夸克胶子等离子体 从大爆炸到小爆炸

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[日] 八木浩辅,初田哲男,三明康郎 著,王群,马余刚,庄鹏飞 译
图书标签:
  • 夸克胶子等离子体
  • 相对论性重离子碰撞
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  • 大爆炸
  • 高能物理
  • 核物理
  • 粒子物理
  • 相变
  • 非平衡态热力学
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出版社: 中国科学技术大学出版社
ISBN:9787312037184
版次:1
商品编码:11906977
包装:平装
丛书名: 物理学名家名作译丛
开本:16开
出版时间:2016-03-01
用纸:胶版纸
页数:430
字数:591000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

  夸克胶子等离子体(QGP)是大爆炸模型中早期宇宙所处的状态,它的性质对于宇宙的演化过程有着重要影响。人们可以在实验室中让接近光速的相向运动的两束重离子对撞来产生夸克胶子等离子体,从而定量地研究它的产生机制和性质。经过多年的努力,物理学家已经建立了系统描述夸克胶子等离子体的物理理论,也建设了若干大型实验装置如相对论重离子对撞机(RHIC)和大型强子对撞机(LHC)等来产生夸克胶子等离子体和研究其物理性质。在该领域中耕耘了几十年的八木浩辅、初田哲男和三明康郎三位教授,系统地总结了近年来的理论和实验进展,汇聚成《夸克胶子等离子体 从大爆炸到小爆炸》,《夸克胶子等离子体 从大爆炸到小爆炸》是一本高能核物理和相关领域研究者和学生的重要参考书,尤其有助于青年研究者在较短时间内对夸克胶子等离子体物理有全面和深入浅出的认识。
  《夸克胶子等离子体 从大爆炸到小爆炸》适合用作研究生和高年级本科生的教材。内容主要分为3个部分,分别讨论夸克胶子等离子体的基本概念、天体物理中的夸克胶子等离子体和相对论重离子碰撞中的夸克胶子等离子体。译者是在此领域工作多年的**学者。

目录

中文版序言
译者序言
前言
第1章 夸克胶子等离子体是什么
1.1 QCD渐近自由和退禁闭
1.2 QCD手征对称性破缺
1.3 夸克胶子等离子体的产生
1.4 在哪里可以找到夸克胶子等离子体
1.5 相对论重离子碰撞产生QGP的信号
1.6 相对论重离子碰撞实验纵览
1.7 自然单位和粒子数据

第1部分 夸克胶子等离子体的基本概念
第2章 QCD简介
2.1 QCD经典作用量
2.2 QCD量子化
2.3 QCD重整化
2.3.1 跑动耦合常数
2.3.2 渐近自由的更多内容
2.4 QCD的整体对称性
2.4.1 手征对称性
2.4.2 伸缩对称性
2.5 QCD真空性质
2.6 非微扰QCD的研究方法
2.6.1 袋模型
2.6.2 势模型
2.6.3 NJL模型
2.6.4 手征微扰理论
2.6.5 QCD求和规则
2.6.6 格点QCD
习题
第3章 夸克强子相变的物理
3.1 热力学的基本知识
3.2 无相互作用系统
3.3 强子弦和解禁闭
3.4 强子的渗析
3.5 袋模型的状态方程
3.6 Hagedoron极限温度
3.7 状态方程的参数化形式
3.8 格点状态方程
习题
第4章 有限温度场论
4.1 z的路径积分表示
4.2 黑体辐射
4.3 有限T和斓奈⑷爬砺?
4.3.1 自由传播子
4.3.2 顶角
4.3.3 费曼规则
4.4 实时格林函数
4.5 高温零化学势的胶子传播子
4.6 高温零化学势的夸克传播子
4.7 HTL重求和
4.8 压强的微扰计算——展开到O(g5)
4.9 O(g6)贡献的红外问题
4.10 QED等离子体中的德拜屏蔽
……
第5章 QCD相变的格点规范理论
第6章 手征相变
第7章 热环境中的强子态

