物質深處：粒子物理學的攝人之美 [美] 布魯斯 A.舒姆(Bruce A. Schumm) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 布魯斯 A.舒姆Bruce A. Schu 著

圖書標籤:

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• 物質
• 宇宙
• 現代物理學
• 基礎物理學
• 量子力學
• 高能物理學

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302417330

商品編碼：29332641032

包裝：平裝

齣版時間：2016-08-01

基本信息

書名：物質深處：粒子物理學的攝人之美

定價：55.00元

作者： 布魯斯 A.舒姆(Bruce A. Schumm) 潘

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2016-08-01

ISBN：9787302417330

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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閱讀本書，你將踏上一次有關當代粒子物理學發展曆程的科學探險之旅。旅程將從四種自然力和量子力學的基本概念齣發，進入量子場論和基本粒子的世界；你將遊覽八正模式、李群錶達、內部對稱空間、規範理論和粒子物理學標準模型，*後觀看雲霧籠罩的“上帝的粒子”和“大一統理論”。這樣一次旅行難免有點吃力，但收獲頗豐，不虛此行。對於粒子物理學這樣一門深奧的學科，寫一本好的普及性著作是一項高難度挑戰。這類著作事實上很少見，本書是一次難能可貴和成功的嘗試。特彆是，它幾乎完全是概念性敘述，而沒有用到方程式。

內容提要

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本書不是粒子物理學史，不是粒子物理學傢的奇聞軼事，不是泛泛而論，而是從自然力—量子力學和狹義相對論—量子場論—八正法模式—李群錶達—內不對稱空間—規範理論—粒子物理學標準模型的一個比較完整、係統的概念性（幾乎沒有方程式）敘述，是關於粒子物理學普及性著作。

目錄

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1導言
2真正的主宰
自然力
電磁力
引力
強核力
弱核力
關於四種力的後幾句話
3的覺醒
現代物理學革命
愛因斯坦的相對論
量子化： 下一次飛躍
波與粒子
波粒二象性1： 光粒子
波粒二象性2： 物質波
海森堡不確定性原理
量子力學通用方程： 薛定諤方程
4相對論與量子理論的聯姻
相對論量子場論
力場
場的量子化
粒子交換： 對於力性質的新看法
再談四種力
費恩曼圖
頂點和小相互作用
相對論量子力學，反物質和自鏇
活的真空
驚人的性
5自然模式
基本組成單元
誇剋： 八正法
輕子： （不那麼）輕的粒子
十一月革命
為何我們需要頂誇剋
力的粒子
總結： 基本組成單元
粒子動物園
6數學模式
李群
抽象練習： 數學群
時鍾數學
進入連續統： 李群R(2)和U(1)
加上下一維度： 李群R(3)
次序有關： 李代數
李群SU(2)
結語
7內裏世界
內部對稱性
諾特定理
李群和諾特定理
鏇轉和角動量
一個驚人的佯謬： 自鏇的故事
進入內裏： 同位鏇的故事
再談八正法
兩點思考
8純粹思維的物理學
規範理論
再談相位
全局不變性
全局不變性的問題
局域不變性
不要緊的要緊： 規範原理
再談量子電動力學
相位1： 李群和相位
相位2： 李群和規範原理
真正規範： 弱相互作用理論
一個成功的實驗： 弱中性流
對易問題
進一步的贊美： 規範理論與重正化
量子色動力學
結語
9現代範式
隱對稱，標準模型和希格斯玻色子
規範理論和力的強度
有質量的場量子： 睏難的一麵
屏蔽和有效質量
解的部分： 希格斯場
解的第二部分： 隱對稱
標準模型
反射的宇宙
自鏇和宇稱
宇稱違反和電弱力
碰撞的精度
後的思考
10進入未知
前麵是什麼
我們還在尋找什麼
捲後語
附錄指數符號
注釋

作者介紹

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本書作者是美國加州大學Santa Cruz分校物理學教授，粒子物理學傢。

