氢的传奇

序言

01混沌初开时：氢与大爆炸

02物质的统一与氢：蒲劳脱假说

威廉.蒲劳脱，1815年

03氢与化学元素光谱：一个瑞士高中教师发现的模式

约翰.雅各布.巴尔默，1885年

04氢原子玻尔模型：原子结构的典范

尼尔斯.玻尔，1913年

05相对论与量子论的邂逅

阿诺德.佐墨菲尔德，1916年

06精细结构常数：小数字有大意义

阿诺德.佐墨菲尔德，1916年

07量子力学的诞生：氢原子解决了“关键问题”

沃纳.海森伯与沃尔夫冈.泡利，19251926年

保罗.迪拉克，1925-1926年

08氢原子：波动力学的助产士

欧文.薛定谔，1926年

09氢原子与迪拉克电子理论

保罗.迪拉克，1928年

10氢核物理学家的指南针：氘的发现

哈罗德.尤里，1932年

11狂妄自大VS.氢原子：质子的磁矩

奥托.斯特恩，1933年

12磁共振法：核磁共振的由来

I.I.拉比，1938年

13新核力的发现：氘核四极矩的发现

诺曼.F.拉姆齐和I.I.拉比，1939年

14大块物质的磁共振

爱德华.M.珀塞尔和费利克斯.布洛赫，1946年

15氢原子挑战迪拉克理论：

量子电动力学成为物理理论的榜样

威利斯.兰姆，1947年

16氢原子预示电子异常

I.I.拉比.约翰.E.内夫与爱德华.B.纳尔逊，1946年

17氢原子探测宇宙

爱德华.M.珀塞尔和哈罗德.尤恩，1951年

18氢脉泽：最精确的时钟

诺曼.F.拉姆齐和丹尼尔.克莱普纳，1960年

19一个基本常数里德伯常数

约翰尼斯.罗伯特.里德伯，1890年

西奥多.W.亨施，1992年

20氘的丰度：对大爆炸宇宙论的考验

戴维.N.施拉姆，1945-1997年

21第一个反原子反氢

22氢的玻色一爱因斯坦凝聚态

塞腾德拉纳斯.玻色，1924年

阿尔伯特.爱因斯坦，1925年

埃里克.A.康奈尔和卡尔.E.韦曼，1995年

丹尼尔.克莱普纳和汤姆.格雷塔克，1998年

23奇异的类氢原子：从理论到技术

结语

注释

致谢

鸣谢

前言

20世纪的文化是以现代科学为基础的文化，21世纪的文化则将是科学精神与人文精神高度融合的文化。这已是学界的共识之一。

秉承我社“记载人类文明，沟通世界文化”的一贯理念，我们组织翻译了这套“外研社.哈佛科学人文译丛”，目的有两个：其一，搭建一个阅读平台，让国际上最高端的科学教育读物能在最短时间内进入中国；其二，在科学与人文的两极之间“执两用中”，寻索那些最能将科学精神与人文精神相融合的优秀图书，并推荐给中国的读者。

“外研社.哈佛科学人文译丛”将涵盖在21世纪人类所无法回避的那些最基本、最重大的问题，诸如生命科学、量子力学、全球气候变暖、宇宙起源、开源软件等等。哈佛大学出版社在世界范围内遴选的这些一流作者，将为中国的读者提供他们在这些命题上的最新思考。而所有这些思考，回答的无非是三个终极问题：我们从哪里来？我们是谁？我们往哪里去？

相信这套丛书将会为我们每个人在面对这些问题时提供新的启示与灵感。

外语教学与研究出版社

2006年12月

　　在人们试图了解错综复杂的自然界时，氢元素不断带给我们新的突破。它是恒星和宇宙的星际空间物质的主要成分，但是在我们地球上，氢的纯净物却很少见。地球的大气层中没有氢。引力能够将氮气和氧气束缚在地球表面，却无法控制这最简单的原子。原子态的氢只是过眼云烟。任何释放到大气层中的氢都会慢慢地穿过地球表面的氮气和氧气到达大气层的上限，然后向地球道别，消失在太阳系甚至更远的地方。具有讽刺意味的是，遍及整个宇宙、含量如此丰富的氢原子在地球上却基本不存在纯净物的形式，然而就是这样的氢原子带给人们无数科学的启迪。　　我们对物质世界的认识，小到最基本的原子，大到宇宙本身，其实都可以由氢原子贯穿起来。在这部氢的传奇里，约翰.里格登向我们展示了氢原子的魅力它最简单也最独特，几百年来一直挑战着科学家们的兴趣和信心。　　从19世纪中轩人们第二次试图解开原子基本成分之谜，到几年前发现玻色-爱因斯坦凝聚态，丛惊人的发现到纷扰的实际利益这是一部跨越百年的传奇故事。【作者简介】　　约翰.里格登，美国华盛顿大学物理学专家。