第2部分 天梯物理中的夸克胶子等离子体
第8章 早期宇宙中的QGP
第9章 致密星

第3部分 相对论重离子碰撞中的夸克胶子等离子体
第10章 相对论重离子碰撞简介
第11章 重离子碰撞中的相对论流体力学
第12章 预平衡过程的输运理论
第13章 夸克胶子等离子体的形成和演化
第14章 夸克胶子等离子体诊断基本原理
第15章 CERN-SPS实验结果
第16章 相对论重离子对撞机(RHIC)的早期结果
第17章 相对论重离子碰撞实验中的探测器

附录A 常数与自然单位制
附录B 狄拉克矩阵、狄拉克旋量和SU(N)代数
附录C 泛函、高斯和Grassmann积分
附录D 弯曲时空与爱因斯坦方程
附录E 相对论运动学和变量
附录F 散射振幅、光学定理与基本部分子散射
附录G 声波与横向膨胀
附录H 粒子表
参考文献
索引

前言/序言


《夸克胶子等离子体:从大爆炸到小爆炸》 这本书将带领读者踏上一段穿越时空、探索物质最基本构成和宇宙最极端状态的旅程。我们并非从零开始,而是置身于一个充满活力、瞬息万变的宇宙图景之中。 引言:宇宙的黎明与物质的诞生 本书的起点,是宇宙诞生的那一刻——一个极其炽热、致密的奇点。在宇宙膨胀的最初一瞬间,温度和密度之高,超出了我们日常经验所能想象的范畴。在这极端条件下,物质并非以我们熟悉的质子、中子的形式存在,而是以一种更为基础、更为混乱的状态——夸克胶子等离子体(Quark-Gluon Plasma, QGP)——统治着一切。 第一章:QGP——一种全新的物质形态 我们将深入剖析QGP的本质。什么是夸克?什么是胶子?它们如何相互作用,形成一种集体行为,与我们熟知的物质截然不同?这一章将解释QGP的构成粒子、量子色动力学(QCD)理论作为描述它的核心框架,以及它与普通核物质在性质上的根本差异。我们将探讨QGP的“自由度”,即它的基本组成部分,以及强相互作用力在其中扮演的关键角色。 第二章:从早期宇宙到QGP的形成 宇宙从大爆炸那一刻起,经历了怎样的演化,才孕育出QGP?本书将描绘从早期宇宙的极高温度,到宇宙冷却过程中,QGP逐渐形成的过程。我们将关注宇宙膨胀、粒子产生和湮灭的动态过程,以及当温度下降到临界点时,夸克和胶子如何开始“禁闭”成质子和中子。这其中的相变过程,是理解宇宙演化的关键。 第三章:QGP的特性与测量 QGP并非静止不动,它拥有复杂的动力学行为和独特的物理特性。我们将探讨QGP的温度、密度、粘度等关键参数,以及它们如何影响QGP的演化。如何“看到”并研究这种转瞬即逝的物质形态?本书将介绍科学家们用来探测QGP的实验技术,例如高能粒子碰撞实验,以及通过分析碰撞产生的粒子喷流、集体流等现象来推断QGP的性质。 第四章:实验的窗口——高能粒子碰撞 现代物理学研究QGP的主要手段是模拟早期宇宙的极端条件。本书将详细介绍大型粒子加速器,如美国的布鲁克海文国家实验室(BNL)的相对论重离子对撞机(RHIC)和欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC),是如何通过将重离子(如金原子核)以极高的能量对撞,来产生和研究QGP的。我们将了解实验设计的原理,以及从中获取的数据是如何被解读的。 第五章:QGP的研究前沿与未解之谜 尽管在QGP的研究上取得了显著进展,但仍有许多令人着迷的未解之谜等待探索。本书将展望QGP研究的未来方向,例如更精确地测量QGP的输运性质,探索其在极端条件下的相图,以及理解它在宇宙学和天体物理学中的潜在联系。我们将讨论科学家们正在进行的新的实验和理论工作,以及未来的研究将如何深化我们对物质和宇宙的认识。 第六章:超越大爆炸——QGP在宇宙中的其他可能 QGP并非只局限于大爆炸的最初时刻。本書还将探讨QGP在宇宙中可能存在的其他“小爆炸”场景。例如,中子星合并的极端事件,以及宇宙早期可能存在的其他相变现象,是否也可能短暂地产生QGP?我们还将思考,在某些理论模型中,例如一些宇宙学模型,QGP是否扮演着更重要的角色。 第七章:QGP与我们——科学的意义与启示 为何要研究QGP?它与我们日常生活看似遥远,但对基础物理学和宇宙学的理解至关重要。本书将阐述研究QGP的科学意义,它如何帮助我们检验和完善基本物理理论,如何拓展我们对物质本质的认知,以及这些研究对未来技术发展可能带来的潜在启示。我们将反思科学探索的本质,以及人类不断挑战认知边界的勇气。 结语:无尽的探索 《夸克胶子等离子体:从大爆炸到小爆炸》是一次深入宇宙最深层奥秘的智力探险。我们希望通过这本书,不仅能让读者理解QGP这一奇特的物质形态,更能激发他们对宇宙、对物质、对科学探索的无限好奇和热情。这是一段关于我们从何而来、宇宙如何演化的宏大叙事,也是对人类探索精神的赞颂。

