時(shí)空神話

前言

　　自20世紀(jì)初到現(xiàn)在的1 OO多年里，我們生活的世界發(fā)生了巨大的變化 ，這在很大程度上，應(yīng)歸功于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。過去的短短1 00年時(shí) 間里所產(chǎn)生的知識(shí)量和信息量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了以往幾千年的知識(shí)量和信息量 的總和。科學(xué)技術(shù)促進(jìn)了人類社會(huì)的進(jìn)步，同時(shí)也不斷地改變著我們的認(rèn) 識(shí)結(jié)構(gòu)，開闊了我們的視野，使我們更加理性，更加睿智。 然而，雖然我們認(rèn)識(shí)和改造世界的能力比以往有了很大程度的提高， 但相對于人類有限的知識(shí)，這個(gè)世界還存在著太多的未知，相對于變幻莫 測的大自然，人類還顯得稚嫩和渺小。深邃的宇宙，原始的森林，浩瀚的 沙漠，遠(yuǎn)古的神話，時(shí)空的縫隙，所有這些地方都有我們未知的難解之謎 。 從人類文明的曙光出現(xiàn)，有關(guān)怪物、巨人、食人魔以及巫師的種種傳 說就在地球上流傳開來。史前大洪水的泛濫，諾亞方舟的救贖，超異能力 的傳奇，詭異的通靈術(shù)，亦真亦幻，玄妙無比，然而，這些又到底有什么 科學(xué)依據(jù)? 自古以來，天、地、水、火都在向人類詮釋著大自然運(yùn)行的密碼。地 球世紀(jì)的更替，冰川山河的回環(huán)，海嘯和火山的肆虐，這一切都是大自然 在悄悄向我們講述、傾訴她自己。然而，人類卻一直懵懂無知，直到隱伏 千年的病毒再現(xiàn)，直到駭人聽聞的冰川期重臨。人類應(yīng)該如何應(yīng)對? 在遙遠(yuǎn)的太空中，星光閃耀，是否人類也能在那無際的天空遨游?是否 那些璀璨的星球上也存在著另外的智能生命?那玄妙的世界之門會(huì)是在哪里 呢?愛因斯坦的相對論揭開了時(shí)空的面紗，有人說，人類將能夠穿越幽深的 黑洞，到達(dá)另外一個(gè)世界；也能夠回到過去，探索未來，甚至還能尋找到 遙遠(yuǎn)的地外文明，這到底是真實(shí)，還是人類的幻想? 科技不斷將人類的視野無限地向遠(yuǎn)方延伸，也讓我們更加了解自己， 包括自己的身體和靈魂。神奇的基因技術(shù)讓人類能夠創(chuàng)造完美的自己嗎?人 類對愛情的科學(xué)解讀能分析一個(gè)人是否花心嗎?納米技術(shù)是否能夠在若干年 后讓我們死而復(fù)生?尼斯湖幽邃的水底究竟隱藏著什么?所有的一切，只有 科學(xué)能給我們答案。 科學(xué)為我們的疑惑提供答案?？茖W(xué)將是人類生活堅(jiān)實(shí)的土壤，是人類 明晰世間萬物的工具，只有與她進(jìn)行零距離的親密接觸，才能真正明白她 的魅力所在。人類的聰明、智慧、經(jīng)驗(yàn)使得我們在自然界中有了特殊的地 位，同時(shí)也有了特殊的責(zé)任。雖然，現(xiàn)在我們對身邊的世界還存在很多的 疑問，雖然各種災(zāi)難仍在威脅著我們的生命，但我們相信，只要我們努力 了解科學(xué)、追求科學(xué)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，隨著人類智慧的不斷增 長，人類的明天一定會(huì)更加美好。 編 者 2007年6月

