A Short History of nearly everything
用科学手段解释世界:上次看到了卡文迪许在实验室测出了G,从而算出地球质量,除此还有其他科学家算出各行星距离。既然我们测出了地球质量,那么地球年龄是不是也很简单?然而事实并非如此。
书中从地质学开始说起,列了几个重要的人物。介绍了关于年代纪元划分的历史。提到Kelvin,即使聪明如他也未能算出,因为他的物理学没能告诉他们太阳何以燃烧几亿年而不耗尽。然后引出了最为关键的化石——恐龙化石。
在这一个半小时阅读中,给我影响最深的就是Mantell 的不幸遭遇,在化石方面做出了突破性贡献却无人知晓。之后书中提到了Marsh和Cope的事,都是化石收集爱好者,之前的好友变成现在觉得对方面目可憎的敌人,给我的感觉是既可爱又可憎。
科学从未在如此剧烈的冲突中发展得如此成功过.Marsh 和 Cope都取得了很大的成就,只是Cope 贡献更大,收集的bones 更多,但他的生活相比要过得凄惨。又回到那个问题,地球究竟多少岁。一位farm boy 在alchemy寻找到了答案。文章于是转入对化学史的描述,有浓墨重笔描绘的是Lavoisier,及其聪明,他给化学带来了方法论,主持过市政建设,最终却beheaded.
Avogadvo 发现定律,使得原子的重量测量成为可能。Mendeleyev 就想,我能不能从元素的排列中发现规律,结果就有了periodic table. Becquerel 发现了铀盐具有某种放射因子,就把这个交给居里夫妇研究,将这种性质命名为radioacitvity. 期间还发现了Po和Le
当时都不知道放射性有这么大危害,都把含有放射性的物质做成了产品,直到1930年左右才明令禁止。Marie Curie为我们做出了巨大贡献!Rutherford发现了放射性衰变,并觉察到了它的用途——测定物体年代。他顺手测了一下沥青,700万年,为此地球不可能像其他科学家说的只有几百万或者几千万年。为此他去伦敦的Royal Institute 做了报告,Kelvin 也在场,他虽然对Rutherford的成果展示表示赞赏,但他不会改变自己对地球年龄的测算——这是他在所有成果中最引以为傲的一点。
都以为物理学的大厦已经建起,各种单位,各种法则都已完备,物理学已经没有什么可突破的地方了。一个纠结的人出现了——Planck . 学了一段时间(当然有几年)热力学后,还是转向了理论物理,并最终提出量子理论。在此之前,物理学新纪元的开启已初见曙光。当时早在Newton就认为光是一种波动,因此其传播需要介质,被称为ether. 那么Newton说在这种介质中,光速的传播隋方向的不同是会发生变化的。然而Michelson 和 Morley 通过测量光在地球和太阳之间的转播时间发现,各方向各季节都相同,为此他们获得了诺贝尔奖。这是近200年来牛顿定律第一次不适用,同时这几乎是物理学上最著名的“negative results”.
是时候Einstein 出场了,三篇论文一下子奠定了他的地位,一个是用量子理论检验了光电效应,一个基于small particles in suspension ,还有一个就是鼎鼎有名的相对论。(2016.7.20)
Einstein的成果起初并不受关注,无论是申请教书还是做研究都被拒绝,因此只好回到专利局工作。在这期间他又开始思考gravity 的那些事儿。作者简单介绍了 the general theory of relativity 后转入对同时期另一个伟大科学家的介绍:Hubble. 等待Hubble解决的有两个问题:宇宙有多大?宇宙有多久?借助其他科学家的工作(standard candle?),他算出了其他星系相对银河系是向外扩张的。这无疑具有历史性意义,因为之前的理论都认为宇宙是静止的,但Hubble没有看到自己发现的重要意义,因为他没去了解相对论。一个小插曲:Hubble去世后,由于他妻子不公布他尸体在哪,我们只能仰望星空。1990年,为纪念这位巨人,诞生了以他名字命名的望远镜。Richard Feynman 一句"All things are made of atoms"将我们领入原子的世界。原子这个概念早在希腊就提出,真正开始探索原子的相对大小和组合特性的,Dalton是第一人。他算出了。他给定了氢的(相对)质量为1,按照原子组合给定了其他分子的质量。虽然数值和现代测量完全不同,但是这种规定的方法对现代化学及现代科学的影响都很深远。但由于原子是在太过微小,难以想象,他的研究都只是看做假说。Einstein在1905年在发表关于Brownian motion时给出了原子存在的证据,但他当时并不出名。因此在原子时代,第一个进入名人堂的是 Ernest Rutherford.(2016.7.21)