用户评价

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《夸克胶子等离子体:从大爆炸到小爆炸》这本书,如同一把钥匙,为我打开了一扇通往宇宙最深层秘密的大门。作者以一种令人信服的叙述方式,将我们带回到宇宙诞生的那一刻,那个被称为“大爆炸”的瞬间,也孕育了一个短暂却至关重要的“小爆炸”——夸克胶子等离子体。我一直对宇宙的起源充满好奇,而这本书恰恰满足了我对那段混沌时期的想象。作者在描述QGP形成时的那种高温、高密度状态,以及夸克和胶子自由存在的景象,让我深深着迷。他没有回避其中的复杂性,而是用生动形象的语言,将那些抽象的粒子世界具象化,让我能够感受到那股原始而强大的力量。 更令人激动的是,作者并没有仅仅停留在理论层面,而是深入探讨了现代科学家如何通过实验来研究QGP。他详细介绍了粒子加速器,例如大型强子对撞机(LHC),是如何被用来模拟宇宙早期的极端条件,并重现QGP的。我对实验设计中的一些巧妙之处,以及如何从海量数据中提取有效信息来理解QGP的性质,都感到无比钦佩。作者对QGP被称为“流体”而非“气体”的讨论,以及对其粘度等特性的探究,都极大地拓宽了我的视野,让我看到了物质在极端环境下所展现出的奇异行为。这本书是一次令人兴奋的科学探索,它不仅解答了我的一些疑问,更激发了我对宇宙的无限遐想。

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捧读《夸克胶子等离子体:从大爆炸到小爆炸》,我仿佛进行了一场穿越时空的奇幻之旅。作者将宇宙最早期那转瞬即逝的“小爆炸”——夸克胶子等离子体的诞生与演化,与我们今天仍然在努力探索的粒子物理前沿巧妙地连接起来。一开始,我曾担心这本书会过于晦涩难懂,充斥着只有物理学家才能理解的公式和理论。然而,令我惊喜的是,作者运用了大量通俗易懂的语言,将复杂的概念转化为生动的画面。他细致地描绘了宇宙诞生那一刹那的宏伟图景,那是一个温度高到无法想象,物质以最原始、最自由的状态存在的时刻。夸克和胶子,这两种构成物质的基本粒子,在那里自由地“遨游”,不像是现在被束缚在质子和中子里的样子。 随着阅读的深入,我了解到,科学家们并非只能停留在理论推测,他们正通过最尖端的科技,如粒子对撞机,在地球上“复制”出类似宇宙早期那样的极端环境,以期捕捉到QGP短暂的存在痕迹。作者对这些实验的描述,让我仿佛亲临现场,感受着粒子碰撞时爆发出的巨大能量,以及科学家们对海量数据的分析过程。他没有回避科学研究中的不确定性和争议,反而通过介绍一些尚未完全解决的谜团,激发了我更深层次的思考。特别是关于QGP的粘度问题,以及它与普通流体的不同之处,这些细节的揭示,让我对物质在极端条件下的奇特表现有了更深刻的理解。这本书不仅普及了知识,更点燃了我对科学探索精神的敬意。

