正版 牛津通识读本：分子 菲利普·鲍尔 9787544765473 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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菲利普·鲍尔 著

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出版社： 译林出版社

ISBN：9787544765473

商品编码：29401152205

包装：平装-胶订

出版时间：2017-02-01

基本信息

书名：牛津通识读本：分子

定价：32.00元

作者：菲利普·鲍尔

出版社：译林出版社

出版日期：2017-02-01

ISBN：9787544765473

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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看到一张在晨曦中摇曳的珠网，你会不会觉得它过于纤弱，有可能溶解于露水的浸润或破裂于微风的轻拂？事实上，蛛丝是目前已知的*为强韧的纤维状材料之一。究其原因，正在于蛛丝中分子链独特的组织方式。这是一本以分子为主题的书。在如此短的篇幅之内，从现实应用、原理探究到前沿的研究进展，分子的故事被娓娓道来。

内容提要

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一个活细胞的内部运行就像一座城市，其中布满分子居民，它们移动、交流、合作、竞争。在这本书中，菲利普·鲍尔深入探究了分子结构和分子活动如何决定着物质的特性和生命的过程，显示了我们身体内部的分子和周围世界的分子发挥着怎样的作用：比如，一个小小的受精卵如何生长为多细胞的音乐家莫扎特，蛛丝在晨露中为何不会溶解。作者还考察了我们对分子的认识和合成如何开启了一些激动人心的新领域，使分子机器以及体积微小但功能强大的分子计算机的开发进入日程。

目录

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前言　

致谢　

章　无形世界的工程师：制造分子　

第二章　生命的征象：生物分子　

第三章　承载压力：由分子而来的材料　

第四章　燃烧：分子与能量　

第五章　运动的精灵：分子马达　

第六章　传递信息：分子通信　

第七章　化学计算机：分子信息　

索引　

英文原文

作者介绍

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菲利普·鲍尔牛津大学化学专业理学学士，布里斯托大学物理学专业哲学博士，《自然》杂志特约顾问编辑。英国科学与科普作家，已出版多部作品，包括《设计分子世界：化学的边疆》（1994）、《明亮的大地：颜料发明史》（2001）、《预知社会：群体行为的内在法则》（2004）、《好奇心：科学为何对一切都产生兴趣》（2013）、《为帝国服务：希特勒时期为物理学真谛而战》（2014）等。

