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“冀书共赏”书评比赛入围作品展示:一趟科学世界的人文精神旅行

评《中微子》

2020-07-03 17:58 编辑: 陈涛

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在第二十五个“世界读书日”来临之际,集团公司组织开展的“冀书共赏”书评比赛活动经过初评、复评,共有30篇优秀文章脱颖而出,进入微信平台展示评比环节。

本次书评比赛得到了集团公司广大编发人员的热情响应和积极参与。经过层层选拔,集团公司共收到各单位推荐的书评近200篇,这些书评围绕冀版图书展开书写,体现了作者对于图书的独到见解与剖析。

自4月17日起,这30篇入选书评会陆续在本微信平台集中展示,接受广大读者的评判,并将根据评审组评审成绩和各入围作品浏览量,最终评出一、二、三等奖和优秀奖。

入围书评赏析

一趟科学世界的人文精神旅行

——评《中微子》

文/胡占杰 河北科学技术出版社

20世纪20~30年代,物理学家们在研究放射性元素时发现有一部分能量“失踪”了,具体来说就是在研究β衰变时(原子核中的中子发生衰变,变成一个质子和一个电子)发现衰变前后能量不等,能量损失了一部分。由于一部分能量莫名其妙地“失踪”,这引起了科学家们的恐慌,人们甚至开始对能量守恒定律产生怀疑,难道支撑物理大厦的这一基本定律会就此崩塌?

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书名:中微子

作者:张端明

出版单位:河北科学技术出版社

出版时间:2019年1月

定价:45.00元

科学家们想尽各种办法也找不到“失踪”的能量哪里去了。在这个紧要关头,1930年12月,奥地利物理学家泡利提出了一个假说,他认为:在放射性元素β衰变过程中,除了释放出电子之外,同时还有另一种人们所不认识的新粒子“盗窃”带走了一部分能量,因此出现了能量亏损。由于在这个过程中质量没什么损失,电荷数也没有变化,因此,泡利认为这种粒子静止质量为零、不带电。泡利的假说很快得到了美籍意大利著名科学家费米的支持,人们好像找到了救命稻草,这才大大地松了一口气。由于是中性不带电的质量为零的微小粒子,因此,科学家们将这种粒子命名为“中微子”。

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中子衰变成质子伴随β射线和中微子的释放

既然认定了它的存在,那接下来的工作,就是抓紧把这个能量“盗贼”找出来,为能量守恒定律平反。但让人没想到的是,为找到这个“盗贼”,科学家们想尽各种办法,已经20多年过去了依然毫无进展。

在这20多年的时间里,泡利假设的这个能量“盗贼”是否存在,越来越被人们怀疑 。直到1956年6月15日,在经过长达26年的等待后,美国科学家雷尼斯和柯万最终确认了中微子的存在。中微子的发现不仅让自然界最基本的能量守恒定律安然无恙,令人惊喜的是,它还揭示了宇宙中暗藏的惊天秘密。

我们从中学起就知道,宇宙中存在着电磁力和万有引力。学过了原子核物理后我们又知道了强核力,强核力又称强相互作用。强相互作用将原子核中的质子和中子紧紧结合在一起。而宇宙中还存在着第四种力,这第四种力就是弱相互作用,又称弱核力。正是由于科学家们对中微子的深入研究,弱核力才呈现在了世人面前,可以说,通过中微子人们发现了隐藏在宇宙最深处的秘密。

为什么这么说呢?科学家们研究发现,在亚原子粒子,也就是原子内部的粒子比如中子的放射性衰变,就是由弱相互作用引起的,在这个过程中,产生带电的质子和电子,也就是说,电磁力与弱相互作用本质上是一回事,这就是弱电统一理论。

太阳之所以发光放热,是因为太阳内部的氢原子发生核聚变产生了极高的温度,而太阳内部核聚变的启动也是由于弱相互作用引起的。而所有的这些弱相互作用都离不开中微子的参与。到了这里你就会明白,没有中微子的参与,太阳光就不会普照大地,我们现在看到的万紫千红的大自然就不会存在。可以看到小小的中微子在宇宙中有多么重要了吧。

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有中微子参与的太阳热核反应

事情还远远没有结束。一直以来物理学界有一条定律,称之为宇称守恒。宇称守恒,通俗讲就是,在宇宙中,对称现象普遍存在。正如力有作用力和反作用力,电有正电和负电,磁铁有南极和北极,还有我们日常生活中的左右对称,自己照镜子时的镜像对称等。可到了20世纪50年代,人们发现了一种粒子衰变时并不遵从宇称守恒定律,科学家们称之为:宇称不守恒。而提出宇称不守恒的科学家正是华裔科学家杨振宁和李政道,他们也因此获得了1957年的诺贝尔物理学奖。

