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【牛津通識課10】元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表
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【牛津通識課10】元素週期表:複雜宇宙的簡潔圖表
The Periodic Table: A Very Short Introduction

分類: 自然科普
書號: SO0010
作者: 艾瑞克‧希瑞
原文作者: Eric R. Scerri
譯者: 胡訢諄
出版社: 日出
書系: 牛津通識課
出版日期: 2023-05-08
語言:繁體中文       ISBN: 9786267261385
規格: 14.8 cm * 20.9 cm / 平裝 / 黑色
頁數: 208 頁   
定價: 380
關鍵字: 元素 化學 量子力學
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內容簡介
什麼是元素週期表?
這份最廣為人知的科學圖表從何而來?
表上的元素是如何發現?怎麼命名?什麼樣子?
這些排列又代表什麼?
週期表問世後,百年來出現了上千種形式,
包括螺旋、同心圓、樹狀等等,
為什麼這麼多種?是否有最理想的版本?
關於元素,又有哪些最新發現?
 
打開牛津大學出版社最受歡迎通識讀本,
用最簡明的方式了解科學史上最重要的圖表。
 
  元素週期表,
  是所有人最熟悉的一張科學圖表,
  它是化學研究的核心,也是人類掌握化學知識的重要工具。
  週期表不僅幫助科學家不斷發現新元素,
  使元素得到合理的分類,奠定了近代原子理論的重要基礎,
  也讓我們得以預測元素的化學與物理性質,
  以及可能的結合方式,成為現代各種科技突破的關鍵指引。
 
  這張影響人類科學進展的重要圖表從何而來?
  表上這些元素是怎麼被發現的?它們是什麼樣子?
  科學家是如何找到元素之間存在的規律性與週期性?
  什麼決定了元素在表上的順序?
  哪些新技術被用來尋找空缺的元素?
  相對論與量子力學又在哪些層面上影響週期系統?
 
  本書簡要介紹元素的發現與分類、週期系統的建立與演變,
  以及相關的重要科學家與軼事,
  並收錄了包括1871年門得列夫發表的第一版等多種具代表性的週期表版本,
  也討論一百五十多年來出現了近千種週期表,是否有最理想的版本?
 
  透過本書,
  你將全面認識週期表的重要性,
  了解週期表不僅是枯燥的背誦,
  還蘊藏了豐富的價值與無限的可能性。
 
  【你是知識控嗎?關於牛津通識課】
  用最簡明直白的方式,了解現代人最需要知道的大問題。
 
  牛津通識課(Very Short Introductions,簡稱VSI)是英國牛津大學出版社(Oxford University Press)的系列叢書,秉持「為所有讀者提供一個可讀性強且包羅萬千的工具書圖書館」的信念,於1995年首次推出,多年來已出版近700本讀物,內容涉及歷史、神學、藝術、哲學、文學、醫學、自然科學、政治等數十多種領域。每一本書對應一個主題,由該領域公認的專家撰寫,篇幅簡潔精煉,並提供進一步深度閱讀的建議,確保讀者讀完後能建立該主題的專業級知識框架。
 
好評推薦
 
  自門得列夫發表週期表後,一百五十多年來有許多人撰文介紹化學領域中最具代表性的系統。然而,唯有艾瑞克‧希瑞能以如此簡明扼要的方式,介紹元素週期表的來源、意義與最新發展。──菲力普•鮑爾(Philip Ball),《自然》(Nature)雜誌編輯、英國科普作家
作者簡介
作者簡介
 
艾瑞克‧希瑞 Eric R. Scerri
 
  美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)化學系教授,主要研究領域為量子力學、科學史、科學哲學。於《科學人》(Scientific American)、《美國科學家》(American Scientist)、Cosmos等知名科學期刊上發表上百篇文章,著作包括A Tale of Seven Elements, A Tale of Seven Scientists and A New Philosophy of Science等等。
 
譯者簡介
 
胡訢諄
 
  英國愛丁堡大學翻譯研究所畢業。譯作包括《創傷清潔工:與死屍、腐屋、精神疾病交手,擁抱生命中的混亂失序》、《理想的告別:找尋我們的臨終之路》、《下一個家在何方?驅離,臥底社會學家的居住直擊報告》、《嘉年華的誕生:慶典、舞會、演唱會、運動會如何翻轉全世界》等。
 