文摘

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序言

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《宇宙的构造：粒子、力与时空的奥秘》 导言：探寻物质世界的终极蓝图 我们所处的宇宙，从宏观的星系交织到微观的粒子碰撞，无不遵循着一套精巧而深刻的自然法则。理解这些法则，便是理解我们自身、理解生命、理解万物存在的根源。本书《宇宙的构造：粒子、力与时空的奥秘》旨在带领读者深入探索物质世界的底层逻辑，揭示构成我们现实的那些最基本、最微小的元素，以及它们之间错综复杂的相互作用。我们将穿越原子核的边界，潜入夸克与轻子的奇妙世界，感受那些无形却强大的基本力如何塑造宇宙的模样。这不是一本枯燥的物理教科书，而是一场激动人心的思想漫游，一次对宇宙终极奥秘的勇敢追问。 第一章：物质的基石——原子与亚原子粒子 当我们剥离物质的表层，首先映入眼帘的是原子。原子，这个曾经被认为是不可再分的“最小单位”，如今已被证明其内部蕴藏着更为丰富的层次。我们将从原子结构的基本模型讲起，回顾卢瑟福的原子核发现，以及玻尔的量子化模型如何革命性地解释了原子的稳定性。 然而，原子的奥秘远不止于此。原子核本身并非铁板一块，它由更小的粒子构成：质子和中子。质子的正电荷和中子的电中性，共同维系着原子核的稳定。而我们对这些粒子的认知，又一次被颠覆——质子和中子并非基本粒子，它们是由更微小的“夸克”组成的。 夸克，是构成重子（如质子和中子）和介子（不稳定的粒子）的基本单元。目前已知的夸克有六种“味”：上、下、粲、奇、顶、底。它们并非孤立存在，而是被强大的“强核力”紧密地束缚在一起，如同被看不见的橡皮筋牢牢缠绕。我们将详细介绍夸克的性质，以及它们如何通过交换“胶子”来传递强核力。 除了夸克，构成物质的另一大类基本粒子是“轻子”。最著名的轻子莫过于电子，它以其负电荷围绕原子核运动，是化学反应的关键参与者。其他轻子还包括μ子、τ子，以及与它们各自相关的三种“中微子”。中微子，因其几乎不与其他物质发生相互作用而被称为“幽灵粒子”，但它们在宇宙的能量传递和核反应中扮演着不可或缺的角色。我们将探讨这些粒子的性质、质量以及它们之间的潜在联系。 第二章：宇宙的织工——基本力 宇宙并非一片混沌，而是由四种基本力巧妙地编织而成。这些力，尽管在宏观世界中的表现各不相同，但在最微观的层面，它们都扮演着至关重要的角色。 1. 引力（Gravity）：这是我们最熟悉的力，它使苹果落地，使行星围绕恒星运转，使星系聚集。引力是宇宙中最宏大、最普遍的力，尽管在粒子尺度上它显得异常微弱。我们将探讨牛顿的万有引力定律，以及爱因斯坦的广义相对论如何革命性地将引力描述为时空的弯曲。我们将深入理解黑洞、引力波等现象，感受引力对宇宙结构演化的深刻影响。 2. 电磁力（Electromagnetism）：这是除了引力之外，在日常生活中最为重要的力。它负责维系原子内部的结构，驱动着光、电、磁现象。电荷之间的相互作用、光子的传播，都属于电磁力的范畴。我们将回顾麦克斯韦方程组的辉煌成就，理解光是如何以电磁波的形式传递能量，以及它在宇宙中的无处不在。 3. 强核力（Strong Nuclear Force）：这是四种基本力中最强大的，它能够克服质子之间的电磁斥力，将它们紧密地束缚在原子核中。强核力由夸克和胶子传递，其作用范围极其有限，仅限于原子核内部。我们将理解夸克禁闭（confinement）现象，即夸克无法被单独分离出来，它们总是成对或成组出现。 4. 弱核力（Weak Nuclear Force）：这是四种基本力中最“弱”的，但它在某些重要的核反应中发挥着关键作用，例如太阳内部的核聚变以及放射性衰变。弱核力可以改变粒子的“味”，例如将中子转化为质子，释放出电子和反中微子。我们将了解弱核力的媒介粒子——W和Z玻色子，以及它在宇宙化学元素起源中的角色。 第三章：时空的织锦——相对论与量子理论的融合 理解基本粒子和基本力，需要我们超越经典物理学的框架，进入相对论和量子理论的奇妙世界。 