揭示宇宙奧秘的13個常數

前言

在人類對宇宙的認識過程中，數字是最基本也是最根本的內容。在我們每個人牙牙學語的時候，數字也是我們最先用手指比劃出的語言之一。數字如此簡單，只有從O到9十個字符，但又如此復雜，仿佛其中蘊涵著整個紛繁的宇宙；數字如此明了，一就是一，二就是二，卻又如此神秘．似乎一不只是一，二也不只是二。這大概就是數字的神奇與美妙之處吧。    本書作者正是有感于數字之美，才決定寫作這么一本關于基礎常數的書，其中選取的常數涉及物理學、化學、天文學等各個學科。為面向更多讀者，作者盡可能采用簡潔易懂的語言，深入淺出地將這些神奇數字及它們背后的故事一一呈現(xiàn)在讀者面前。在講述的過程中，作者不但結合了許多親身經歷，更不時穿插音樂、繪畫、詩歌等內容，在嚴謹的科學論述中加入了不少輕松的文藝氣息。    作為一位資深搖滾樂迷，我在翻譯一本科普圖書時，卻能頻頻遇到吉姆·莫里森、布魯斯·斯普林斯廷這些耳熟能詳的名字，不能不說是件令人興奮的事情。同時，這也改變了我對于傳統(tǒng)科普讀物的既定印象，科學狂人的形象一下子變得不那么冷冰冰，而開始有了溫度。當今時代，不管是中國還是外國，似乎都有一種趨勢，各行各業(yè)的人都在試圖打破自己的藩籬，向陌生的領域尋找靈感。此類例子多不勝舉，建筑師扎哈·哈迪德從生物化學找來新的建筑機理，作家王朔從天體物理學找來新的敘述方式，電視劇以《宇宙大爆炸》命名講述科學狂人的情感生活，如此等等。知識界也紛紛撰文批評專才教育，而提倡新的通才教育。人們越來越不愿意做毫無文藝細胞的讀書匠，或是毫無邏輯能力和科學素養(yǎng)的夢想家。    科學、藝術、生活，這些都是擺在三生有幸的我們面前的盛宴，作者并沒有忽視其中任何一項?？茖W自不必說，通過13個可以說是精彩絕倫的數字，整個宇宙的根基便浮現(xiàn)在了我們面前；而在各種藝術之中．作者似乎尤其偏愛詩歌，因此相關的描述也最多；在生活方面，除了穿插許多親身經歷以外，作者對科學家背后的情感和紛爭也著墨甚多，為我們呈現(xiàn)出了偉大的科學家們各種有趣的故事和感人的情懷。    所有這些內容，至少讓我這個譯者受益匪淺，希望也能給廣大讀者帶來啟迪。很榮幸能擔任此書的翻譯工作，感謝圖靈教育的傅志紅老師給了我這個機會。翻譯中難免有不盡如人意之處，望大家給予批評指正。

內容概要

　　作者以定義宇宙的13個數字為線索，梳理了人類探尋這些數字的歷史過程以及這些數字的物理學、化學或天文學意義。在敘述過程中，作者夾雜了個人經歷、詩歌、音樂等元素，娓娓道來，使得《揭示宇宙奧秘的13個常數》成為一本科學與人文并重的科普讀物，適合對科學感興趣的讀者。

作者簡介

James D. Stein，耶魯大學學士，加利福尼亞大學伯克利分校博士，現(xiàn)為加利福尼亞州立大學長灘校區(qū)的數學教授。著有：《數學如何解釋世界》（How Math Explains the World）、《正確的決策》（The Right Decision）以及《數學如何幫助你的生活》（How Math Can Save Your Life）等。

書籍目錄

目　錄?
第1章　萬有引力常數　1
第2章　光速　17
第3章　理想氣體常數　33
第4章　絕對零度　47
第5章　阿伏伽德羅常數　63
第6章　庫侖常數　77
第7章　波茲曼常數　93
第8章　普朗克常數　115
第9章　史瓦西半徑　131
第10章　氫聚變的效率　149
第11章　錢德拉塞卡極限　167
第12章　哈勃常數　185
第13章　歐米伽　207
CODATA注釋　229