文摘

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序言

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時間編織的隱秘歌謠：探索宇宙最微小的迴響 在一個充滿未知與奇跡的宇宙中，最宏偉的敘事往往隱藏在最微小的尺度之下。我們的目光習慣於仰望星辰大海，驚嘆於星係交織的壯麗圖景，或是對行星的浩瀚軌道感到敬畏。然而，在這一切宏大存在的背後，是一套更為精巧、更為根本的法則在悄然運作，它們決定著物質的構成，能量的流動，以及時空的本質。這是一套古老而又生生不息的歌謠，由基本粒子譜寫，由量子場共鳴，構成瞭我們所認識的現實的最深層基石。 這本書，將引領我們踏上一段穿越時空的旅程，去傾聽這隱秘的歌謠。我們並非要解構那些已經耳熟能詳的物理定律，而是要深入其根源，去探尋那些構成萬物最原始的“字母”。想象一下，我們擁有一雙能夠穿透一切物質障礙的眼睛，能夠看到比我們最精密的顯微鏡所能及之處還要渺小無數倍的微觀世界。在那裏，我們不會看到由原子組成的熟悉結構，而是會遇到更加抽象、更加難以捉摸的存在——基本粒子。 這些粒子，如同宇宙的“原初元素”，是構成一切物質的最終構件。它們並非靜止不動，而是處於永不停息的舞蹈之中，相互作用，轉化，分裂，融閤。光子，作為能量的信使，穿梭於空間，傳遞著太陽的光芒，也承載著宇宙中的信號。電子，在原子核的軌道上劃齣神秘的軌跡，賦予物質導電性和化學反應的可能。誇剋，則以一種更為隱秘的方式存在，它們是質子和中子的組成部分，但卻從未被單獨觀測到，仿佛被某種強大的力量永遠地禁錮在它們所構成的“牢籠”之中。 而在這微觀的舞颱上，還有一些更為奇特的存在，它們扮演著至關重要的角色。中微子，幾乎不與物質發生任何相互作用，它們在宇宙中如同幽靈般穿梭，攜帶者關於遙遠恒星誕生和死亡的珍貴信息。希格斯玻色子，則如同宇宙中的“催化劑”，賦予其他粒子以質量，是解釋為何宇宙中存在如此多樣化物質的關鍵。甚至那些我們尚未完全理解的粒子，如暗物質和暗能量的候選者，都在暗示著我們所認知的宇宙，僅僅是冰山一角。 然而，理解這些粒子的存在，僅僅是故事的開始。我們還需要理解它們是如何相互作用的，是什麼力量將它們維係在一起，又是什麼力量導緻瞭它們的改變。這就是“力”的領域，是宇宙中最基本的力量在微觀層麵的展現。電磁力，我們熟悉的電力和磁力，是光子傳播的媒介，它決定瞭原子如何結閤，分子如何形成，以及我們日常生活中所見的各種現象。強核力，則以一種驚人的強度，將誇剋緊密地束縛在原子核內部，是維持原子穩定性的基石。弱核力，雖然強度較弱，但卻在原子核的衰變中扮演著關鍵角色，是放射性現象的根源。而引力，雖然在宏觀世界中占據主導地位，但在微觀粒子層麵，其影響則變得微乎其微，這仍然是物理學界一個巨大的謎團，等待著被揭示。 這一切的背後，是一套更為深刻的數學語言和理論框架在支撐著。量子力學，這門在二十世紀初橫空齣世的理論，徹底顛覆瞭我們對現實的直觀理解。粒子不再是簡單的點狀物體，而是具有波粒二象性的奇特存在。它們的行為無法被精確預測，隻能用概率來描述。不確定性原理，更是揭示瞭微觀粒子內在的“模糊性”，我們無法同時精確地測量其位置和動量。這種非經典的描述方式，雖然挑戰著我們的常識，卻在無數次的實驗中得到瞭驗證，成為理解微觀世界的唯一有效工具。 而更進一步，粒子物理學的研究，已經超越瞭僅僅描述粒子的存在和相互作用，而是試圖構建一個能夠統一描述宇宙中所有基本粒子和相互作用的“大一統理論”。標準模型，便是目前為止最成功的理論框架，它成功地預測並解釋瞭許多基本粒子的性質和行為。然而，標準模型並非完美，它無法解釋暗物質、暗能量的存在，也無法將引力納入其統一的框架。因此，科學傢們仍在不懈地探索更深層次的理論，如超弦理論，它認為基本粒子並非點狀，而是微小的振動的弦，試圖在更統一的視角下，揭示宇宙最深層的奧秘。 這本書，將帶我們穿越抽象的數學公式，進入粒子物理學傢們賴以工作的奇妙世界。我們將瞭解那些如同“眼睛”一般的粒子探測器，它們如何捕捉到那些轉瞬即逝的粒子軌跡，如何區分不同的粒子信號，如何從海量的數據中提取齣關於宇宙最深層秘密的綫索。從大型強子對撞機（LHC）等宏偉的實驗裝置，到那些在地下深處默默工作的實驗，科學傢們以前所未有的精度，一次又一次地挑戰著我們對自然界的認知極限。 我們也將深入瞭解那些塑造瞭粒子物理學發展進程的偉大思想傢們，他們的直覺、他們的勇氣，以及他們對真理的執著追求。從愛因斯坦的光量子假說，到費曼的路徑積分，再到蓋爾曼的誇剋模型，這些名字本身就代錶著物理學曆史上璀璨的星辰。他們的理論，不僅僅是冰冷的公式，更是人類智慧的結晶，是對宇宙深邃之美的探索。 然而，這本書的價值，並不僅僅在於羅列枯燥的物理定律或龐大的實驗設備。它更在於，它將引導我們以一種全新的視角去看待我們身處的世界。當我們知道構成我們身體的原子，是由那些微小粒子構成的，並且它們之間通過基本力相互作用時，我們對“自身”的理解，將變得更加深刻。當我們意識到，我們看到的星光，是粒子在恒星內部進行的核聚變過程産生的能量傳播而來時，我們與宇宙的聯係，將變得更加緊密。 這是一場關於“根源”的探索。當我們追溯物質的起源，追溯能量的流動，追溯時空的本質時，我們就是在觸及我們之所以為“我們”的根源。物質深處，並非隻是一個冰冷的科學名詞，它承載著宇宙最古老的秘密，最精妙的智慧，以及最震撼人心的壯麗。 最終，這本書將鼓勵我們保持對未知的好奇心，對科學探索的熱情。它會讓我們明白，即便我們已經取得瞭巨大的成就，宇宙仍然充滿瞭等待我們去發現的奇跡。每一項新的發現，都如同在宇宙的畫布上點亮一盞新的燈，照亮瞭更廣闊的未知領域。 這是一次思想的冒險，是一次對宇宙最深層現實的緻敬。它邀請我們放慢腳步，傾聽那隱秘的歌謠，感受那來自物質深處的攝人之美，並驚嘆於這個由基本粒子編織而成的，宏偉而又精巧的宇宙。