Rutherford发现这种现象后也是苦恼,其实整个物理学界都在想办法解释。他发现原子的大部分质量都在其核,按质子和电子的带电特点,原子就变成了一个类似行星绕恒星旋转的模型。结果这解释不通,按经典力学,电子绕核旋转过程存在能量消耗,一段时间后就坠入核子中——实际上原子是个很稳定的结构。这是Bohr 跳了出来,用能级理论解决了这个问题。接下来就是量子史话,在《上帝会掷骰子吗》将这段历史说的很清楚。“God doesn't play dice ”Enistein不相信量子理论,他绝不会认可在宏观领域用他的重力相对论,而微观领域只能运用量子力学,因此他后来一直致力于统一场理论的发现,但一直没有成功。他的同事一致认为:"He wasted the second half of hid life."作者说到提到Clair Patterson,对,就是那个farm boy,作者终于要讲怎样测地球年龄了。(2016/7/22)
他的测量并不是一帆风顺,而这都得怪一个发明家:Midgley. 这家伙发现了铅的工业化应用,并且后来社会发展出各种各样的含铅制品。铅的危害湖大,但当时人们并没有意识到,因为铅会在骨头和血液中积累,不会随尿液排出体外。铅的大规模应用使得人体及大气中含铅量不断上涨,甚至已经达到了未使用前的几百倍。也正是这个原因,Patterson的样品总是被大气中的铅污染,使得他不得不特地造一个无菌实验室。也是在研究中对铅的各种性质有了深刻的了解,深知铅对人体危害的他,走上了他后半生荆棘丛生的抵制铅制品的道路。在他的不断努力下,政府于1986年命令禁止了含铅制品的销售,而那家害人无数的Ethyl Corporation 没有倒闭,知道21世纪初还在盈利(2004年成为附属公司)。另外Midgley还造出了制冷剂CFC,对臭氧层有相当的破坏力,在70年代后期已被命令禁止,但在部分发展中国家仍会发现其踪迹。最令人痛心和震惊的是,Patterson测出了地球年龄,半生都致力于将铅赶出市场,做出了巨大贡献却鲜有人提起他,提起他的要么是名字拼错,甚至还有把他性别弄成女的。回溯到那个年代,很多科学家都在想办法解决测量物体年龄的问题,Libby 发展了Carbon-14测定法,这个方法除了只能测有机体外,在测量年代久远几万年以上的物体时,显示了很大误差,因为周围的碳含量不是固定不变的。与此同时发展出的核磁共怎法虽然精度提高了,但只能测到20万年以前。前面提到了Rutherford提出过以元素衰变为基础,可用来进行测量,Holmes 将这种方法稍做修改,但他知道这测定必定冗长麻烦,就把这个任务交给了他的学生Patterson,Patterson遇到的第一个问题就是找什么样本能代表地球,最后想到了陨石。因为实验样本的稀缺和铅的污染问题,他这一做就是7年,直到1953年终于公布他的结果:4550million ± 70million .(2016/7/23)
为了营造新的秩序,物理学家们竭尽心力。物理学到了近代,研究的主要是原子,为了了解原子结构则不得不依靠原子对撞机。到作者那时候,已经撞出了差不多150种粒子。要问这些粒子的关系是什么?搞不清楚。这些对撞机可不是说造就能造的,每台成本都得要几十亿美金,建成后每开动一次又是几亿美金 ,相当烧钱。(为了对知识的探索和全人类的发展,这点钱算什么(*^-^*))既然撞出了这么多新事物,那么就得有一个统一的框架把他们都装进去。一个原子也相当于一个宇宙,找到这样一个理论谈何容易。长时间探索后,一个理论冒尖儿了——Standard Model.引用一段:"It consists of six quarks, six leptons, five known bosons and a postulated sixth, the Higgs boson, plus three of the four phusical forces: the strong and weak nuclear forces and elecctromagnetism." 包含了这么多粒子和力,理论看起来很完整了,可这四种力中的重力添加不进来。除此之外,这个理论做出的parameters过多,物理学不应这样,物理学应当是简洁优雅的。后来又发展了超弦理论,M理论,做出来的解释让物理学家都觉得复杂。particle physics 说到这里,作者又把笔尖转向了地球:我们已经很了解地球了吗?不尽然。
这节主要讲的大陆漂移学说,生词较多,没读太懂。以后有机会再回来看一遍。(2016/7/24)
书中从地质学开始说起,列了几个重要的人物。介绍了关于年代纪元划分的历史。提到Kelvin,即使聪明如他也未能算出,因为他的物理学没能告诉他们太阳何以燃烧几亿年而不耗尽。然后引出了最为关键的化石——恐龙化石。
在这一个半小时阅读中,给我影响最深的就是Mantell 的不幸遭遇,在化石方面做出了突破性贡献却无人知晓。之后书中提到了Marsh和Cope的事,都是化石收集爱好者,之前的好友变成现在觉得对方面目可憎的敌人,给我的感觉是既可爱又可憎。
科学从未在如此剧烈的冲突中发展得如此成功过.Marsh 和 Cope都取得了很大的成就,只是Cope 贡献更大,收集的bones 更多,但他的生活相比要过得凄惨。又回到那个问题,地球究竟多少岁。一位farm boy 在alchemy寻找到了答案。文章于是转入对化学史的描述,有浓墨重笔描绘的是Lavoisier,及其聪明,他给化学带来了方法论,主持过市政建设,最终却beheaded.