宇称不守恒一经发现便轰动整个学术界,人们认为这是在物理学中发现的一个全新领域。人们溯本求源,发现中微子就是宇称不守恒的根源之一。科学家们发现在自然界中,只存在左旋中微子,不存在右旋中微子,凡是与中微子有关的现象宇称均不守恒。就连提出中微子假说的科学家泡利也调侃道:“我不相信上帝竟然会是一个左撇子!”看来,他竟不幸言中了。

实际上,大自然经常会给予我们对左或右的偏爱的例子。我们的心脏不是位于偏左侧么?接下来你就会看到宇称不守恒对我们存在的宇宙有多么的重要。

大家都知道,我们的世界是由物质组成的,包括我们人类本身也是由物质组成的,科学家们现在还发现宇宙中还存在反物质世界,物质遇到反物质就会“同归于尽”,并最终转化成能量。幸运的是,正是由于在极早期的宇宙大爆炸瞬间产生的物质粒子与反物质粒子在数量上的不对称,我们的宇宙,包括所有的星系、太阳、地球,也包括我们自己,才由于这个不对称而产生。而这个不对称产生正是与中微子密切相关。

从上面的讲述我们可以看到,小到基本粒子,大到天体恒星,在宇宙中,中微子的作用无处不在。实际上,科学家们经过计算发现,太阳内部核反应产生大量的中微子,每秒钟通过我们眼睛的中微子就数以十亿计。每秒钟会有1000万亿个来自太阳的中微子穿过每个人的身体,甚至在晚上,当你进入梦乡时,太阳产生的中微子会同样多地从地球的另一边穿过地球再穿过你的身体。

也许你很好奇,中微子无处不在,那为何人们还迟迟找不到它们呢?原来呀,中微子不带电,科学家们就不能像发现电子那样用电极偏离法找到它们的运动轨迹;又由于中微子的弱相互作用,它们不与任何其他物质产生吸引,更不会产生苹果掉地上那样的万有引力;又由于它们极其微小,它们小到在原子内部可以忽略不计,就像是在浩渺无垠的太阳系中放置了一个乒乓球一样。到了这里你就明白了,中微子有这样一个极其独特的本领:这就是它不论穿越地球还是太阳等简直就像旷野行军,如入无人之境,没有任何阻碍。人们估算,它穿过1000亿个地球,才可能跟其中的原子核碰撞一次。假如宇宙全部由实心铅所构成,它们从宇宙的这一头进去,从另一头出来,也至多不过有5%的机会被“挡住”。无怪乎人们赐予它们一个佳号:幽灵粒子。

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了无踪影的中微子

人们对这种宇宙小幽灵的好奇甚至超出了科学界。中微子不仅是科学家们日思夜想数十年如一日孜孜以求的探索目标,甚至它们还成了诗人的歌咏对象。美国小说家约翰•阿普代克在《宇宙的时刻》中写到:

中微子啊多么小,

无电荷来无质量,

完全不受谁影响。

对它们

地球就像是个大笨球,

穿过它犹如散步,

像仆人来往客厅,

如日光透过玻璃。

从这首诗歌中我们可以感受到诗人对大自然的热爱,对中微子的迷恋。实际上,河北科学技术出版社出版的原创科普图书《中微子》的作者张端明教授在书中借用约翰•阿普代克的诗歌正是作者与诗人隔时空的共鸣,是张端明教授的心里映照。

在《中微子》这本书中,张教授不但将中微子的探索发现历程娓娓道来,而且热情讴歌了科学家们大无畏的科学探索精神和蕴含在他们探索征程中充满智慧的科学思想。读完本书,读者就像穿越时空,从极微观世界到极大宏观宇宙,浏览领略无数引人入胜的迷人风光,感受人类睿智的灵泉活水,处处陶醉在科学奇葩的淡淡幽香中,时时沐浴在人类探索宇宙中所表现的无所畏惧、百折不挠的大无畏精神的光辉中。河北科学技术出版社出版的《中微子》一书填补了我国这一领域原创图书的空白,是一本难得的科普佳作。

作者简介

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胡占杰,河北科学技术出版社科普编辑室主任,编审。策划、组织、责编了大批社会效益、经济效益俱佳的图书。获得了包括“第二届中国出版政府奖提名奖”(2项)“第二届‘三个一百’原创图书工程奖” “第十二届中国图书奖” 等国家级图书奖和大批省级图书奖。

评选规则

1

展示阶段: 每篇展示稿件记录从刊登之日起7日内的浏览量;

2

终评阶段: 文章展示结束后,综合评审组评审成绩和各入围作品浏览量,评出一、二、三等奖和优秀奖。评选结果在集团公司官微等平台发布。

奖项设置

本次比赛将最终评出:一等奖2名、二等奖6名、三等奖10名、优秀奖12名。 获奖者将获得荣誉证书和相应的奖品。

来源:河北出版传媒

河青新闻网编辑邹畅|频道主编耿硕|监制李默涵