六个数(权威物理学家马丁·里斯经典之作,讲述物理世界的惊人巧合——塑造宇宙命运的.epub - (EPUB全文下载)
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版权信息
本书纸版由天津科学技术出版社于2020年9月出版
作者授权湛庐文化(Cheers Publishing)作中国大陆(地区)电子版发行(限简体中文)
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书名:六个数
著者:马丁·里斯
电子书定价:62.99元
First published in 1999 in Great Britain
By Weidenfeld & Nicolson
Just Six Numbers : The Deep Forces That Shape the Universe
Copyright © 2000 by Martin Rees
Published by Basic Books, A Member of the Perseus Books Group
All rights reserved.
前言
天文学是最古老的数字科学,在古代对历法和航海至关重要。在当代,天文学领域正不断涌现出新的发现。对时间本质的探索正使人们对宇宙的兴趣逐渐上升。迄今为止,天文学仍然是数字的科学,而这本书恰恰就是关于六个数的故事,这些故事对理解宇宙和人类在宇宙中的地位至关重要。
在古代地图模糊的边角上,制图师写着“可能有龙”的字样。古代航海领域的先驱环游地球,勾画出了主要的大陆和海洋,后继的探险家也补充了很多细节,但自此之后,人们再无可能发现新大陆,也不可能对地球的大小和形状进行彻底的重新评估。
21世纪初,我们在绘制宇宙地图方面也到达了同样的阶段:那些大的宇宙轮廓受到了关注。这是成千上万名天文学家、物理学家和工程师运用许多不同的技术取得的成就。借助现代望远镜,人们得以深入地探测宇宙。来自遥远天体的光需要经过漫长的时间后才能到达地球,我们由此可以瞥见遥远的过去;同时,我们还发现了生成于宇宙历史最初几秒钟的“化石”。宇宙探测器揭示了中子星、黑洞以及其他极端现象的存在,大大拓展了我们的物理知识。上述这些进步极大地扩展了人类的宇宙视野。与此同时,人们对原子内部的微观世界也进行了探索,这些探索在最微小的尺度上为我们提供了关于空间本质的新见解。
从时间和空间的维度上绘制的这幅全新宇宙蓝图出乎大部分人所料。它为我们提供了一个新的视角,提示我们去探索这样一些问题:单一的“创世纪事件”如何创造了数十亿个星系、黑洞、恒星和行星?原子在地球和其他可能的星球上又是如何被组装,构成那些足以吸引我们去探索其根源的复杂生物的?在恒星和原子之间,以及宇宙和微观世界之间存在着深刻的联系。《六个数》这本书描述了控制万物和整个宇宙的力量,而且书中没有晦涩难懂的专业术语。事实上,人类的出现和生存依赖于宇宙中的一些非常特殊的“调谐”,而宇宙很可能比我们看到的大得多。
目 录
前言
01 宇宙与微观世界
02 宇宙的栖息地(一):行星、恒星和生命
03 大数N
:宇宙中的引力
04 恒星、元素周期表和ε
05 宇宙栖息地(二):超越我们的银河系
06 精心调谐的膨胀:暗物质和Ω
07 数字λ
:宇宙膨胀是在减速还是在加速
08 宇宙原始时代的“涟漪”:数字Q
09 宇宙栖息地(三):我们的视野之外有什么
10 数字D
:三维及更多维
11 巧合、天意,还是多元宇宙
致谢
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人类与所有已知和未知的现实之间有着密不可分的联系……小到海上磷光闪闪的浮游生物,大到旋转的行星、不断膨胀的宇宙,都被时间这根弹力线紧紧地捆绑在一起。立足海洋,望向太空,再回首海洋,这便是了解宇宙的明智之举。
——约翰·斯坦贝克(John Steinbeck)
六个数
数学定律是宇宙结构的基础,不仅对原子而言,对人类、恒星以及星系而言也是如此。原子的性质,即它们的大小、质量、种类以及将它们连接在一起的力,决定了现实世界的化学组成。原子的存在又取决于其内部的粒子和作用力。天文学家研究的对象——行星、恒星和星系,都受到引力的控制。这一切都发生在一个不断膨胀的宇宙中,在“大爆炸”发生之时,宇宙的特性就已经印在了它自身的空间里。
科学的发展过程就是辨别自然界的模式和规律的过程,在这个过程中,越来越多的现象能够被归入普遍性和规律中。理论物理学家旨在将物理定律的本质纳入一组统一的方程或几个数字中。虽然这方面的工作还有很长的路要走,但现在已然成果显著。本书介绍了关于宇宙的六个数,这些数字特别重要,作用很大。其中两个与基本的自然力有关;两个确定了宇宙的大小和整体结构,并决定着它是否会永远存在下去;剩下的两个则确定了空间本身的属性。
● 第一个数字是N
,宇宙之所以如此浩瀚,就是因为自然界中存在着这个至关重要的巨大数字,它的值等于1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000(1036
)。这个数字是用将原子结合在一起的静电力除以原子之间的引力得到的商。如果N
后面少几个零,那么只能产生一个寿命短暂的微型宇宙,其中的生物不会长得比昆虫大,也没有足够的时间来进化。
● 第二个数字是ε
,其值为0.007。ε
决定了原子核结合的牢固程度以及地球上所有原子的构成方式。它的值控制着来自太阳的能量,而且还更精确地控制着恒星将氢转化为元素周期表中的所有元素的方式。正是发生在恒星内部的种种反应使得碳和氧比比皆是,而金和铀则较为罕见。如果ε
为0.006或0.008,就不会有生命存在。
● 第三个数字是宇宙常数Ω
,它表示宇宙中的物质,包括星系、弥散气体和暗物质的数量。Ω
可以告诉我们宇宙中引力和膨胀能量之间的关系。如果两者之间的比值远远高于特定的“临界值”,那么宇宙早就分崩离析了;如果比值太低,就不会形成星系或者恒星。宇宙的起始膨胀速度似乎经过了精密的调谐。
● 第四个数字是λ
,它测量的是1998年最大的科学发现:一种从未预料到的新作用力——宇宙的“反引力”。“反引力”控制着宇宙的膨胀,在小于10亿光年的尺度上,我们很难分辨出它的影响。当宇宙变得越来越暗、越来 ............
书籍插图:
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