人都在為光著迷?
研究光其實(shí)就是研究萬物的基本組成。光是物質(zhì)的核心,它給我們地球帶來視覺、溫暖、食物和能量。它永恒地穿越宇宙,不斷地產(chǎn)生和湮滅。短暫而強(qiáng)大的光現(xiàn)象一直都讓人著迷。在追逐光的旅途上,未來我們是否會(huì)有更多關(guān)于本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)?
序
上帝說
“要有光”,
于是,就有了光。
創(chuàng)世記 1:3
光是我們司空見慣、認(rèn)為理所當(dāng)然的東西。現(xiàn)實(shí)生活中,我們只要按下電源開關(guān),就能得到光。光也是太陽每天賜予我們的禮物,它讓黑暗消失。在學(xué)校里,光學(xué)知識(shí)是物理課程中的一小部分,我們學(xué)習(xí)光線圖和幾何光學(xué),認(rèn)識(shí)到光是一種沒有實(shí)體的自然現(xiàn)象。然而,光的本質(zhì)并不容易理解,它是脆弱的,也是經(jīng)久不衰的;是精致的,也是力量無窮的,一代又一代的科學(xué)家沉迷于揭開光的本質(zhì),對(duì)光充滿無限遐想。
幾千年來,揭開光的本質(zhì)是一個(gè)極度誘人的挑戰(zhàn)。這樣的科學(xué)探索遠(yuǎn)至古希臘人的猜想,近至20世紀(jì)的天才阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)和理查德·費(fèi)曼(Richard Feynman)的研究,挑戰(zhàn)永不止步。把光的探索歷史和最新的研究結(jié)合起來,我們能編織一幅完整的畫卷,潑墨這一神奇的現(xiàn)象,勾勒其創(chuàng)造萬物的中心地位。
人們最初認(rèn)為光僅僅是一種視覺機(jī)制,后來證明遠(yuǎn)非如此。它是地球萬物的生命之源,給萬物提供溫暖,為天氣提供動(dòng)力,引起光合作用產(chǎn)生氧氣。在愛因斯坦狹義相對(duì)論的背后,是電磁相互作用,而光是電磁波。光是把所有物質(zhì)聯(lián)系在一起的基本黏合劑,甚至可能是通向時(shí)間的必由之路。
回顧那些揭開了光的奧秘的非凡人物的生活和工作,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),他們不僅給我們解釋了光的特性,而且,進(jìn)入21世紀(jì),舉世矚目的基于光的新技術(shù)層出不窮,他們給我們提供了這些技術(shù)發(fā)展的第一手資料。有了這些技術(shù),我們的生活會(huì)有天翻地覆的變化。
我在大學(xué)學(xué)習(xí)物理的時(shí)候,被光的力量和美麗所折服。然而,當(dāng)時(shí)我讀了許多關(guān)于這個(gè)神奇主題的書后,感覺枯燥無味。因?yàn)槟阒灰吹焦鈱W(xué)圖中的光路、透鏡和焦點(diǎn)等,就會(huì)哈欠連天。現(xiàn)在回到光本身,我發(fā)現(xiàn)它是如此美妙,因此這是一次重新點(diǎn)燃我30年前驚奇和喜悅的機(jī)會(huì)。這種奇妙的感覺就是這本書要表達(dá)的全部內(nèi)容。
布萊恩·克萊格(Brian Clegg),1955 年出生于英國蘭開夏郡,劍橋大學(xué)自然科學(xué)碩士(專攻實(shí)驗(yàn)物理)。知名科普作家,為《自然》《BBC 歷史》《物理世界》《科學(xué)美國人》《泰晤士報(bào)》《觀察家報(bào)》《衛(wèi)報(bào)》等報(bào)刊撰寫專欄和評(píng)論。作品包括暢銷書《萬有引力》《神之效應(yīng)》《大爆炸前傳》《無限簡(jiǎn)史》《構(gòu)造時(shí)間機(jī)器》等,其作品被翻譯為十多種語言。布萊恩是英國皇家藝術(shù)學(xué)會(huì)會(huì)員、英國物理學(xué)會(huì)會(huì)員,經(jīng)常在科教節(jié)目中出鏡,他在倫敦皇家學(xué)院舉辦的講座場(chǎng)場(chǎng)爆滿。
◎譯者簡(jiǎn)介
鄭建川,北京師范大學(xué)天文系理學(xué)博士。現(xiàn)任職于深圳市天文臺(tái),主要從事太陽活動(dòng)觀測(cè)和研究、空間天氣監(jiān)測(cè)、日地關(guān)系研究和天文科普等工作。在APJ、RAA、JGR 等學(xué)術(shù)期刊中發(fā)表專業(yè)論文多篇,譯有《星際旅行終極指南》《月球之書》等科普著作。
序 001
第1 章 光速 003
第2 章 哲學(xué)家 013
第3 章 沖出黑暗 031
第4 章 光學(xué)設(shè)備 057
第5 章 看得更遠(yuǎn) 081
第6 章 解剖光 115
第7 章 以太之死 145
第8 章 可怕的對(duì)稱 183
第9 章 量子電動(dòng)力學(xué) 209
第10 章 光的量子糾纏 237
第11 章 老虎!老虎! 251
歷史文獻(xiàn)選讀 268
論顏色和光 269
致德國公主的信 281
關(guān)于光線振動(dòng)的思考 284
發(fā)現(xiàn)者法拉第 290
論以太 296
論新型射線 298
延伸閱讀 303
致謝 307