爱因斯坦的相对论，包括狭义相对论和广义相对论，深刻地改变了我们对空间、时间、质量和能量的理解。狭义相对论揭示了时间膨胀、长度收缩以及质能等价（E=mc²）的惊人事实，表明速度可以影响时间和空间。广义相对论则将引力重新解释为时空的几何性质，物体质量和能量的分布会弯曲时空，而这种弯曲决定了物体的运动轨迹。我们将探讨相对论的实验验证，以及它在宇宙学、天体物理学等领域的应用。 量子理论，则揭示了微观世界的奇特规律。在微观尺度上，粒子表现出波粒二象性，能量和动量是量子化的，概率起着决定性的作用。我们将介绍量子力学的核心概念，如叠加态、量子纠缠、不确定性原理等。我们将理解量子隧道效应如何允许粒子穿越经典物理学中无法逾越的势垒，以及波函数如何描述粒子的概率分布。 然而，将宏观的引力理论（广义相对论）与微观的量子理论统一起来，是现代物理学面临的巨大挑战。目前，我们尚未拥有一个完整的“万有理论”来描述所有物理现象。本书将简要介绍当前主要的统一理论尝试，例如弦理论和圈量子引力理论，它们试图将所有基本粒子和四种基本力纳入一个统一的数学框架，从而揭示宇宙最深层次的统一性。 第四章：宇宙的演化——从大爆炸到恒星的诞生 基本粒子和基本力构成了宇宙的骨架，而宇宙的演化则是在这些框架下展开的壮丽史诗。我们将追溯宇宙的起源——大爆炸。并非一场发生在特定空间的爆炸，而是整个时空本身的快速膨胀。我们将探讨宇宙微波背景辐射，它是大爆炸留下的“余晖”，为我们提供了宇宙早期状态的宝贵线索。 在膨胀的早期宇宙中，温度极高，粒子不断地产生和湮灭。随着宇宙的冷却，基本粒子开始结合，形成质子和中子。在宇宙诞生后的几分钟内，发生了核合成，形成了最早期的氢和氦原子核。这些轻元素的丰度，至今仍是检验大爆炸理论的重要证据。 随着时间的推移，引力开始发挥作用，将物质聚集起来。巨大的气体云在自身引力作用下坍缩，密度和温度不断升高。当核心温度达到一定程度时，核聚变开始发生，标志着第一代恒星的诞生。恒星是宇宙中的“炼金炉”，它们通过核聚变将轻元素转化为更重的元素，例如碳、氧、铁等。 我们将深入了解恒星的生命周期，从年轻的恒星到衰老的巨星，以及它们最终的归宿——白矮星、中子星或黑洞。超新星爆发，是宇宙中最壮观的事件之一，它将恒星内部合成的重元素抛洒到宇宙空间，为下一代恒星和行星的形成提供了原材料。 第五章：生命存在的奥秘——化学与生物学的交汇 宇宙的最终目的是什么？本书将把目光投向我们自身，以及生命存在的奇迹。恒星合成的重元素，为复杂化学分子的形成提供了基础。碳，以其独特的成键能力，成为构成生命有机物的核心元素。 我们将探讨化学反应的本质，即原子之间通过电子的交换或共享而形成的化学键。这些反应，从简单的无机物合成到复杂的有机物构建，构成了生命过程的基础。DNA、蛋白质等生物大分子的精妙结构，是数十亿年化学演化的结果。 生物学，则是研究生命现象的科学。我们将简要探讨生命的基本单位——细胞，以及细胞内复杂的生化反应网络。从单细胞生物到多细胞生物，生命的演化是一个不断适应和进化的过程。DNA作为遗传信息的载体，其复制和传递机制，保证了生命的可延续性。 本书将强调，构成我们身体的每一个原子，几乎都曾在某个遥远的恒星内部经历过炽热的熔炼，最终在超新星爆发中被播撒到宇宙尘埃之中。我们，确实是“星尘”的后代。理解宇宙的粒子、力、时空和演化，就是在追溯我们自身存在的根源，理解生命在这个浩瀚宇宙中的独特地位。 结语：永无止境的探索 《宇宙的构造：粒子、力与时空的奥秘》仅仅是对宇宙浩瀚图景的一次浅尝辄止的描绘。物理学、化学、生物学，以及其他众多学科，都在不断地探索着物质世界的深层奥秘。从标准模型的完善，到暗物质、暗能量的谜团，再到对宇宙起源和终极命运的追问，人类的求知之路永无止境。 本书希望能激发您对宇宙的好奇心，鼓励您继续深入探索，用科学的视角去理解我们所处的世界。宇宙，是一个充满奇迹和未解之谜的巨大宝库，而我们，则是这个宝库中最具探索精神的居民。每一次对自然的深入理解，都是对我们自身存在的一次更深刻的认知。