內(nèi)容概要

　　中國發(fā)展出版社和北京大陸橋文化傳媒的品牌電視節(jié)目《傳奇》強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，共同打造“科學(xué)零距離系列”圖書。叢書以影像為主導(dǎo)，展現(xiàn)了古今世界的種種傳奇。《傳奇節(jié)目科學(xué)零距離系列：時(shí)空神話》共六章，內(nèi)容包括黑洞之謎、尋找第二個(gè)地球、神秘的月球、漫游外太空、外星人迷蹤、神奇的失蹤等，讓你與時(shí)空科學(xué)零距離接觸。

書籍目錄

第1章 黑洞之謎科學(xué)的釋義黑洞的形成奇點(diǎn)中彎曲的時(shí)空多元宇宙和反物質(zhì)時(shí)空之門第2章 尋找第二個(gè)地球?qū)ふ业诙€(gè)地球虛擬太空之旅改變?nèi)祟惖幕虻?章 神秘的月球神秘的面紗遭遇災(zāi)難期重塑地球環(huán)境引力引發(fā)災(zāi)難第4章 漫游外太空從環(huán)游地球到登月太空之旅新景觀未來太空的探索之路第5章 外星人迷蹤人類是否獨(dú)一無二不明飛行物之謎尋找類地行星天體化學(xué)新任務(wù)、第6章 神奇的失蹤離奇美解的失蹤案時(shí)空隧道之說百慕大三角洲的傳說