章節(jié)摘錄

版權頁：   但是牛頓生于1642年，這中間還有一大段的空白。就我們所知，有一點似乎很清楚，牛頓并未像音樂家莫扎特或數學家高斯一類的天才那樣在年少時期便展露出偉人的鋒芒。母親對他的期望是讓他成為一個農民。幸好牛頓對于農事毫無興趣，雖然母親的態(tài)度十分堅決，但最終在牛頓所就讀學校的校長（似乎是當時唯一看到牛頓潛力的人）和他叔叔的聯(lián)合勸說下，才答應了把牛頓送去劍橋大學的三一學院讀書。1661年，牛頓順利進入了他的“安全學校”。這無疑是歷史上最成功的B計劃之一。 牛頓在學院度過的早期時光也并沒有被他自己或同代人很好地記錄下來。他在日記中記錄了一些幸事（“去灑館兩次”）以及衰事（“打牌輸掉兩次”），但其中并沒有絲毫天才破土而出的訊息。情況在1664年峰回路轉，在當年“流水賬”式的日記本中，牛頓記下了非常嚴肅認真的數學研究。在此之前，牛頓的數學知識似乎只有如今高中二年級學生的水平。牛頓當時的算術學不錯，但他在代數學、幾何學和三角學方面則有所欠缺。假如以他當時的水平去參加sAT入學考試的話，恐怕也拿不到什么好成績。牛頓是通過購買或借閱各種最前沿的數學書籍跟上了學習的進度。從奧特雷德的著作《數學之鑰》中，他學習到代數學的強大和靈活性，這為他日后提出二項式定理奠定了基礎。他也從沃利斯的《數學文集》中汲取養(yǎng)分，最終發(fā)展出他在數學領域的標志性成就——無窮小微積分。而通過閱讀斯霍滕翻成拉丁語的笛卡兒的《幾何學》，牛頓彌補了自己在幾何學方面的缺陷。 他應該是在1665年拿到學士學位，那一年英國爆發(fā)了最后一次大規(guī)模的黑死病疫情。由于人口密集，衛(wèi)生條件差，疫情廣為蔓延。從一些側面也可以印證疫情的嚴重性，查理二世國王的宮廷從倫敦撤離到了牛津郡，劍橋大學也關閉了。于是牛頓返回他位于烏爾索普的家鄉(xiāng)，在那里度過了一年半的時光，“專心研習數學與哲學”。就是在這段時間，他重塑了整個世界。 萬有引力定律的發(fā)展 牛頓在數學領域有著突出的貢獻，但最令他名垂千古的仍是其對于科學的貢獻。因為科學進步才是引領人類前進的主要動力。雖然牛頓在光學領域作出了重大貢獻，但他能獲得如此地位的主要原因，首先歸功于他在力學和萬有引力方面所做的工作，其次則是他發(fā)展出的理論及實驗的科學方法。 對一條科學理論的首次闡釋幾乎都不是最簡單的版本。像牛頓這樣的革新者通常并不關心自己所說的是否能被普羅大眾所理解，他們更感興趣的是要讓同行接受其觀點，然后以此為基礎搭建理論的大廈。牛頓的《自然哲學之數學原理》便是如此。這本書通常簡稱為《原理》，我會偶爾拿來翻一翻，也曾下決心等退休之后好好讀一讀（不過它還在尚未完成的列表中）?！对怼返娘L格仿照了標準的幾何學教材，公理、定理、前提條件、證明，條分縷析，而許多結論實際上也是幾何學的。這一點并不意外，因為這本書的主要成就之一就是為開普勒三大定律的解釋提供了依據（其中一部分就是牛頓對萬有引力定律的論述），而這三條定律全部都是幾何學的。開普勒第一定律是指行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓的，太陽處在橢圓的一個焦點上。開普勒第二定律是指太陽中心和行星中心的連線在相等的時間內掃過的面積相等。開普勒第三定律是指各行星繞太陽公轉周期的平方和它們的橢圓軌道的半長軸的立方成正比。 這些定律不只是一位優(yōu)秀的幾何學者通過某些前提所推出的結論，它們都有經驗基礎，是基于第谷·布拉赫辛苦積累的數據，經過長期的數據收集和模型擬合才得出的。第谷是一位對天文學感興趣的丹麥貴族，他很欣賞開普勒的早期工作，于是邀請開普勒來到他位于布拉格剛近的住所，當時他正在那里建造一座新的天文臺。于是，開普勒就成為了第谷的思想傳人。 當時，哥白尼革命漸成氣候，開普勒嘗試將第谷的那些寶貴數據與哥白尼的太陽系模型結合起來，后者認為行星是沿著均勻的圓形軌道圍繞太陽運動的。開普勒最初設想的行星圓形軌道模型還引入了五個正多面體——正四面體、立方體、正八面體、正十二面體以及正二十面體。 無論如何，開普勒是打算把手頭的數據塞進圓形軌道模型之中的。值得慶幸的是，第谷當時剛剛獲得了十分準確的火星觀測記錄，記錄顯示出火星的軌道明顯不是圓形。要是當時第谷剛剛完成觀測的不是火星而是金星，而金星的軌道幾乎就是一個完美的圓，那么開普勒何時能發(fā)現(xiàn)第一定律或者最終能否發(fā)現(xiàn)第一定律，可能就要打上一個問號了。 第一定律的發(fā)現(xiàn)體現(xiàn)出開普勒十分嚴謹的科學態(tài)度，而第二和第三定律的發(fā)現(xiàn)則憑借的是他過人的數學能力。計算第二定律中掃過區(qū)域的面積已經大大超出了基礎歐幾里得幾何學的能力，同時，找出第三定律中所蘊涵的復雜關系也要求具備相當的數學天賦。盡管任務艱巨，開普勒仍投入了數年時間來構建和檢驗其第二和第三定律。在這個過程中，開普勒遭遇了眾多個人及政治上的變故，他的妻子和最愛的一個兒子都因病離開了人世，又由于拒絕皈依天主教，他可以謀生的途徑也受到限制。此外，他的母親遭到施行巫術的指控，他不得不為此事奔波，進行辯護。在當時，此項指控是會導致酷刑致死的。不過，這項指控被證明是出于傳言。（這并不意外，因為據我所知，不論是當年還是現(xiàn)在，貨真價實的巫術案件并不多見。）最終，開普勒幫助母親證明了清白。