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我必须说,《夸克胶子等离子体:从大爆炸到小爆炸》这本书,彻底改变了我对物质基本构成和宇宙演化的认知。作者的写作功底可见一斑,他能够将一个如此高深的物理概念,转化为让普通读者都能理解和欣赏的内容。从大爆炸的宏大叙事开始,作者巧妙地引入了“夸克胶子等离子体”这个概念,并将其描述为宇宙诞生初期那极短时间内的核心物质形态。我能够想象,在那不可思议的高温和高密度环境下,构成质子和中子的夸克与胶子,仿佛挣脱了束缚,构成了一片混沌的“汤”。作者对这种状态的描述,充满了画面感,让我仿佛置身于那个原始的宇宙之中。 随后,作者将视角转向了现代的粒子物理实验。他详细地介绍了科学家们是如何通过将重离子加速到接近光速并使其对撞,来模拟宇宙早期的极端条件,从而“制造”出QGP。我对实验过程中涉及的探测器技术和数据分析方法的介绍印象尤为深刻,这让我看到了科学研究的严谨与精妙。特别是关于QGP表现出的“液体”性质,而非人们最初预期的“气体”性质,这一点颠覆了我对物质相变的固有认知。作者在解释这些复杂问题时,总是能够巧妙地运用类比和比喻,让我在惊叹于科学的奥秘的同时,也能获得清晰的理解。这本书不仅仅是一本科普读物,更是一次启迪智慧的旅程。

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《夸克胶子等离子体:从大爆炸到小爆炸》这本书,是一次关于宇宙最早期物质形态的深度探险,其内容之丰富、视角之独特,让我难以忘怀。作者从一个宏大的视角切入,将宇宙大爆炸的那一瞬间,描述成了一个“小爆炸”——夸克胶子等离子体的诞生。我非常喜欢作者在解释QGP形成过程时所使用的比喻,它们极大地降低了理解门槛,让我这个非专业人士也能大致领略到那种极度高温高压下的物质状态。它并非我们日常生活中所熟悉的固态、液态或气态,而是一种近乎完美的“液体”——夸克和胶子自由且紧密地相互作用,却又没有形成稳定的复合粒子。 更令人着迷的是,作者将目光从遥远的过去拉回到我们所处的现代,详细介绍了科学家们是如何利用粒子加速器,比如卢铝(LHC)等,在实验室中重现QGP的。他对实验设计的巧妙之处,以及如何通过分析碰撞产生的各种粒子来推断QGP的性质,都进行了深入浅出的阐述。我尤其对作者讨论QGP的“流体”特性及其相对较低的粘度感到惊奇,这与我们直观感受到的“气体”概念大相径庭。作者在介绍这些研究成果时,并没有采用枯燥的学术报告式语言,而是融入了许多引人入胜的细节,让我对接下来的实验和理论发展充满了期待。这本书不仅解答了我对宇宙起源的诸多疑问,更让我看到了人类探索未知世界的勇气和智慧。

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《夸克胶子等离子体:从大爆炸到小爆炸》这本书,以其深邃的洞察力和清晰的阐述,为我打开了一扇通往宇宙最早期秘密的大门。作者巧妙地将宇宙大爆炸那一刻的极端状态,比喻为一场“小爆炸”,而这场爆炸的核心,便是夸克胶子等离子体(QGP)。我一直对宇宙的起源充满疑问,而这本书以一种引人入胜的方式,描绘了那段混沌而又至关重要的时期。作者在描述QGP形成时的那种令人难以置信的高温高密度,以及夸克和胶子如同自由粒子般存在的景象,让我仿佛置身于那个原始的宇宙之中,感受着那股强大的能量。 更让我着迷的是,作者并没有仅仅停留在理论的层面,而是深入探讨了科学家们如何通过现代实验手段来探究QGP。他详细介绍了粒子加速器,如大型强子对撞机(LHC),是如何被用来模拟宇宙早期的极端条件,并重现QGP。他对实验设计中的一些巧妙之处,以及如何从海量数据中提取有效信息来理解QGP的性质,都进行了深入浅出的阐述,让我看到了科学研究的严谨与精妙。特别是关于QGP被发现具有“流体”属性,而非人们普遍认为的“气体”状态,这一点更是让我大开眼界,颠覆了我对物质在极端条件下行为的认知。这本书是一次令人激动人心的科学探索,它不仅解答了我的一些疑问,更激发了我对宇宙的无限遐想。