章節(jié)摘錄

　　就目前所知，宇宙中大約有2000億顆恒星。但是，宇宙到底從何而來？它的產(chǎn)生方式是什么？它為什么會(huì)誕生？我們對此一無所知。自人類文明起源開始，各類文化群體對此都有著自己的解釋，篤信宇宙宗教起源的代表與捍衛(wèi)科學(xué)理論的人之間就經(jīng)常為此發(fā)生爭辯。幾千年前，大自然發(fā)揮著極其重要的作用。面對變化莫測的自然界，人類選擇了神靈崇拜作為解釋方式，從而使人類的存在，以及各種神秘自然現(xiàn)象有了合理的解釋。在耶穌誕生6個(gè)世紀(jì)之前，貿(mào)易使整個(gè)地中海地區(qū)繁榮興旺。與此同時(shí)，理性思考也逐步代替了神話傳說，希臘人開始將眾神趕出他們的世界，哲學(xué)家泰利斯引發(fā)了一場科學(xué)革命。到了公元130年，天文學(xué)家托勒密結(jié)束了希臘自然哲學(xué)時(shí)代，其偉大思想直到16世紀(jì)仍具有巨大的影響力。著名物理學(xué)家賴因哈德·；費(fèi)曼曾經(jīng)寫道：設(shè)想這個(gè)世界就是眾神之間的一場游戲，人類則充當(dāng)觀眾。我們不知道規(guī)則，只能默默觀望。但是，在觀看了一定時(shí)間之后，我們就會(huì)領(lǐng)悟其中的一些游戲規(guī)則，這些規(guī)則，就是我們所說的基礎(chǔ)物理學(xué)。在人類歷史上，有一些人對科學(xué)的發(fā)展起到了決定性作用，比如艾薩克·；牛頓。牛頓絕對是個(gè)陘人——他聰明過人，而又離群索居，沉悶無趣，敏感多疑，注意力很不集中（據(jù)說，早晨，他把腳伸出被窩之后，有時(shí)候突然之間思潮洶涌，會(huì)一動(dòng)不動(dòng)地坐上幾小時(shí)），干出非常有趣的怪事。他建立了自己的實(shí)驗(yàn)室，也是劍橋大學(xué)的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，接著就從事異乎尋常的試驗(yàn)。有一次，他把一根大針眼縫針——一種用來縫皮革的長針——插進(jìn)眼窩，然后在“眼睛和盡可能接近眼睛后部的骨頭之間”揉來揉去，目的只是為了看看會(huì)發(fā)生什么事情。結(jié)果，說來也奇陘，居然什么事f青也沒有。另一次，他瞪大眼睛看著太陽，能望多久就望多久，以便發(fā)現(xiàn)他的視力因此有什么損害。他又一次沒有受到嚴(yán)重的傷害，雖然他不得不在暗室中待了幾天，等著眼睛恢復(fù)過來。與他非凡的天才相比，這些奇異的信念和古怪的特點(diǎn)算不了什么。伍爾斯索普莊園是這位天才的搖籃，也是他的避風(fēng)港。在這里，他進(jìn)行了廣泛的試驗(yàn)以研究圓周運(yùn)動(dòng)以及光的物理性質(zhì)。一天，疲憊的他來到花園中的一棵蘋果樹下休息。當(dāng)一個(gè)蘋果落下時(shí)，他問自己，使蘋果掉落的這個(gè)力，是否也作用于月球，將其限制在地球附近呢？最后，他得出結(jié)論：所有物體，不論質(zhì)量大小，相互間都有力的作用，這就是萬有引力定律的基礎(chǔ)。1686年，牛頓寫出了他最杰出的著作——《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，簡稱《原理》?！对怼芬恢北环Q為“最難看懂的書之一”（牛頓故意把書寫得很難，那樣就不會(huì)被所謂的數(shù)學(xué)“門外漢”糾纏不休），但對看得懂的人來說，它是一盞明燈。它不僅從數(shù)學(xué)的角度解釋了天體的軌跡，而且指出了使天體運(yùn)動(dòng)的引力——萬有引力。突然之間，宇宙里的每種運(yùn)動(dòng)都說得通了。運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律，就能對自然界中的任何運(yùn)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，不論是一滴雨，還是一場流星雨。牛頓的創(chuàng)新為那一黑暗時(shí)期帶來了光明，他所創(chuàng)立的微分為力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。他還對行星軌道的穩(wěn)定性做出了令人信服的解釋，天文學(xué)從此變得可以計(jì)算，天體物理學(xué)也由此誕生。牛頓引發(fā)了現(xiàn)代科學(xué)革命。他對于這個(gè)世界的觀察方法和思考方式都成為了現(xiàn)代科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，將自己的一生都投入到了與神靈的較量之中。他證明了數(shù)學(xué)在自然科學(xué)研究中的重要地位，還讓人類對于這個(gè)世界的理解達(dá)到了一次真正的統(tǒng)一。后人以此為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對星體運(yùn)行軌道的準(zhǔn)確計(jì)算，以及對可能發(fā)生的情況進(jìn)行預(yù)測。毋庸置疑，這是將數(shù)學(xué)應(yīng)用于自然研究的一次偉大成功。現(xiàn)在，發(fā)射一艘航天飛船所需的全部運(yùn)算都以17世紀(jì)艾薩克·；牛頓所設(shè)定的方程式作為基礎(chǔ)。