评分☆☆☆☆☆

一本关于“分子”的书，对我而言，是一扇通往生命奥秘的窗户。我一直坚信，生命活动的本质，归根结底是无数分子协同作用的结果。从DNA的复制到蛋白质的合成，从细胞膜的通透性到神经信号的传递，每一个生命过程都离不开特定分子的精确调控。我希望这本书能够详细阐述DNA的分子结构，以及它如何以一种惊人的精度储存和复制遗传信息。我也期待着书中能够深入探讨蛋白质的折叠机制，以及错误的折叠是如何导致疾病的，比如阿尔茨海默病和帕金森病。此外，酶作为生命活动中的关键催化剂，它们的分子设计和催化机理也让我非常着迷。我希望这本书能够解释酶是如何通过活性位点与底物结合，加速化学反应的，并且了解它们在代谢通路中的重要作用。我也对免疫系统的分子基础很感兴趣，比如抗原识别、抗体结合以及细胞因子的信号传递，这些都是高度复杂的分子事件。这本书能否将这些复杂的生物化学过程，用清晰易懂的语言呈现出来，让我能够更好地理解生命的奇迹。我希望它能提供一个宏观的视角，将各个学科的知识融会贯通，从分子的角度解释生命的起源、演化和运作。

评分☆☆☆☆☆

“分子”这个词，总能勾起我对化学世界的无限遐想。我一直对化学反应的神奇力量感到惊叹，那些看不见的原子和分子是如何重组，创造出新的物质，改变着世界的面貌。我希望在这本书中能够找到关于化学键形成的详细解释，理解不同化学键的强度和性质，以及它们如何决定分子的稳定性。我也对化学反应的能量学非常感兴趣，比如反应是吸热还是放热，以及活化能的概念，它又是如何影响反应速率的。我特别想了解，书中是否会介绍一些具有代表性的化学反应，比如氧化还原反应、酸碱反应，以及它们在自然界和工业生产中的应用。例如，光合作用，一个多么神奇的反应，植物如何利用光能将二氧化碳和水转化为有机物，这其中涉及到复杂的分子机制。再比如，燃烧，一个释放巨大能量的反应，它的分子层面的过程又是怎样的？我希望这本书能够引导我理解这些化学反应的内在逻辑，而不是仅仅停留在表面的化学方程式。如果书中能包含一些关于催化剂的介绍，那就更好了。催化剂在现代化学工业中扮演着至关重要的角色，了解它们如何提高反应速率，降低反应能耗，非常有意义。

评分☆☆☆☆☆

“分子”这个词，对我来说，意味着一种更加精妙的视角去看待世界。我一直认为，那些我们习以为常的宏观现象，背后都隐藏着分子的精巧运作。我希望这本书能够详细解释不同分子之间的相互作用，比如为什么有些分子会相互吸引，而有些会相互排斥。我对于分子间作用力如何影响物质的宏观性质，比如熔点、沸点、黏度等，充满了好奇。例如，为什么固体有固定的形状和体积，而气体却可以随意扩散？这其中是否与分子之间的距离和相互作用力有关？我也对分子集合体的行为非常感兴趣，比如液晶的形成，它既有固体的有序性，又有液体的流动性，这种奇特的性质是如何产生的？我希望书中能够穿插一些关于分子模拟和计算化学的内容，让我们了解如何通过计算机来预测分子的性质和行为。我期待着这本书能够提供一个更加微观的视角，让我能够从根本上理解物质世界的运行规律。

评分☆☆☆☆☆

读到“分子”这个词，我的思绪便不由自主地飘向了那些曾经让我着迷的物理和化学课本。我一直认为，理解分子层面的运作是理解整个自然界运作的关键。如果能有一个清晰的脉络，将那些复杂的理论串联起来，我想那将是一次极其宝贵的学习经历。我希望能在这本书中找到关于原子如何通过共价键、离子键等方式结合形成分子的详细解释，并且理解不同分子之间存在的范德华力、氢键等作用力对物质宏观性质产生的影响。例如，为什么水分子具有如此独特的性质，使得生命得以在地球上孕育？这种解释是否会涉及到水分子的极性以及它与其他分子之间形成的氢键网络？我也会对书中关于有机化学的内容非常感兴趣，毕竟生命本身就是一个巨大的有机分子工厂。我期待着了解碳原子独特的成键能力，如何构建出千变万化的碳链和碳环，进而形成糖类、脂类、蛋白质和核酸等构成生命的基本物质。这本书会不会也提及一些有趣的分子现象，比如布朗运动，那个看似随机的微粒运动，背后却隐藏着分子碰撞的规律。或者，书中是否会分析一些我们日常生活中常见的物质，比如塑料、药物、食物等，从分子的角度去解读它们的结构、性质和用途。我希望这本书能够以一种循序渐进的方式，从最简单的分子模型开始，逐步深入到更复杂、更前沿的分子科学领域，让我能够一步一个脚印地去领略分子的世界。

