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★法文原版畅销十年，长居法国亚马逊科普畅销榜首

法文第一版于2008年出版，畅销十年，火热程度不输《时间简史》

★物理与哲学的相遇，科学与人文的交会

引入哲学、小说、电影等众多人文元素来诠释科学原理，还原物理世界发人深省的一面

★清晰的问题统领全书，丰富精当的比喻带领普通读者进入粒子物理

以清晰简单的问题推进全文，阅读几分钟即可对一个问题有大概的了解；结合生活场景解释微观物理现象，普通读者也能领会的粒子物理学

★陈嘉映、郝景芳一致推荐，特别适合普通读者阅读

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※名人推荐※

本书介绍直到最近为止物理学家对原子及亚原子世界的了解，写得简明扼要。作者不忘时时跟古希腊原子论对照，实际上就是跟我们普通人对微观世界的想象对照，格外有助于我们普通读者的理解。

——陈嘉映

如果让我选一个影响现代世界最深远的现代物理学理论，我会选择原子分子理论。对微观世界的认知深刻改变了人类和世界的关系。物质由微小的粒子构成，这是激光、原子弹、半导体芯片、基因技术、现代制药、化工、黑洞观测等等几乎一切现代科技的基础原理。这些粒子和现象太重要了，但它们到底是怎么回事？本书作者用诗意盎然的语言和生动的比喻把它们讲得清楚有趣，让读者更了解世界之余，也能感受到科学与人文相互辉映的魅力。

——郝景芳

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※内容简介※

原子遵循哪些定律？为什么电子只能有某些特殊能量？辐射从哪里来？真空中充满了什么？暗物质是由什么组成的？

本书通过一连串由浅入深的问题，追溯了（从古希腊罗马时期至今）人们探索基本物质的历史。从微观粒子的角度出发，作者指引我们重新认识无处不在的辐射和神秘的四种基本作用力，同时以丰富的比喻帮助我们理解粒子物理学当前正在探索的问题。

引言

1　原子：从概念到发现

原子的概念是什么时候出现的？/人们在什么时候、以怎样的方式发现了原子？/原子就如樱桃，有一个核：它们不是不可分割的！/原子有多大？/原子与经典物理学定律的对抗/原子遵循哪些定律？玻尔模型及其局限/为什么电子只能有某些特殊能量？/我们能画出原子吗？/人们能“看到”原子吗？

2　放射性

放射性是如何被发现的？/放射性到底是什么？/辐射从哪里来？/放射性如何在时间中演变？/在自然中有没有与人类活动无关的放射性？/人工放射性与天然放射性有区别吗？/铀235的裂变/核反应堆和原子弹

3　自然的力

宇宙最基本的力有哪些？/四大基本力的性质在本质上不同还是可以统一？

4　基本粒子

轻子是什么？/夸克是什么？/粒子如何向我们揭示原初宇宙？/真空中充满了什么？/希格斯玻色子

5　粒子物理的一些开放性问题

自然是“超对称的”吗？/中微子也是反中微子吗？/反物质是如何消失的？/暗物质是由什么组成的？/是什么加速了宇宙膨胀？/对“超弦”理论我们应该抱有怎样的期待？

结语：令人深思的物质

术语汇编

补充阅读

译名对照表

作者

埃蒂安•克莱恩（Étienne Klein）

法国物理学家、科学哲学家、科普作家。毕业于巴黎中央理工学院，拥有理论物理硕士（DEA）、科学哲学博士学位以及研究指导资格（HDR）。他目前担任法国原子能与替代能委员会（CEA）研究主任以及法国材料科学研究实验室（LARSIM ）负责人，曾参与欧洲核子研究委员会（CERN）大型强子对撞机的设计。科研之外，他还在法国公共电台France Culture上开设每周科普专栏，已出版《物质的秘密》（即本书）《宇宙起源演讲录》（Discours sur l'origine de l'univers）和《量子世界之旅》（Petit voyage dans le monde des quanta）等多种科普作品。

译者

龚蕾 中学开始学习法语，武汉大学法语学士，巴黎国立东方语言学院国际关系硕士。曾任法国驻武汉总领事翻译和法国驻华大使馆文化教育合作处中法双语文化网主编。现为自由译者，已出版的译作包括《海滩上的爱因斯坦》《佣兵队长》《最后的巨人》等。

郭彦良（校译） 毕业于武汉大学、法国里昂一大和巴黎综合理工学院，现于巴黎十三大攻读物理学博士，研究兴趣集中于超冷原子物理和量子物理。

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他还引进了一个新概念，量子跃迁，以表明电子从一个能级到另一个能级的转移，这一转移还伴随带有能量差的光子（即光粒子）的释放。但使用这种抽象概念是要付出代价的：量子物理学的教学变得更加困难了。