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这是一本让我爱不释手的《夸克胶子等离子体:从大爆炸到小爆炸》。作者以一种极其罕见的天赋,将一个极度抽象和复杂的物理概念——夸克胶子等离子体(QGP)——呈现得如此生动和易懂。从宇宙大爆炸的瞬间开始,作者就为我们描绘了一幅宏伟而又微观的画卷,他将那最初的极短时间内发生的事件,巧妙地比喻为一场“小爆炸”,而这场爆炸的核心,就是QGP。我一直对宇宙最原始的状态充满好奇,这本书恰恰满足了我的这份好奇。作者在描述QGP形成时的那种极高的温度和密度,以及夸克和胶子作为基本粒子自由组合的状态,让我仿佛身临其境,感受到那股原始的、难以想象的能量。 更让我惊喜的是,作者并没有止步于理论的描绘,而是将我们带入了现代粒子物理学的尖端实验领域。他详细地介绍了科学家们如何利用粒子加速器,如大型强子对撞机(LHC),来模拟宇宙早期的极端条件,从而“重现”QGP。他对实验设计、探测技术以及数据分析方法的介绍,虽然言简意赅,却足以让我窥见科学研究的严谨与精妙。特别是关于QGP被发现具有“流体”特性,而非人们普遍想象中的“气体”状态,这一点更是颠覆了我对物质相变的固有认知,让我对物质在极端条件下的奇特性质有了全新的认识。这本书是一次令人兴奋的科学探险,它不仅普及了知识,更点燃了我对科学探索精神的无限敬意。

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《夸克胶子等离子体:从大爆炸到小爆炸》这本书,是一次穿越时空的思想盛宴。作者以极其出色的叙述能力,将宇宙大爆炸那一刻的极端物理条件,描绘成了一个短暂但至关重要的“小爆炸”——夸克胶子等离子体(QGP)的诞生。我一直对宇宙的起源和早期演化抱有浓厚的兴趣,而这本书恰恰满足了我对那段混沌岁月的探求。作者在描述QGP的形成时,运用了生动形象的语言,将那极高的温度和密度下的夸克与胶子,塑造成了自由奔放的粒子海洋,让我仿佛能感受到那股原始而强大的力量。 更让我印象深刻的是,作者并没有停留在理论的层面,而是将目光投向了现代科学研究的实践。他详细介绍了科学家们是如何通过粒子加速器,如LHC,来模拟宇宙早期的极端条件,并重现QGP。我对实验过程中涉及的探测器技术和数据分析方法的描述,虽然简略,却足以让我感受到科学探索的严谨和智慧。特别是关于QGP被称为“流体”而非“气体”,以及其粘度等特性的讨论,都极大地拓宽了我的视野,让我看到了物质在极端环境下所展现出的奇异行为。这本书不仅仅是一本科普读物,更是一次对人类探索未知世界的赞歌,它激发了我对宇宙更深层次的思考。

