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化學世界‧星際間的化學(簡體書)
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商品簡介

目次

書摘/試閱

  “化學世界”叢書所涉獵的內容從最基本的物質和宇宙的起源。到藥品和食品構成等這類新材料化學在日常生活中的實際運用。
  大衛·E.牛頓博士編著的這本《星際間的化學》縱覽了空間探索及天文化學研究的最新結果,囊括太陽系、行星、彗星、流星及宇宙中已知的其他特征事物。書中生動地描繪了宇宙的創生記事、演化過程和現有組成。
  “化學世界”叢書每冊附有大量黑白圖片和插圖,有著名化學家的生平簡介和主要學術貢獻,是學生、教師的必備書籍,也是那些對化學懷有濃厚興趣的廣大讀者的最佳選擇。
前言
閱讀提示
一 宇宙的誕生
 混沌初開
 冷卻中的宇宙
 粒子衰變
 復合粒子的形成
 之后便有了原子
 這個理論是真的嗎?
 下一步呢?
二 星系際空間化學
 星系際間質的組成
 星云
 星系際間質化學
 研究星系際間質化學特性的工具
前言
閱讀提示
一 宇宙的誕生
 混沌初開
 冷卻中的宇宙
 粒子衰變
 復合粒子的形成
 之后便有了原子
 這個理論是真的嗎?
 下一步呢?
二 星系際空間化學
 星系際間質的組成
 星云
 星系際間質化學
 研究星系際間質化學特性的工具
三 重元素的形成
 恒星的進化
 為恒星分類
 恒星的誕生
 氫向氦的轉化
 氦的燃燒及其他
 更大的恒星=更多的元素
四 內層行星
 研究行星的化學成分
 水星
 金星
 火星
五 外層行星
 外層行星發射任務
 木星
 木星的月亮
 土星
 天王星
 海王星
 冥王星
 柯伊伯帶天體
六 彗星、流星、小行星和月球
 彗星
 流星、流星體和隕星
 小行星
 月球
結語

  大爆炸理論為少量輕元素(氫、氦、鋰,甚至鈹)的原始形成方式提供了令人滿意的解釋。如果宇宙僅包含這些元素,也許我們的故事就可以在這里結束了。但毫無疑問這種想法是荒謬的。地球包含了另外九十多種元素,如硅、氧、碳、鐵、氮、鎂、硫、鎳、磷、鈉和氯,元素如碳、氮和硫存在于星際的介質中。
  “宇宙中重元素形成的機制是什么”這一基本問題已困擾了天文化學家數十年。此處的重元素指原子序數大于4的元素。
  大爆炸理論未能為上述問題的回答開辟前景光明的道路。大爆炸的基本作用是在宇宙中向外散播物質。在這一過程中,質子、中子、氫離子、原子、氦離子以及形成宇宙中早期生命的原子等在強大力量的推動下彼此分離。如今仍有大于99%的宇宙物質向外漂流,這種擴散似乎是永恒的。在這種情況下,這些基本粒子怎么可能聚集形成更加復雜的重元素呢?恒星的進化恒星的誕生基于宇宙的兩個基本特性。第一點,自宇宙誕生起,其各個部分就不完全相同。隨著對宇宙間微波背景各向異性的確證,人們發現宇宙不同部分物質的組成有著微小的差別。在宇宙的一些區域,物質的密度要大于其他一些區域。第二,在萬有引力的作用下,宇宙中任意兩個粒子相互吸引。
  由上,存在兩種相反的力作用于粒子:大爆炸的初始能量所提供的擴散力和萬有引力的吸引力。雖然開始時擴散力遠遠大于萬有引力,但隨著時間的推移,大爆炸所投射出的粒子擴散速度開始下降,擴散力與吸引力漸漸平衡。最終,在宇宙的一些區域中,擴散力降到了可以使萬有引力起有效作用的程度。此時,粒子開始匯聚、結合,形成更大的粒子。由此開始了恒星的形成歷程。
  恒星的進化是一個復雜的過程。隨著宇宙平均溫度的降低,至少在一些區域中,萬有引力的吸引作用大于擴散所引起的向外運動的力量。此時,氫分子的存在成為可能,它們之間相互吸引,以逐漸加快的速度彼此靠攏。在此過程中重力勢能的釋放使得氫氣的溫度升高。最終,氫云(hydrogencloud)溫度的上升引發聚變。聚變是指兩個核子反應生成一個更大的核子的原子能反應。
  此時,一個新的恒星誕生。
  這些聚變導致氫元素轉化為氦元素。在此過程中,4個氫原子結合生成1個氦原子:4H-He。“燃燒”氫元素生成氦的過程所產生的巨大能量使一些物質從新星上逃離。在此恒星中萬有引力和擴散力會保持長時間的平衡,這一時間可能是數千年或數百萬年。有時聚變所釋放的能量是如此巨大以至于超越了恒星內粒子問的萬有引力作用。在這種情況下,星體傾向于在短時間內釋放大量物質,即恒星解體,同時將自身組成物質釋放,使其重新回到星際介質中。
  此時,被釋放的物質中不僅包括恒星的初始組成元素——氫,而且包含在恒星中形成的氦及其他元素。
  在如今的宇宙中,大部分恒星都處于上述生命階段。在每一個這樣的進化過程中,恒星能夠將其現有的物質轉化成能量及新的元素。
  ……P49-51

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