海森堡解释道，的确，我们不可能表述出在空间和时间中量子跃迁是如何产生的。这涉及一个不可见的事件，寻常的表述方式无法将之呈现出来。

但是，很快某些福射就被发现是带有正电的，而且它们很容易被物质阻隔。人们称之为“α射线”。

另一些，穿透性更强并且带有负电，容易受由磁铁产生的磁场影响而出现偏移。人们称之为"贝塔（B）射线”。

最后一部分，人们还发现了穿透性特别强且不会因为磁场而发生偏移（即不带电）。它被称为伽马（）射线”。

于是，放射性至少有三种形式：a、B、Y。

概括地说，事情是这样的：在一个原子核中，如果质子和中子的核力和电荷间的作用力（库仑力）

相互抵消，那么这个原子核就是稳定的；在其他情况下，质子和中子的数量不足以使吸引力和排斥力之间达到一种平衡，那么这个原子核就是带有放射性的：它最终会发生衰变（desintegration），，这两种力角逐达到严重失衡所耗费的时间，便是原子核在衰变之前所经历的时间。

重要的一点是，同一纵列的原子都有着相近的化学特性：例如，在第一纵列，锂元素（2=3）、

钠元素（Z=11）和钾元素（Z=19）

在化学特性上非常相近。我们怎么解释这个现象呢？」

所有这些原子的确都没有相同数量的电子，但是有相同的“化合价”--

它们最外层的电子数都是1，这个电子被称作"价电子”。正是这个价电子一一只有它能够参与到与其他原子之间发生的化学反应中。这也是锂、钠和钾化学表现相似的原因。

如果说同一元素的同位素会发生相同的化学反应，那是因为化学反应只与外围电子有关，而所有原子序数相同的原子都有着几乎相同的外围电子。但是，因为它们的中子数量不同，所以质量也不同，尤其它们的核的特性也会有所不同。其中一些可能具有放射性，另一些则没有。于是说起原子的时候，明确说出它的全称就变得非常必要了。通常采用的原子命名方法是在它的原子核核子的总数A后面，紧跟化学元素名，例如碳：碳12（6个质子，6个中子），记为12℃；碳14（6个质子，8个中子），记为14C。大家应该记得，碳12是稳定的（没有放射性）而碳14是有放射性的。

碳14的放射性周期是5730年，它被大家熟知是因为人们利用它来推定人类历史和文明各主要阶段的时间。高空大气中的高能质子与氮原子（空气的组成部分）

碰撞，不断地产生出碳14，它存在于所有活物之中，无论是植物还是动物。至少是在这些活物还活着的时候！因为，当一个生物死亡时，与外界环境的一切交流都会停止，所以不会再有新的碳14进入这个死亡的生物体中，于是碳14的原子数量便会以放射性衰变的节奏逐渐减少。通过比较这些残留物中碳14的当前含量与其最初的含量，人们可以确定它的年龄。

哈恩和斯特拉斯曼终于宣布了这一引起轰动的消息：铀235原子核能够像梨一样裂变成两半。

更确切地说，它是从一个含有92个质子

（和143个中子）的原子核，被1个中子撞击，变成一个含有56个质子的原子核（钡）和一个含有36个质子的原子核

（氪）这一切伴随着巨大能量的释放，准确地说是2亿电子伏特的能量！

书籍介绍

★法文原版畅销十年，长居法国亚马逊科普畅销榜首

法文第一版于2008年出版，畅销十年，火热程度不输《时间简史》

★物理与哲学的相遇，科学与人文的交会

引入哲学、小说、电影等众多人文元素来诠释科学原理，还原物理世界发人深省的一面

★清晰的问题统领全书，丰富精当的比喻带领普通读者进入粒子物理

以清晰简单的问题推进全文，阅读几分钟即可对一个问题有大概的了解；结合生活场景解释微观物理现象，普通读者也能领会的粒子物理学

★陈嘉映、郝景芳一致推荐，特别适合普通读者阅读

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※名人推荐※

本书介绍直到最近为止物理学家对原子及亚原子世界的了解，写得简明扼要。作者不忘时时跟古希腊原子论对照，实际上就是跟我们普通人对微观世界的想象对照，格外有助于我们普通读者的理解。

——陈嘉映

如果让我选一个影响现代世界最深远的现代物理学理论，我会选择原子分子理论。对微观世界的认知深刻改变了人类和世界的关系。物质由微小的粒子构成，这是激光、原子弹、半导体芯片、基因技术、现代制药、化工、黑洞观测等等几乎一切现代科技的基础原理。这些粒子和现象太重要了，但它们到底是怎么回事？本书作者用诗意盎然的语言和生动的比喻把它们讲得清楚有趣，让读者更了解世界之余，也能感受到科学与人文相互辉映的魅力。

——郝景芳

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※内容简介※

原子遵循哪些定律？为什么电子只能有某些特殊能量？辐射从哪里来？真空中充满了什么？暗物质是由什么组成的？

本书通过一连串由浅入深的问题，追溯了（从古希腊罗马时期至今）人们探索基本物质的历史。从微观粒子的角度出发，作者指引我们重新认识无处不在的辐射和神秘的四种基本作用力，同时以丰富的比喻帮助我们理解粒子物理学当前正在探索的问题。