“新视界文库”系列图书是一套可以轻松阅读的科普小书,旨在通过科学的的视角,带领读者以更加开放和探索的态度拓展对世界的认知,力求深入探究事物的本质和原理,发现现象背后的真相,传达科学启迪、引导和探索的精神。
本系列通过简洁、有趣的语言和严谨、准确的科学知识,希望能在为读者传递科学知识和思维方式的同时,提供一种轻松愉快的阅读体验。
让我们一起通过阅读科学,以新的视角看待世界,用科学的色彩点亮未来。
“新视界文库”系列图书第一辑:
《光之史话:探索人类对光的持久迷恋》
《一生万物:透过身体看宇宙万象》
《AI艺术家:人工智能的创意与未来》
《奔月:一段太空竞赛往事》
《在云端:飞行旅途中的科学》
我们无法想象人类生活在一个没有光的世界中,光既是我们认识这个世界的钥匙,也寄托了人类的精神和希望。本书试图带领读者进行一次时间旅行,将人类对于光的探索和感受娓娓道来。随着探索,光不断推动着改变我们生活的技术出现,它甚至还引导我们质疑现实的本质。从新石器时代人们在巨石阵中对光的崇拜,到印象派画家在绘画中对光的革命性观察;从牛顿用三棱透镜将一束白光分解成了彩虹色谱,到爱因斯坦和费曼得出令人震惊的结论……本书探索了人类追寻光的非凡历程和不断被颠覆的认识。这本书呈现的不仅是人类探索的历史,也是一部科学技术发展史、思想史。
光的本质究竟是什么?我们为何对光如此痴迷?
翻开本书,一起来看看人类关于光的探索故事
一场穿越时空的旅行
如果我们以超光速前进,周围的世界会是什么样的?我们能否就此回到过去呢?
本书从能让光速变慢的\"慢透光玻璃\"讲起,带领读者进行一场穿越时空的\"旅行\",追溯人类探索光的源头,讲述各时代中光对人类的意义,最终回到科学研究的前沿:人们在实验室中用比光还快的速度传输了信息--这些信息是否真的穿越时空回到过去了?
一部科学技术发展史
在探索光的过程中,人们都做了些什么?又得到了哪些引人注目的成果?
从最简单的肉眼观察,到利用透镜、棱镜以及更复杂的设备进行实验,人们不断在观察和实验的过程中发现光的新特性,又不断利用它的特性创造新设备并获得新的科学发现。望远镜、地心说、电磁效应、摄影技术、电灯泡、液晶显示器、激光笔、全息图……进行一场穿越时空的旅行,是否就在不远的未来?
一次关于本质的思考
诗人、哲学家、数学家、物理学家、天文学家……为何众人都在为光着迷?
研究光其实就是研究万物的基本组成。光是物质的核心,它给我们地球带来视觉、温暖、食物和能量。它永恒地穿越宇宙,不断地产生和湮灭。短暂而强大的光现象一直都让人着迷。在追逐光的旅途上,未来我们是否会有更多关于本质的发现?
序
上帝说
“要有光”,
于是,就有了光。
创世记 1:3
光是我们司空见惯、认为理所当然的东西。现实生活中,我们只要按下电源开关,就能得到光。光也是太阳每天赐予我们的礼物,它让黑暗消失。在学校里,光学知识是物理课程中的一小部分,我们学习光线图和几何光学,认识到光是一种没有实体的自然现象。然而,光的本质并不容易理解,它是脆弱的,也是经久不衰的;是精致的,也是力量无穷的,一代又一代的科学家沉迷于揭开光的本质,对光充满无限遐想。
几千年来,揭开光的本质是一个极度诱人的挑战。这样的科学探索远至古希腊人的猜想,近至20世纪的天才阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)和理查德·费曼(Richard Feynman)的研究,挑战永不止步。把光的探索历史和最新的研究结合起来,我们能编织一幅完整的画卷,泼墨这一神奇的现象,勾勒其创造万物的中心地位。
人们最初认为光仅仅是一种视觉机制,后来证明远非如此。它是地球万物的生命之源,给万物提供温暖,为天气提供动力,引起光合作用产生氧气。在爱因斯坦狭义相对论的背后,是电磁相互作用,而光是电磁波。光是把所有物质联系在一起的基本黏合剂,甚至可能是通向时间的必由之路。
回顾那些揭开了光的奥秘的非凡人物的生活和工作,我们会发现,他们不仅给我们解释了光的特性,而且,进入21世纪,举世瞩目的基于光的新技术层出不穷,他们给我们提供了这些技术发展的第一手资料。有了这些技术,我们的生活会有天翻地覆的变化。
我在大学学习物理的时候,被光的力量和美丽所折服。然而,当时我读了许多关于这个神奇主题的书后,感觉枯燥无味。因为你只要看到光学图中的光路、透镜和焦点等,就会哈欠连天。现在回到光本身,我发现它是如此美妙,因此这是一次重新点燃我30年前惊奇和喜悦的机会。这种奇妙的感觉就是这本书要表达的全部内容。
布莱恩·克莱格(Brian Clegg),1955 年出生于英国兰开夏郡,剑桥大学自然科学硕士(专攻实验物理)。知名科普作家,为《自然》《BBC 历史》《物理世界》《科学美国人》《泰晤士报》《观察家报》《卫报》等报刊撰写专栏和评论。作品包括畅销书《万有引力》《神之效应》《大爆炸前传》《无限简史》《构造时间机器》等,其作品被翻译为十多种语言。布莱恩是英国皇家艺术学会会员、英国物理学会会员,经常在科教节目中出镜,他在伦敦皇家学院举办的讲座场场爆满。
◎译者简介
郑建川,北京师范大学天文系理学博士。现任职于深圳市天文台,主要从事太阳活动观测和研究、空间天气监测、日地关系研究和天文科普等工作。在APJ、RAA、JGR 等学术期刊中发表专业论文多篇,译有《星际旅行终极指南》《月球之书》等科普著作。
序 001
第1 章 光速 003
第2 章 哲学家 013
第3 章 冲出黑暗 031
第4 章 光学设备 057
第5 章 看得更远 081
第6 章 解剖光 115
第7 章 以太之死 145
第8 章 可怕的对称 183
第9 章 量子电动力学 209
第10 章 光的量子纠缠 237
第11 章 老虎!老虎! 251
历史文献选读 268
论颜色和光 269
致德国公主的信 281
关于光线振动的思考 284
发现者法拉第 290
论以太 296
论新型射线 298
延伸阅读 303
致谢 307