只有在這些方程的幫助下，我們的技術(shù)人員才可以精確地計(jì)算出火箭的動(dòng)力要達(dá)到多強(qiáng)，才可以讓宇宙飛船克服地心引力，飛向太空。此外，牛頓還注意到地球、月球及其他星體的軌道都呈橢圓形。沒有牛頓發(fā)現(xiàn)的這一切，進(jìn)行宇宙探索只能是一句空談。在牛頓之后不久，有一位名叫約翰·；米切爾的英國科學(xué)家認(rèn)為，宇宙中存在著一些密度很大的天體，即使是光線也會(huì)被它們吸收。法國數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家拉普拉斯在這方面的研究更為透徹，但取得最大成果的是奧本海默和他的同事。奧本海默和施耐德共同完成了一篇論文，對恒星的坍縮以及星云進(jìn)行了詳細(xì)的描述，這些都與我們現(xiàn)在所獲得的知識(shí)非常相符。但在當(dāng)時(shí)，他們并沒有將描述的對象稱為黑洞，黑洞這個(gè)名字是后來才出現(xiàn)的。黑洞是1969年美國科學(xué)家約翰·；惠勒為形象描述200年前的天體物理思想時(shí)所杜撰的名字。那時(shí)候，共有兩種光理論：一種是牛頓贊成的光的微粒說；另一種是光的波動(dòng)說。我們現(xiàn)在知道，實(shí)際上這兩者都是正確的。由于量子力學(xué)的波粒二象性，光既可認(rèn)為是波，也可認(rèn)為是粒子。在光的波動(dòng)說中，不清楚光對引力的反應(yīng)如何。但是如果光是由粒子組成的，人們可以預(yù)料，它們正如同炮彈、火箭和行星那樣受引力的影響。起先人們以為，光粒子無限快地運(yùn)動(dòng)，所以引力不可能使之慢下來，但是羅麥關(guān)于光速度有限的發(fā)現(xiàn)表明，引力對它也有著重要效應(yīng)。1783年，劍橋的學(xué)監(jiān)約翰·；米切爾在這個(gè)假定的基礎(chǔ)上，在《倫敦皇家學(xué)會(huì)哲學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表了一篇文章。他指出，一個(gè)質(zhì)量足夠大并足夠緊湊的恒星會(huì)有如此強(qiáng)大的引力場，以致于連光線都不能逃逸——任何從叵星表面發(fā)出的光，還沒到達(dá)遠(yuǎn)處即會(huì)被恒星的引力吸引回來。米切爾暗示，可能存在大量的這樣的恒星，雖然會(huì)由于從它們那里發(fā)出的光不會(huì)到達(dá)我們這兒而使我們不能看到它們，但我們?nèi)匀豢梢愿惺艿剿鼈兊囊Φ奈饔?。這正是我們現(xiàn)在稱為黑洞的物體，它是名副其實(shí)的——在空間中的黑的空洞。幾年之后，法國科學(xué)家拉普拉斯侯爵提出和米切爾類似的觀念。非常有趣的是，拉普拉斯只將此觀點(diǎn)納入他的《世界系統(tǒng)》一書的第一版和第二版中，而在以后的版本中將其刪去了，可能他認(rèn)為這是一個(gè)愚蠢的觀念（此外，光的微粒說在19世紀(jì)變得不時(shí)髦了，似乎一切都可以用波動(dòng)理論來解釋，而按照波動(dòng)理論，不清楚光究竟是否受到引力的影響）。事實(shí)上，因?yàn)楣馑偈枪潭ǖ?，所以，．在牛頓引力論中將光類似炮彈那樣處理實(shí)在很不合適。比如，從地面發(fā)射上天的炮彈由于引力而減速，最后停止上升并折回地面；然而，一個(gè)光子必須以不變的速度繼續(xù)向上，那么牛頓引力對于光如何發(fā)生影響呢？直到1915年愛因斯坦提出廣義相對論之前，一直沒有關(guān)于引力如何影響光的協(xié)調(diào)的理論。甚至又過了很長時(shí)間，這個(gè)理論對大質(zhì)量恒星的研究意義才被理解。根據(jù)廣義相對論，引力場將使時(shí)空彎曲。當(dāng)恒星的體積很大時(shí)，它的引力場對時(shí)空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點(diǎn)發(fā)出的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，它對周圍的時(shí)空彎曲作用就越大，朝某些角度發(fā)出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。等恒星的半徑小到某個(gè)特定值（天文學(xué)上叫“史瓦西半徑”）時(shí)，就連垂直表面發(fā)射的光都被捕獲了。到這時(shí)，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質(zhì)一旦掉進(jìn)去，“似乎”就再不能逃出。如果黑洞太過于靠近我們的地球，那將是非常危險(xiǎn)的一件事情。它仿佛是個(gè)貪婪的魔鬼，會(huì)吸收它附近的任何物質(zhì)，不管是空氣還是恒星。P3-13

編輯推薦

　　在遙遠(yuǎn)的太空中，星光閃耀，是否人類也能在那無際的天空遨游？是否那些璀璨的星球上也存在著另外的智能生命？那玄妙的世界之門會(huì)是在哪里呢？愛因斯坦的相對論揭開了時(shí)空的面紗，有人說，人類將能夠穿越幽深的黑洞，到達(dá)另外一個(gè)世界；也能夠回到過去，探索未來，甚至還能尋找到遙遠(yuǎn)的地外文明，這到底是真實(shí)，還是人類的幻想？

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