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书       名 :
著       者 :
出  版  社 :
I  S  B  N:
出版时间 :
麦克斯韦妖
0.00     定价 ¥ 49.80
浙江图书馆
  • ISBN:
    9787229175450
  • 作      者:
    [英]布莱恩·克莱格
  • 出 版 社 :
    重庆出版社
  • 出版日期:
    2023-08-01
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妖存在吗?它是智慧生命吗?
挑战热力学第二定律,挑战熵增!


热力学第二定律奠定了现实的基础和万物的命运。第二定律决定了果必在因之后,实际上,它还决定了时间的流动。它解释了为什么一个跌落的玻璃杯会破碎且不能复原,解释了地球为何会出现生命,甚至预测了宇宙的终结。
第二定律规定热只能从一个较热的物体传递到一个较冷的物体,也可以说,熵——系统混乱程度的量度——总是增加或保持不变。
第二定律可以被打破吗?如果可以,你就能释放混沌、统治世界。
物理学家麦克斯韦向第二定律发起挑战,他意识到自然界也许存在与熵增相拮抗的机制。为证明第二定律可以被打破,著名的麦克斯韦妖应运而生。
简单地说,一个绝热盒子被等分为A、B两格,盒子中间有一扇由麦克斯韦妖控制的小“门”。容器中的空气分子作不规则运动时会撞击这扇“门”,妖可以观测分子的运动路径和速度并通过对“门”的控制使速度较快的分子进入A、速度较慢的分子进入B。如此,A、B两格中的分子总量未变,但能量分布不再均匀,热的系统更热了、冷的系统更冷了,出现了一个不等温系统,第二定律遭到严峻挑战且引发了学术界持久的论战。
英国理论物理学家布莱恩·克莱格从妖的视角、自己的视角,用两条线索将伟大科学家麦克斯韦和麦克斯韦妖的故事娓娓道来,用通俗化的语言来阐述晦涩难懂的前沿科学,用讲故事的手法将物理学思想实验作大众化普及,适合广大物理学爱好者、科学爱好者阅读。

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作者简介

作者简介:
布莱恩•克莱格,英国理论物理学家,科普作家。克莱格曾在牛津大学研习物理,一生致力于将宇宙中最奇特领域的研究介绍给大众读者。他是英国大众科学网站的编辑和英国皇家艺术学会会员。出版有科普书《量子时代》《量子纠缠》《量子计算》《十大物理学家》《麦克斯韦妖》《骰子世界》《人类极简史》等。作者和妻子及两个孩子现居英格兰的威尔特郡。

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内容介绍

内容简介:
麦克斯韦妖由19世纪物理学家麦克斯韦创造、开尔文命名。麦克斯韦妖是物理学中假想的妖,通过对分子运动的控制试图向热力学第二定律发起挑战,也许我们可以让热的系统更热、冷的系统更冷。学界展开了激烈的讨论,延续至今,今天的人们通过量子实验继续着妖的研究。
书稿从作者的视角、妖的视角,用两条线索串联麦克斯韦和麦克斯韦妖的故事。书稿记述了麦克斯韦的学术之路、电磁学与热力学的典型实验、麦克斯韦妖的诞生、妖的工作原理、妖与热力学第二定律的关系,研究物质处于热状态时的相关性质和规律,探讨数学与物理、公式与理论物理的共生关系,探讨热力学第二定律是否能被打破,是一部学术性较强、阅读感较佳的科普作品。

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精彩书评

克莱格用通俗易懂的语言解释科学现象,揭示科学的复杂性。

——《出版人周刊》(Publishers Weekly)

 

克莱格让科学变得有趣,他喜欢科学。

——《旁观者》(Spectator


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精彩书摘

妖之插曲Ⅰ 召唤妖

 

我欣赏妖鲜于在科普书的题目中出现,但在关于上帝粒子的书里也没有就有些疏忽了。我就是一个妖。我听从可敬的、敬畏上帝的苏格兰教授詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)的召唤而来,并被他的同胞物理学家威廉·汤姆森(William Thomson)宣布为妖。如同宇宙中的诸多其他事物,我从热力学第二定律中诞生。

“热力学定律”似乎是蒸汽时代的无趣玩意儿,这也是它的起源。但是,第二定律决定了宇宙的运行方式。顺便提一下,严格地说,第二定律应该是第三定律。因为在第一、第二定律宣布之后,在它们之前增加了一个定律,为避免混乱,后者被命名为第零定律。第二定律有两种表达方式且都很简单,但这些简单的陈述却奠定了现实的基础和万物的命运。