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这本《夸克胶子等离子体:从大爆炸到小爆炸》绝对是我近年来读过最引人入胜的科学读物之一。作者以一种令人惊叹的流畅性和清晰度,将一个极其复杂且抽象的物理概念——夸克胶子等离子体(QGP)——剖析得淋漓尽致。我一直对宇宙的起源充满好奇,而这本书的标题就直接点燃了我探索的欲望。从开头对大爆炸瞬间那个炽热、致密的物质状态的描绘,我就被深深吸引。作者并没有简单地堆砌专业术语,而是通过生动形象的比喻和类比,将那些肉眼无法看见、甚至难以想象的微观粒子世界的景象呈现在我眼前。我仿佛能感受到那股原始的能量,见证了夸克和胶子这两种基本粒子如何在极高的温度和压力下,摆脱了束缚,形成一片混沌的海洋。 更让我印象深刻的是,作者并没有止步于理论的描述,而是深入浅出地介绍了科学家们是如何通过各种实验手段,例如在大型强子对撞机(LHC)等粒子加速器中,模拟出宇宙早期那种极端条件,从而“重现”QGP的存在。他对实验设计、数据分析过程的阐述,虽然简略,却足以让我窥见科学探索的严谨与艰辛。他没有回避其中的技术难点和理论挑战,反而通过提及一些关键的实验发现和理论突破,展现了物理学家们如何一步步揭开QGP的面纱。特别是关于QGP性质的探讨,比如它的“液体”行为,远非人们最初想象的“气体”状态,这一点更是颠覆了我对物质相变的认知。这本书让我深刻体会到,科学研究并非一蹴而就,而是无数智慧和汗水凝聚的结晶,每一个微小的进步都可能推动我们对宇宙理解的巨大飞跃。

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《夸克胶子等离子体:从大爆炸到小爆炸》这本书,以其独树一帜的视角和引人入胜的叙述,彻底征服了我。作者从宇宙大爆炸这个宏大的开端出发,巧妙地引出了“夸克胶子等离子体”(QGP)这一核心概念,将其描述为宇宙在最初极短时间内存在的一种特殊物质形态,仿佛一场微缩的“小爆炸”。我一直对宇宙的起源和早期演化充满好奇,而这本书恰好满足了我对那段混沌岁月的想象。作者在描绘QGP时,运用了极其生动且富有想象力的语言,让我能够清晰地“看到”在极高的温度和密度下,夸克和胶子是如何挣脱了束缚,形成一片混沌的海洋。 令我印象尤为深刻的是,作者并没有仅仅停留在理论的描绘,而是将焦点转移到了现代物理学界如何通过实验手段来探究QGP。他详细介绍了粒子加速器,例如大型强子对撞机(LHC),是如何被设计和操作,以模拟宇宙早期的极端条件,从而“制造”出QGP。我对实验过程中涉及的精密的探测器和复杂的数据分析过程的描述,让我对科学研究的严谨性和挑战性有了更深刻的认识。尤其是关于QGP表现出的“流体”特性,而非人们普遍认为的“气体”状态,这一点更是让我大开眼界,颠覆了我对物质在极端条件下行为的认知。这本书不仅是一次知识的灌输,更是一次思维的启迪,让我对宇宙的奥秘有了更深层次的理解。

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当我拿起《夸克胶子等离子体:从大爆炸到小爆炸》这本书时,我对它所涉及的物理领域知之甚少,但它却以一种不可思议的方式抓住了我的注意力,并让我沉浸其中。作者将宇宙大爆炸时那一刹那的极端状态,比喻为一场“小爆炸”,即夸克胶子等离子体(QGP)的诞生,这个比喻本身就充满了诗意和吸引力。我仿佛看到了一个充满能量、混沌未开的早期宇宙,夸克和胶子像自由的精灵一样在其中舞蹈,不受任何束缚。作者在描述这种状态时,用词精准而富有感染力,让我这个门外汉也能体会到那份原始的、震撼人心的力量。 更令我惊叹的是,作者并没有止步于理论的描述,而是将我们引向了现代科学探索的前沿。他详细阐述了科学家们是如何利用粒子加速器,如LHC,来模拟宇宙早期的极端高温高密环境,从而“复现”QGP。他对实验原理、探测技术以及数据分析的介绍,虽然简略,却足以让我感受到科学研究的严谨性和复杂性。特别是关于QGP被发现具有“流体”属性,而非人们通常认为的“气体”状态,这一颠覆性的发现,让我对物质相变有了全新的认识。作者在讲解这些尖端知识时,始终保持着一种清晰的逻辑和生动的语言,使得整本书读起来既富有启发性,又充满乐趣,绝对是一次值得推荐的科学阅读体验。

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专业性好强,正在好好学习。

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非常满意,特别感谢京东,书是正版,送货还特别快。

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