  譯作指教:hsinchun.hu@gmail.com
目錄

再版序
第一章 元素
第二章 現代的元素週期表
第三章 原子量、三元素組、普洛特
第四章 邁向元素週期表
第五章 俄羅斯天才:門得列夫
第六章 物理學入侵元素週期表
第七章 電子結構
第八章 量子力學
第九章 現代煉金術:從失蹤的元素到合成的元素
第十章 元素週期表的形式
致謝
延伸閱讀
 
  許多人曾撰文讚嘆元素週期表。這裡列舉幾個例子: 
 
  元素週期表是大自然的羅塞塔石碑(Rosetta stone)。對門外漢而言,那只是一百多個有號碼的格子,每格寫著一兩個字母,以一種奇怪的對稱排列。但是,對化學家而言,元素週期表透露物質的組織原則,也就是化學的組織原則。在根本的層次上,化學的一切都包含在元素週期表中。
 
  當然,這並不是說化學的一切都明顯來自元素週期表。絕非如此。但是元素週期表的結構反應元素的電子結構,因此反應其化學性質與表現。或許更恰當的說法是,化學的一切始於元素週期表。
 
  —魯迪.鮑姆(Rudy Baum),《化工新訊:元素特刊》(C&EN Special Issue on Elements)
 
  天文學家哈洛.沙普利(Harlow Shapley)寫道: 
 
  元素週期表可能是人類迄今構思過,用於彙整知識最簡潔有力的表。元素週期表之於物質的功用,就像地質年代表之於宇宙時間的功用。元素週期表的歷史就是人類在微觀宇宙中征服的故事。
 
  化學歷史學家羅伯特.希克斯(Robert Hicks)在網路播客(Podcast)上說: 
 
  所有科學之中,辨識度最高的圖表大概就是元素週期表。這張表已經變成我們的模範,說明原子和分子自行排列,創造我們所知的物質;在最細微的層次上,世界如何組織。縱觀歷史,元素週期表持續變化,添入新發現的元素,而被駁斥的,不是修正,就是移除。因此,元素週期表就像化學史的倉庫,為當今發展提供模版,亦是展望化學科學的基石……世界最基本的建構圖。
 
  這裡最後一個例子,是以論述「兩種文化」(two cultures)而著名的物理化學家C.P.斯諾(C. P. Snow):
 
  (學習元素週期表時)我頭一次看到,各式各樣、散亂無章的事實被收拾得有條有序。小時候無機化學鍋裡的大雜燴,竟然就在我的眼前自行對號入座—彷彿一座叢林搖身一變成了荷蘭花園。
 
  從上述的引言可知,元素週期表的非凡之處在於既簡潔又通曉,在科學界被視為真正的根本。元素週期表彷彿羅列所有物質的基本構成要件。而且多數人都知道元素週期表, 幾乎所有人,即使僅僅略微接觸過化學,學過的化學知識可能全都忘了,也會記得有那麼一張表。元素週期表幾乎就和水的化學式一樣為人所熟知,而且已經成為藝術家、廣告商,當然還有各類科學家的文化符號。
 
  元素週期表不僅僅是教授與學習化學的工具,它也反映了世界上事物的自然順序,而且就我們所知,甚至是在整個宇宙中的自然順序。元素在週期表上分族,排成直行,如果某個化學家或學生,認識任何一族之中的典型元素,例如鈉,他就會清楚同族元素的性質,例如鉀、銣、銫。
 
  更根本的是,從元素週期表固有的順序,可見原子結構更深層的知識,以及電子基本上在特定殼層與軌域包圍原子核。電子的排列位置回過頭來解釋元素週期表—廣義來說,為何鈉、鉀、銣等元素一開始會分在同一族。但更重要的是,理解元素週期表時,首先必須理解原子的結構知識,而這樣的知識已經運用到許多科學領域,先是於舊的量子理論有所貢獻,接著裨益量子理論更成熟的親戚—量子力學。量子力學這個知識體系持續作為物理學的基礎理論,不僅能夠解釋所有物質的表現,也能解釋各種形式的放射線,例如可見光、X射線、紫外線。
 
  與十九世紀多數的科學發現不同,元素週期表直至二十、二十一世紀,都未被後來的發現推翻。反而是後來的發現,尤其現代物理學,令元素週期表更趨完善,而且排除一些剩餘的異常。但其整體形式與有效程度,用於驗證這個知識系統的力道與深度,始終完好無缺。
 
  檢視元素週期表前,我們先考慮住在裡面的成員—元素。接著我們快速看看現代的元素週期表和某些元素週期表的變體,然後從第三章開始探討其歷史,說明當今的理解如何演變而來。
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