Avogadvo 发现定律,使得原子的重量测量成为可能。Mendeleyev 就想,我能不能从元素的排列中发现规律,结果就有了periodic table. Becquerel 发现了铀盐具有某种放射因子,就把这个交给居里夫妇研究,将这种性质命名为radioacitvity. 期间还发现了Po和Le
当时都不知道放射性有这么大危害,都把含有放射性的物质做成了产品,直到1930年左右才明令禁止。Marie Curie为我们做出了巨大贡献!Rutherford发现了放射性衰变,并觉察到了它的用途——测定物体年代。他顺手测了一下沥青,700万年,为此地球不可能像其他科学家说的只有几百万或者几千万年。为此他去伦敦的Royal Institute 做了报告,Kelvin 也在场,他虽然对Rutherford的成果展示表示赞赏,但他不会改变自己对地球年龄的测算——这是他在所有成果中最引以为傲的一点。
都以为物理学的大厦已经建起,各种单位,各种法则都已完备,物理学已经没有什么可突破的地方了。一个纠结的人出现了——Planck . 学了一段时间(当然有几年)热力学后,还是转向了理论物理,并最终提出量子理论。在此之前,物理学新纪元的开启已初见曙光。当时早在Newton就认为光是一种波动,因此其传播需要介质,被称为ether. 那么Newton说在这种介质中,光速的传播隋方向的不同是会发生变化的。然而Michelson 和 Morley 通过测量光在地球和太阳之间的转播时间发现,各方向各季节都相同,为此他们获得了诺贝尔奖。这是近200年来牛顿定律第一次不适用,同时这几乎是物理学上最著名的“negative results”.
是时候Einstein 出场了,三篇论文一下子奠定了他的地位,一个是用量子理论检验了光电效应,一个基于small particles in suspension ,还有一个就是鼎鼎有名的相对论。(2016.7.20)
Einstein的成果起初并不受关注,无论是申请教书还是做研究都被拒绝,因此只好回到专利局工作。在这期间他又开始思考gravity 的那些事儿。作者简单介绍了 the general theory of relativity 后转入对同时期另一个伟大科学家的介绍:Hubble. 等待Hubble解决的有两个问题:宇宙有多大?宇宙有多久?借助其他科学家的工作(standard candle?),他算出了其他星系相对银河系是向外扩张的。这无疑具有历史性意义,因为之前的理论都认为宇宙是静止的,但Hubble没有看到自己发现的重要意义,因为他没去了解相对论。一个小插曲:Hubble去世后,由于他妻子不公布他尸体在哪,我们只能仰望星空。1990年,为纪念这位巨人,诞生了以他名字命名的望远镜。Richard Feynman 一句"All things are made of atoms"将我们领入原子的世界。原子这个概念早在希腊就提出,真正开始探索原子的相对大小和组合特性的,Dalton是第一人。他算出了。他给定了氢的(相对)质量为1,按照原子组合给定了其他分子的质量。虽然数值和现代测量完全不同,但是这种规定的方法对现代化学及现代科学的影响都很深远。但由于原子是在太过微小,难以想象,他的研究都只是看做假说。Einstein在1905年在发表关于Brownian motion时给出了原子存在的证据,但他当时并不出名。因此在原子时代,第一个进入名人堂的是 Ernest Rutherford.(2016.7.21)
Rutherford发现这种现象后也是苦恼,其实整个物理学界都在想办法解释。他发现原子的大部分质量都在其核,按质子和电子的带电特点,原子就变成了一个类似行星绕恒星旋转的模型。结果这解释不通,按经典力学,电子绕核旋转过程存在能量消耗,一段时间后就坠入核子中——实际上原子是个很稳定的结构。这是Bohr 跳了出来,用能级理论解决了这个问题。接下来就是量子史话,在《上帝会掷骰子吗》将这段历史说的很清楚。“God doesn't play dice ”Enistein不相信量子理论,他绝不会认可在宏观领域用他的重力相对论,而微观领域只能运用量子力学,因此他后来一直致力于统一场理论的发现,但一直没有成功。他的同事一致认为:"He wasted the second half of hid life."作者说到提到Clair Patterson,对,就是那个farm boy,作者终于要讲怎样测地球年龄了。(2016/7/22)