第二定律决定了果必在因之后,第二定律决定了关于永动机的书只能放置于图书馆的小说类书架上。事实上,正是第二定律决定了你的世界中的时间流向(在我的世界里可灵活多了)。如果你能打破第二定律,你就能释放混乱、统治世界。作为妖,这听起来很有吸引力,也很合适,打破这个定律正是我的使命。

我的控罪书上是怎么写的?你可以说,这个定律规定热从一个较热的物体传递到一个较冷的物体;也可以说,熵——系统混乱程度的量度——总是增加或保持不变。但我的出现,正是为了挑战这个定律。你是否认为,这些物理学小定律被打破无关紧要?这可是解释了为什么玻璃杯掉到地面会打碎且永不能复原的定律。它使生命在地球上存在成为可能,它还预测了宇宙的终结。没有它,你生活中依赖的众多引擎都会发生故障——从汽车到电脑。所以,请尊重第二定律。

20世纪早期的英国物理学家和科普作家亚瑟·爱丁顿(Arthur Eddington)说:“如果有人告诉你,你钟爱的宇宙理论与麦克斯韦方程(麦克斯韦描述电磁关系的杰作)不一致——那么,麦克斯韦方程或许不妙了;你钟爱的宇宙理论与观察结果不一致——好吧,实验学家有时的确会将事情弄糟;你钟爱的宇宙理论违背了热力学第二定律,我敢断言你没希望了——它除了成为奇耻大辱之外别无他选。”

这为我拉开了帷幕,证明热力学第二定律可以被打破是我此生的唯一使命。我使热可以从较冷的地方传到较热的地方。对妖来说,减少这个世界的混乱水平可不是什么舒服的事。如果我成功了,自维多利亚时代以来的所有物理学家都将坠落至最深的耻辱。

我,就像丘吉尔说的那样,“迷雾重重、神秘莫测”。谁能找到打败我的钥匙,请君往下仔细阅读。但首先,我们需要去了解一下年轻的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。

冒着听起来像科学怪人的危险,准备好去见一见我的创造者。


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目录

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000 □致谢

000 □妖之插曲Ⅰ 召唤妖
000 □1 彬彬有礼
爱丁堡和格伦莱尔
学业
年轻的数学家
牧师和乡绅
大学生活
一种特殊的光
通往剑桥之路

000 □妖之插曲Ⅱ 电与磁的相遇
自然电现象
从天空到实验室
磁性物质
电磁学的诞生
只是猜测
000 □2 一个最有创造力的年轻人
升到三一学院
成为“使徒”
猫和短诗
优胜者
色觉
真正的原色
一种特殊的障碍
量化法拉第场
为了工人的利益
新的目的地

000 □妖之插曲Ⅲ 原子变真实,热动起来
原子的存在
一个更好的热模型
000 □3 年轻的教授
一座分裂的城市
他的讲课很糟糕
指环王
阿伯丁的生活
然而,它的确在动
统计学来拯救
一个新的家庭
协助“英国屁股”
离开阿伯丁

000 □妖之插曲Ⅳ 妖挑战的提出
第二定律的暴政
召唤妖
不费吹灰之力
000 □4 首都奇遇记
国王学院的科学
给研究所添色彩
电磁学走向力学化
麦克斯韦电磁球
涡旋和空转轮
类比的力量

000 □妖之插曲Ⅴ 妖成为明星
维多利亚时代的电脑交友
妖的教义问答
000 □5 看见光
弹性单元的力量
以太中的波
看见光
太重,一个人无法完成
伦敦大博览会
000 □6 用数字描述科学
黏度引擎
立体镜和“棺材”
电阻的标准
电阻和速度
无可见证据的电磁学
在数学钟楼上
新物理学
美丽的方程式
一走了之

000 □妖之插曲Ⅵ 妖的挫折
测量的代价
000 □7 庄园生活
格伦莱尔的生活
回到黏度
酒商的电池
调速器
四维思考
学术生活
000 □8 剑桥在召唤
卡文迪许的渊源
与众不同的教授
最后的第二家园
古老灯光与现代物理学
缓慢的开始
实验室中的女性

000 □妖之插曲Ⅶ 妖的记忆受到了威胁
遗忘,不是一件容易的事
000 □9 最后的作品
书和光的力量
卡文迪许的论文
心血来潮
戛然而止

000 □妖之插曲Ⅷ 妖苟延残喘
漏洞的现实
000 □10 遗产

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