評分☆☆☆☆☆

在翻閱《物質深處：粒子物理學的攝人之美》的過程中，我深刻地體驗到瞭人類智慧的邊界是如何被一次次地突破的。布魯斯·舒姆教授用一種極其令人信服的方式，展示瞭粒子物理學是如何從最初的原子模型，一步步演進到如今對基本粒子及其相互作用的精準描述。他並沒有簡單地羅列發現史，而是將每一個重要的理論和實驗，都置於其曆史背景下進行闡釋，讓我們看到科學傢們所麵臨的挑戰，以及他們如何通過不懈的努力，剋服重重睏難，最終揭示齣宇宙深處的秘密。 我尤其被“誇剋模型”的提齣所震撼。在誇剋被發現之前，科學傢們認為基本粒子是不可再分的，而誇剋模型的齣現，徹底顛覆瞭這一認知。舒姆教授描繪瞭當時科學傢們在麵對質子、中子等粒子時所感到的睏惑，以及他們是如何大膽地提齣“誇剋”這個全新的概念，並用不同的“味道”和“顔色”來區分它們。這種跳齣傳統思維定勢的勇氣，以及由此帶來的巨大飛躍，讓我由衷地感到敬佩。他讓我們看到，科學的進步並非總是平穩前進，有時也需要顛覆性的思想和大膽的假設。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，《物質深處：粒子物理學的攝人之美》不僅僅是一本關於粒子物理學的科普書，它更像是一扇通往宇宙深處的大門，帶領我窺見瞭那些我們肉眼無法觸及的秘密。布魯斯·舒姆教授的筆觸，充滿瞭激情與智慧，他用一種非常獨特的方式，將那些艱深的科學概念，轉化為引人入勝的故事。我曾以為粒子物理學是冰冷而抽象的，但這本書讓我看到瞭其中蘊含的壯麗與和諧，以及人類探索未知的那種不屈精神。 我對書中關於“基本粒子”分類的描述尤為著迷。他不僅僅列舉瞭各種粒子，更重要的是解釋瞭它們之間的“血緣關係”和“行為模式”。例如，他將費米子和玻色子進行瞭清晰的區分，並解釋瞭它們在宇宙中扮演的不同角色。這種分類的邏輯性和係統性，讓我得以窺見宇宙的內在秩序。他讓我們看到，看似雜亂無章的微觀世界，實際上遵循著一套精密的規則，而粒子物理學，就是解讀這套規則的鑰匙。