评分☆☆☆☆☆

“分子”这个主题，对我来说，意味着一种更加精细的观察世界的方式。我一直认为，大千世界的一切，从最坚硬的岩石到最轻盈的空气，最终都可以归结为由无数微小的粒子——分子——组成的集合体。而它们之间的排列、运动和相互作用，决定了我们所感知的世界的方方面面。我渴望在这本书里找到对不同类型分子结构的深入剖析，比如直线型、角型、三角锥型等，以及这些结构是如何影响分子的物理化学性质的，比如极性、沸点、溶解度等等。同时，我也希望这本书能够涵盖一些关于分子识别和自组装的精彩内容。比如，病毒如何精确地识别并侵入宿主细胞，或者细胞如何利用分子信号进行精确的通信。自组装的概念，在纳米技术和材料科学领域也扮演着越来越重要的角色，我期待着了解分子是如何在不受外力干预的情况下，自发地形成有序结构。另外，如果书中能有一些关于分子动力学模拟的介绍，那就更好了。通过计算机模拟，我们可以观察到分子在时间维度上的动态变化，这对于理解化学反应的机理和物质的演化过程非常有帮助。我希望这本书能够将那些看似枯燥的化学式和物理定律，转化为生动有趣的分子故事，让我能够真正地“看到”分子的世界，并理解它们在宇宙中的宏大叙事。

评分☆☆☆☆☆

听到“分子”这个词，我脑海中立刻浮现出那些在实验室里进行的精密实验。我一直认为，科学的进步，很大程度上依赖于我们对分子层面的理解和操控。我希望这本书能够带领我领略到分子科学的最新研究进展，比如在材料科学领域，有没有出现什么革命性的新型分子材料？它们具有怎样的独特性质，又将如何改变我们的生活？我对于超分子化学的领域也充满了好奇，比如分子如何通过非共价相互作用形成复杂的超分子结构，以及这些结构在药物递送、传感器和纳米器件等方面的应用。我也对生物传感器的分子原理很感兴趣，它们是如何利用分子之间的特异性识别来实现对特定物质的检测？我希望这本书能够介绍一些前沿的分子技术，比如DNA测序、基因编辑，以及它们在生命科学研究和医疗领域的巨大潜力。我还想了解，分子成像技术的发展，我们如何能够“看到”细胞内部的分子活动，这对于理解疾病的发生发展机制具有怎样的意义？我希望这本书能够以一种非常前沿的视角，展现分子科学的无限可能，以及它如何不断推动人类文明的进步。

评分☆☆☆☆☆

一本关于“分子”的书，对我而言，是一场关于基本构成元素的探索之旅。我总是对那些构成我们世界最基础的单位充满好奇，它们是如何组合、如何运动、如何相互作用，最终造就了我们所见的这一切。我猜想这本书会带领我进行一场深入的微观之旅，去探索那些肉眼看不见的原子世界，了解它们如何通过化学键连接，形成复杂的分子结构，进而构筑起生命和物质的基石。我期待着作者能够用生动形象的语言，将抽象的科学概念变得易于理解，就像是一位经验丰富的向导，引领我在分子王国中自由漫步。也许会提到DNA，这个承载着生命密码的神奇分子，它的双螺旋结构又是如何巧妙地储存和传递遗传信息。又或者会深入到蛋白质的世界，了解它们作为生命活动的执行者，是如何折叠成特定的三维形状，完成酶促反应、信号传递、结构支撑等一系列复杂的功能。我还好奇，这本书是否会触及到材料科学的领域，探讨新型分子材料的研发，比如那些具有超强韧性、导电性或光学特性的材料，它们又将如何改变我们的生活。总而言之，这本书在我心中已经勾勒出一幅充满未知与探索的画卷，我迫不及待地想要翻开它，去揭开分子的神秘面纱，感受科学的魅力。