他的测量并不是一帆风顺,而这都得怪一个发明家:Midgley. 这家伙发现了铅的工业化应用,并且后来社会发展出各种各样的含铅制品。铅的危害湖大,但当时人们并没有意识到,因为铅会在骨头和血液中积累,不会随尿液排出体外。铅的大规模应用使得人体及大气中含铅量不断上涨,甚至已经达到了未使用前的几百倍。也正是这个原因,Patterson的样品总是被大气中的铅污染,使得他不得不特地造一个无菌实验室。也是在研究中对铅的各种性质有了深刻的了解,深知铅对人体危害的他,走上了他后半生荆棘丛生的抵制铅制品的道路。在他的不断努力下,政府于1986年命令禁止了含铅制品的销售,而那家害人无数的Ethyl Corporation 没有倒闭,知道21世纪初还在盈利(2004年成为附属公司)。另外Midgley还造出了制冷剂CFC,对臭氧层有相当的破坏力,在70年代后期已被命令禁止,但在部分发展中国家仍会发现其踪迹。最令人痛心和震惊的是,Patterson测出了地球年龄,半生都致力于将铅赶出市场,做出了巨大贡献却鲜有人提起他,提起他的要么是名字拼错,甚至还有把他性别弄成女的。回溯到那个年代,很多科学家都在想办法解决测量物体年龄的问题,Libby 发展了Carbon-14测定法,这个方法除了只能测有机体外,在测量年代久远几万年以上的物体时,显示了很大误差,因为周围的碳含量不是固定不变的。与此同时发展出的核磁共怎法虽然精度提高了,但只能测到20万年以前。前面提到了Rutherford提出过以元素衰变为基础,可用来进行测量,Holmes 将这种方法稍做修改,但他知道这测定必定冗长麻烦,就把这个任务交给了他的学生Patterson,Patterson遇到的第一个问题就是找什么样本能代表地球,最后想到了陨石。因为实验样本的稀缺和铅的污染问题,他这一做就是7年,直到1953年终于公布他的结果:4550million ± 70million .(2016/7/23)
为了营造新的秩序,物理学家们竭尽心力。物理学到了近代,研究的主要是原子,为了了解原子结构则不得不依靠原子对撞机。到作者那时候,已经撞出了差不多150种粒子。要问这些粒子的关系是什么?搞不清楚。这些对撞机可不是说造就能造的,每台成本都得要几十亿美金,建成后每开动一次又是几亿美金 ,相当烧钱。(为了对知识的探索和全人类的发展,这点钱算什么(*^-^*))既然撞出了这么多新事物,那么就得有一个统一的框架把他们都装进去。一个原子也相当于一个宇宙,找到这样一个理论谈何容易。长时间探索后,一个理论冒尖儿了——Standard Model.引用一段:"It consists of six quarks, six leptons, five known bosons and a postulated sixth, the Higgs boson, plus three of the four phusical forces: the strong and weak nuclear forces and elecctromagnetism." 包含了这么多粒子和力,理论看起来很完整了,可这四种力中的重力添加不进来。除此之外,这个理论做出的parameters过多,物理学不应这样,物理学应当是简洁优雅的。后来又发展了超弦理论,M理论,做出来的解释让物理学家都觉得复杂。particle physics 说到这里,作者又把笔尖转向了地球:我们已经很了解地球了吗?不尽然。
这节主要讲的大陆漂移学说,生词较多,没读太懂。以后有机会再回来看一遍。(2016/7/24)
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