評分☆☆☆☆☆

《物質深處：粒子物理學的攝人之美》讓我感受最深的是，我們所處的這個宇宙，遠比我們想象的要奇妙和精妙得多。布魯斯·舒姆教授用他那充滿激情的筆觸，將我帶入瞭一個我從未想象過的微觀世界。他不僅僅是介紹粒子，更是講述瞭這些粒子之間的“關係”，它們如何通過各種“力”相互作用，從而構成瞭我們所看到的一切。從引力到電磁力，再到強大的核力和弱的核力，他將這些看似抽象的力，描繪得栩栩如生，仿佛它們是宇宙中無處不在的“信使”，傳遞著信息，維係著秩序。 我尤其喜歡他對“希格斯機製”的解釋。在此之前，我一直對“質量”這個概念感到模糊，不知道為什麼有些粒子有質量，而有些卻沒有。舒姆教授的解釋，讓我豁然開朗。他將希格斯機製比喻成一個“宇宙的糖漿”，粒子在其中穿行時，因為與“糖漿”的阻力不同，而獲得瞭不同的質量。這個生動的比喻，不僅讓我理解瞭希格斯玻色子的重要性，更讓我體會到瞭物理學中那些看似深奧的理論，也可以被如此形象地呈現齣來。這不僅僅是對知識的傳遞，更是一種對科學之美的深度挖掘。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，《物質深處：粒子物理學的攝人之美》不僅僅是一本科普讀物，更像是一次心靈的洗禮。在閱讀的過程中，我深刻地體會到瞭人類對未知世界探索的永恒渴望，以及那種嚴謹求實的科學精神。布魯斯·舒姆教授在書中反復強調的“美”這一概念，並非僅僅指代粒子物理學中那些數學公式的優雅，更是一種對宇宙秩序和內在邏輯的贊嘆。他描繪的粒子相互作用，如同宇宙中的一場場精妙的舞蹈，遵循著一套看不見的規則，卻能衍生齣我們所見的一切。我曾以為物理學是冷冰冰的，是與情感無關的，但舒姆教授的文字讓我看到瞭其中的詩意和哲學。 他對“對稱性”的闡釋尤為令我著迷。原來，那些在我們看來抽象的物理定律，背後往往隱藏著深刻的對稱性原理。這種對稱性不僅體現在粒子的性質上，也貫穿於相互作用的規則中。他讓我理解瞭，為什麼我們能夠預測某些粒子的行為，為什麼某些現象會以特定的方式發生，這背後都有著令人驚嘆的數學結構在支撐。我仿佛看到宇宙這位偉大的建築師，在創造之初，就用精密的尺規繪製瞭這幅宏偉的藍圖，而粒子物理學，就是我們試圖讀懂這幅藍圖的語言。這種對宇宙深層結構的理解，讓我對自身的存在，對我們所處的這個世界，有瞭更加敬畏和好奇的視角。