评分☆☆☆☆☆

“分子”这个词，在我听来，就像是打开了通往微观宇宙的大门。我一直对那些肉眼看不见但又无处不在的微小粒子充满了敬畏，它们构成了我们所 seen 的一切。我希望这本书能够以一种非常直观的方式，解释分子的构成和基本性质。比如，原子的种类有多少，它们如何排列组合形成不同的分子，以及不同分子之间的相互作用力又有多大的差异。我非常期待书中能够用生动形象的比喻，来解释那些抽象的科学概念。比如，将化学键比作分子之间的“连接线”，将范德华力比作微弱的“吸引力”，将氢键比作更加牢固的“拉扯”。我也希望书中能够涵盖一些关于分子尺度的测量和观测技术，比如通过光谱学、衍射等方法，我们是如何获得分子的结构信息。如果书中能穿插一些有趣的分子故事，比如某个著名分子的发现历程，或者某个分子在历史事件中扮演的角色，那将更具吸引力。我希望这本书能够点燃我对分子科学的兴趣，让我不仅仅是记住那些概念，更能理解它们背后的逻辑和意义。

评分☆☆☆☆☆

读到“分子”这个主题，我的脑海中便涌现出无数关于自然界的神奇现象。我一直相信，理解了分子的运作，就能理解世界的本源。我希望这本书能够带领我深入探索生命体的分子基础，比如细胞膜是如何工作的，它如何选择性地允许物质进出细胞。我也对能量如何在细胞内传递的分子机制感到好奇，比如ATP是如何储存和释放能量的。这本书是否会讲解一些重要的生物分子，比如核酸、蛋白质、糖类和脂类，它们的结构和功能又是怎样的？我特别想了解，DNA的双螺旋结构是如何如此巧妙地储存如此庞大的遗传信息，以及RNA在蛋白质合成过程中所扮演的关键角色。我还希望书中能够提及一些有趣的分子现象，比如荧光、磷光，它们又是如何产生的？以及它们在生物成像和医学诊断中的应用。我期待着这本书能够以一种深入浅出的方式，揭示分子世界的奥秘，让我能够更深刻地理解生命的复杂性与精妙之处。

评分☆☆☆☆☆

一本关于“分子”的书，听到这个名字，我脑海里立刻涌现出无数奇妙的景象。我总是对那些构成我们世界最基本单元的事物充满好奇，它们是如何组合、如何运动、如何相互作用，最终造就了我们所见的这一切。从宏观到微观，从星辰大海到细胞内部，分子扮演着至关重要的角色。我猜想这本书会带领我进行一场深入的微观之旅，去探索那些肉眼看不见的原子世界，了解它们如何通过化学键连接，形成复杂的分子结构，进而构筑起生命和物质的基石。我期待着作者能够用生动形象的语言，将抽象的科学概念变得易于理解，就像是一位经验丰富的向导，引领我在分子王国中自由漫步。也许会提到DNA，这个承载着生命密码的神奇分子，它的双螺旋结构又是如何巧妙地储存和传递遗传信息。又或者会深入到蛋白质的世界，了解它们作为生命活动的执行者，是如何折叠成特定的三维形状，完成酶促反应、信号传递、结构支撑等一系列复杂的功能。我还好奇，这本书是否会触及到材料科学的领域，探讨新型分子材料的研发，比如那些具有超强韧性、导电性或光学特性的材料，它们又将如何改变我们的生活。总而言之，这本书在我心中已经勾勒出一幅充满未知与探索的画卷，我迫不及待地想要翻开它，去揭开分子的神秘面纱，感受科学的魅力。