媒體關注與評論

確立宇宙的諸個數字作者：Linda P. Rothschild譯者：程璽宇宙之數指的是那些與宇宙的物理法則內在關聯(lián)的諸個常量。并非所有與自然界相關的數字都符合這里所說的“宇宙”概念。比如：作為現(xiàn)代十進制數字體系基礎的數字10，它來自于人類手指的數量。一周七天則是近乎武斷的選擇，盡管自圣經時代便已采用。而一年365天，則確實反映了一個宇宙中的現(xiàn)實：地球圍繞太陽公轉一周所需的大致天數。然而，這一數字并沒有一個與之相關的宇宙物理法則，僅僅是一種既定事實，它只代表了我們所身處的地球的即時狀況，以及地球與其恒星——太陽之間的關系。至于什么才是宇宙數字，我們只要想一下光就明白了。數十年來，當學生們了解到光的速度是186000英里/秒（以及人類使用光年——光運行一年的距離來衡量宇宙間的距離）時，無不為之驚奇和欣喜?！队钪嬷當怠芬粫闶峭ㄟ^對十幾種宇宙數字的討論，包括對于和這些數字相關的實驗及科學家的介紹，力圖為讀者帶來閱讀的快樂以及啟發(fā)。這是一本講述科學歷史的書籍，但作者并未按時間順序進行編寫，而是將其分為若干章節(jié)，每一章對應一個特定的宇宙問題或現(xiàn)象。作者James D. Stein是一位數學教授，他本人的研究領域與本書內容有不小的距離。Stein試圖引領讀者一起探索與這些“宇宙數字”發(fā)現(xiàn)過程相關的歷史實驗，并搭配有關科學家的奇聞異事。比如，從書中我們會了解到，17世紀的天文學家開普勒不僅發(fā)現(xiàn)了行星的運行定律，此外，他還贏得了一場他母親被控施行巫術的官司。作者采取輕松的筆調，引人入勝的文字，為讀者呈現(xiàn)出美好的探索發(fā)現(xiàn)的精神。但這也并沒有妨礙作者提供與內容相關的詳細的數學公式，以及精準的文字描述，有時這些描述更以一種簡明扼要的方式呈現(xiàn)出來。理科不好的讀者也不必因此卻步。偶爾一兩頁充斥著等式的頁面，看似恐怖，但即使略過直接看下一頁也不會喪失多少閱讀的連貫性。（即使同樣作為數學家的本人，也一樣會忍不住跳過其中的幾個等式。）另外，作者經常會在嚴肅的科學論述中，加入妙趣橫生的比喻，例如，“化學反應就是電子愉悅的旋轉，從一個原子舞伴處移動至另外一個原子舞伴處…”。其中的有些比喻可能會稍顯牽強，比如他將天上的星星比作好萊塢明星。但這些做法也都是為了增加閱讀的趣味性。對于《宇宙之數》一書中所探討的有些現(xiàn)象，比如氣體的壓強、體積和溫度之間的關系，只要是受過基本教育的讀者就會有所了解。另外一些則可能相對比較陌生，例如，人們

編輯推薦

萬有引力常數、光速、理想氣體常數、絕對零度、阿伏加德羅常數、庫侖常數、波茲曼常數、普朗克常數、史瓦希半徑、氫聚變的效率、錢德拉塞卡極限、哈勃常數、歐米伽……這13個數字定義了我們所在宇宙的命運作者通過這13個數字，帶你一探自己所在宇宙的奧秘，它何以如此又將何去何從通過這13個數字你也可以了解人類探索宇宙奧秘的歷程，眾多人的犧牲與收獲?！?/pre>





圖書封面



圖書標簽Tags
無




評論、評分、閱讀與下載



還沒讀過(96)
勉強可看(695)
一般般(118)
內容豐富(4917)
強力推薦(403)


 


    揭示宇宙奧秘的13個常數 PDF格式下載