評分☆☆☆☆☆

在這本《物質深處：粒子物理學的攝人之美》中，布魯斯·舒姆教授仿佛是一位技藝精湛的織夢者，他用嚴謹的科學知識編織齣瞭一幅幅令人驚嘆的宇宙圖景。我一直認為，科學是邏輯和理性的産物，但這本書讓我看到瞭科學中同樣蘊含著浪漫和詩意。他對於粒子之間相互作用的描繪，不再是枯燥的公式堆砌，而是充滿瞭動態和生命力，仿佛是宇宙在以一種最精妙的方式進行的對話。 我印象最深刻的是他對“誇剋禁閉”的解釋。我們無法直接觀測到獨立的誇剋，它們總是成對或成組地存在。舒姆教授將這種現象比作“橡皮筋效應”，當試圖將誇剋分開時，它們之間的作用力反而會增強，直到最終産生新的粒子。這個形象的比喻，讓我瞬間理解瞭為什麼我們無法“看到”單個誇剋，也讓我對物質的構成有瞭更深的認識。這是一種將抽象概念具象化的絕妙方式，也展現瞭作者深厚的功力。

評分☆☆☆☆☆

在拿起《物質深處：粒子物理學的攝人之美》之前，我必須承認，粒子物理學這個詞匯對我而言，更多的是一種遙遠、抽象的學術概念，充滿瞭復雜的公式和難以想象的微觀世界。我並非科班齣身，對物理學的瞭解僅限於高中時期的基礎知識，而這次閱讀，更像是一次充滿好奇心和一絲絲忐忑的探險。然而，從翻開書的第一頁開始，布魯斯·舒姆教授就用一種近乎講述故事般的生動筆觸，瞬間將我拉入瞭那個波瀾壯闊的宇宙奧秘之中。他沒有上來就拋齣一堆晦澀難懂的理論，而是從最直觀的現象入手，比如我們身體的構成，物質的本質，以及那些看不見的“磚塊”是如何搭建起整個世界的。他仿佛是一位經驗豐富的嚮導，一邊指引我穿越迷霧，一邊耐心地解釋那些看似神秘的粒子，如誇剋、輕子、玻色子，它們並非孤立存在的抽象概念，而是有著各自獨特的“個性”和“行為模式”。 我尤其被他描述的“標準模型”所吸引。這並非一個枯燥的列錶，而是一幅精巧絕倫的“拼圖”，囊括瞭已知的所有基本粒子及其相互作用。舒姆教授將這個模型的建立過程，比作一場持續瞭幾個世紀的偵探故事，無數科學傢們如同執著的偵探，通過精密的實驗和敏銳的洞察力，一點點地揭開物質世界的麵紗。他描繪瞭那些在大型強子對撞機等巨型儀器中，科學傢們如何“碰撞”粒子，如何捕捉那些轉瞬即逝的信號，以及如何從海量數據中提取齣關鍵信息，如同從無數的噪聲中篩選齣那段精準的鏇律。這種將科學研究過程擬人化、故事化的敘述方式，極大地降低瞭我的閱讀門檻，讓我得以在不被數學公式淹沒的情況下，深刻理解粒子物理學的核心思想和發展脈絡。

評分☆☆☆☆☆

《物質深處：粒子物理學的攝人之美》這本書，是一次前所未有的智識冒險。布魯斯·舒姆教授以他獨特的敘事方式，將我引入瞭粒子物理學那宏大而精妙的世界。我曾以為這個領域離我的生活很遠，但讀完這本書，我纔發現，那些看不見的粒子，那些看不見的力，纔是構成我們生活的基礎。他沒有迴避那些復雜的理論，而是用一種循序漸進、充滿啓發性的方式，將它們一一呈現在我的眼前。 我特彆為他對“宇宙的開端”的討論所吸引。從宇宙大爆炸的奇點，到基本粒子的形成，再到恒星和星係的誕生，他用一種宏大的視角，描繪瞭宇宙演化的壯麗史詩。他讓我們看到，我們所處的一切，都是這場宏大演化的結果。這種對宇宙整體運行機製的理解，讓我對生命，對存在，有瞭更深刻的思考。這本書不僅僅是知識的傳遞，更是一種對宇宙奧秘的敬畏和贊嘆。

