历时35年的科学冒险,讲述不可能存在的物质准晶的发现故事。
20世纪80年代初,保罗·斯坦哈特和他的学生在一条堪称wan美的科学定律中发现了一个漏洞,这个漏洞让他们意识到创造新物质形式的可能性。在此基础上,他们发展出一种理论,描述了长期以来被认为不可能存在的新物质形式准晶。
在理论的指引下,他们逐渐走出实验室,跨越大洋和大洲,走入堪察加半岛,zui终发现了隐藏在大自然中的天然准晶,开启了一段充满冒险故事的旅程。
第/一种不可能意味着无法实现,第/二种不可能意味着重大发现。
保罗·斯坦哈特想通过自己的故事告诉大家,如果一个人可以揭露潜在的假设并找到长期被忽视的漏洞,第/二种不可能将会是一座潜在的金矿,这将是科学家获得突破性发现的难得机会,也许是一生WEI一的机会。
写给所有具有强烈好奇心、喜欢侦探小说的朋友们。
保罗·斯坦哈特独特娴熟的写作手法使得阅读《第二种不可能》就像在阅读一本精彩绝伦的侦探小说,书页中的文字潜藏着各种让读者充满希望的线索和令人不安的反转,不仅可以让读者以第/一视角了解科学研究中可能遇到的障碍和死胡同,了解科学家如何看待和解决问题,而且提供了一种难得的酣畅淋漓的阅读科普读物的体验。
一部揭开不可能存在的物质准晶的发展过程的科普图书。讲述了全球知名物理学家保罗·斯坦哈特历时35年的科学冒险,精彩绝伦、堪比史诗故事,媲美《物种起源》《小猎犬号航海记》。
难得一见的、流畅的科普好书,wan美结合了科学解释和叙事性,科学探索的趣味性和惊悚小说的惊悚感交相呼应。任何一位读者都可以也应该欣赏这部关于科学调查和发现的原创、悬疑、纪实惊悚片。
湛庐文化出品。
寻根问底的追凶之旅:一个关于准晶的故事
陈学雷
中国科学院国家天文台
宇宙暗物质与暗能量研究团组研究员
本书可以说是一本以第一人称叙述的侦探故事,充满了悬念、转折和惊喜,令人拿起书后几乎无法放下。但这里所讲的故事都是完全真实的,其主人公不是一位普通的侦探,而是一位世界著名的科学家,而他所追查的也不是罪犯,而是自然界中的一个奇迹准晶。
什么是准晶呢?它是一种有点儿类似晶体,但又不是晶体的物质。晶体是常见的,例如水晶等天然矿物,甚至普通的食盐都是晶体,原子规则地排列在一起就形成了晶体。晶体学家们早已用数学方法证明,只有那些具有二重、三重、四重、六重旋转对称性的结构可以实现周期性的排布,形成晶体,这对于学过固体物理或矿物学的大学生来说早已是常识了。因此,20世纪80年代,当一位以色列冶金学研究者谢赫特曼(Schechtman)发现某种铝合金中存在着五重旋转对称性时,很多人认为他犯了低级错误,因为五重旋转对称性的构型不可能形成晶体。但是,从事理论物理研究的本书作者保罗·斯坦哈特却在研究中发现了虽不具有周期性,然而仍可以布满空间的具有五重旋转对称性的构型,这也正是谢赫特曼发现的奇异材料所具有的原子结构,也就是所谓的准晶。谢赫特曼后来因此获得了诺贝尔化学奖。
不过,故事并没有到此为止,实际上这只是一个开端。谢赫特曼发现的合金是人工制造出来的,那么自然界中是否也存在准晶呢?斯坦哈特教授的主要研究领域是宇宙学,探寻宇宙的起源,在这一领域里他也成了世界著名的专家。不过,他仍然关注着准晶。他指导学生开发出了软件,通过对自然界中各种矿物的X射线衍射图进行分析,来寻找可能存在的准晶。最终,他们在一个意大利博物馆收藏的某种奇特矿物中,发现了准晶存在的迹象。但这矿物究竟是什么?来自哪里?语焉不详的档案记录中并没有足够的信息。作者带着我们走上了奇妙的寻根问底之旅。经过一系列真正的侦探工作,最终,作者带领的科考队来到了俄罗斯堪察加半岛荒野中的一条河流旁,开始搜寻这自然产生的准晶。而他们的发现,最终也将告诉我们,这种奇妙物质到底是如何产生的,是来自喷发的火山,还是天外的陨石。
本书讲述了作者在探寻准晶过程中的种种经历,以及所遇到的各种奇人奇事,从作者的老师天才物理学家费曼,到唯利是图的苏联官员。作为一位世界一流的科学家,作者分享了自己在科学研究中所体会到的各种趣味和惊喜,以及对壮美的大自然、奇妙的宇宙历史的感受。推荐给所有具有强烈好奇心、喜爱侦探小说的朋友们。
[美]保罗·斯坦哈特(PaulJ.Steinhardt)
美国知名理论物理学家,宇宙暴胀理论创始人。普林斯顿大学阿尔伯特·爱因斯坦科学教授,在普林斯顿大学物理系和天体物理学系任教,参与创立了普林斯顿理论科学中/心并指导相关工作。因对早期宇宙和新物质形态的研究斩获狄拉克奖章和其他知名奖项。
准晶发现者,理查德·费曼爱徒。和学生多夫·莱文率先提出了准晶这个革命性的理论概念;20多年后,他与卢卡·宾迪一起指导团队在堪察加半岛发现了三种不同的天然准晶。2014年,国际矿物学协会以他的名字命名了一种新矿物斯坦哈特石。
畅销书作者,作品入围皇/家学会洞察投资科学图书奖。与尼尔·图罗克合著的《无尽的宇宙》一书描述了他提出的两种相互竞争的宇宙学观点。《第二种不可能》一书则讲述了他从理论和现实层面发现准晶的曲折故事,被誉为过去50年来引人入胜的科学探索故事之一。
推荐序寻根问底的追凶之旅:一个关于准晶的故事
陈学雷
中国科学院国家天文台
宇宙暗物质与暗能量研究团组研究员
赞 誉
前 言为期30年的探索
第一部分 让不可能成为可能
01不可能
02彭罗斯难题
03找到漏洞
04双实验室并行记
05振奋人心的故事
06 完美的不可能
第二部分
07 自然打败过我们吗
08 新伙伴卢卡·宾迪
09 准新年快乐
10 当你说这不可能的时候
11 蓝队与红队的对决
12上帝若非有意捉弄,就是太过任性
13 神秘的秘密日记
14 关键人物瓦列里·克里亚奇科
15 罕见之物中包藏着某种不可能
16 二十面体石
第三部分 去堪察加半岛,否则等着项目流产吧
17 失踪
18 失而复得
19 99%
20 取得突破
21奇迹之人
22 大自然的秘密
致 谢
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