評分☆☆☆☆☆

作為一個平日裏習慣於閱讀文學作品的人，《物質深處：粒子物理學的攝人之美》帶給我的閱讀體驗無疑是全新的，甚至可以說是一種“意外的驚喜”。布魯斯·舒姆教授的敘述風格，沒有那種刻闆的學術腔調，而是充滿瞭生動的比喻和引人入勝的類比。他將那些抽象的粒子和復雜的概念，轉化為我們日常生活中可以理解的事物，例如用“樂高積木”來比喻基本粒子，用“宇宙的規則手冊”來形容物理定律。這種“接地氣”的錶達方式，讓我感覺自己不是在被動地接收信息，而是像和一位知識淵博的朋友在聊天，他不僅知道很多，而且很樂意將他所知以最容易理解的方式分享齣來。 我特彆欣賞他在解釋“真空”這個概念時的手法。我們通常認為真空是“空無一物”的狀態，但在粒子物理學中，真空卻是一個充滿活力的“海洋”，裏麵孕育著各種短暫存在的虛粒子。舒姆教授通過這個例子，打破瞭我固有的認知，讓我看到瞭“無”中生“有”的奇妙景象。他沒有迴避那些可能令人感到睏惑的細節，而是用耐心和清晰的語言，一層層地剝開復雜的錶象，直到露齣其內在的本質。這種循序漸進的引導方式，讓我得以在沒有感到壓力的情況下，逐漸掌握那些原本可能令人生畏的知識點，並從中獲得一種智識上的滿足感。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀《物質深處：粒子物理學的攝人之美》的過程中，我經常會陷入一種深深的沉思。布魯斯·舒姆教授所描繪的微觀世界，如此龐大又如此渺小，如此復雜又如此簡潔，它顛覆瞭我許多根深蒂固的認知。他用一種非常引人入勝的方式，解釋瞭為什麼我們熟悉的宏觀世界，是由那些在我們日常生活中幾乎無法感知的微小粒子組成的。他讓我們看到瞭，看似堅不可摧的物質，在微觀層麵卻是由不斷運動和相互作用的粒子構成的，這是一種多麼令人驚嘆的“虛實相生”。 我特彆對書中關於“量子糾纏”的描述感到著迷。這個概念本身就充滿瞭哲學意味，而舒姆教授的解釋，更是將這種奇妙的現象，變得更加容易理解。他描述瞭兩個粒子，即使相隔遙遠，卻能瞬間“感知”對方的狀態，仿佛存在著一種超越時空的神秘聯係。這種現象，挑戰瞭我們對空間和時間的傳統理解，讓我不禁思考，宇宙的運行方式，是否比我們目前所知的物理定律更加復雜和深刻。這不僅僅是科學的探索，更是對存在本身的哲學追問。

評分☆☆☆☆☆

《物質深處：粒子物理學的攝人之美》這本書，對我而言，不僅僅是關於粒子和力的知識，更是一種對宇宙運行規律的深度探索。布魯斯·舒姆教授的文字，仿佛帶領我進行瞭一場星際旅行，從我們熟悉的地球，到更遠的宇宙深處，再到我們肉眼無法企及的微觀粒子世界。他將那些復雜的概念，通過生動的比喻和巧妙的類比，變得觸手可及。我曾以為粒子物理學是遙不可及的，但這本書讓我發現，它就蘊藏在我們身邊，影響著我們所見到的一切。 我尤其被他對“暗物質”和“暗能量”的討論所吸引。這些神秘的存在，占據瞭宇宙的大部分，卻又難以被直接觀測到。舒姆教授的描述，讓我看到瞭科學傢們是如何通過間接的證據，去推測和理解這些未知的領域。他讓我們明白，科學的邊界並非固定不變，總有新的未知等待我們去探索。這種對未知的好奇心和探索精神，是這本書給我帶來的最寶貴的財富之一，它讓我意識到，我們對宇宙的認知，還僅僅是冰山一角。