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自然科学总论
类型
可以朗读
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188千字
字数
2025-09-01
发行日期
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主编推荐语
回答宇宙本质以及人类未来命运的10个问题。
内容简介
浩瀚的宇宙,给了人们无尽的想象空间。仰望星空,我们不禁提出了这样的问题:
大爆炸是如何开始的?外星生命真的存在吗?什么是暗物质和暗能量?黑洞里到底有什么名堂?时间的本质是什么?宇宙中存在其他的维度吗?是谁在操控背后的自然法则?……
在本书中,我们将跟随作者的求索和探寻,逐一尝试找出这些问题的答案。你将了解科学家是如何面对关于宇宙的这些重大问题的,他们目前能给出怎样的回答,以及未来可能有哪些突破。
我们对于周围的世界和更遥远的宇宙的了解可谓冰山一角。你可能认为我们已经了解了很多,并且创造了一些深刻的见解和理论,只是目前还没有得出解释一切的最终理论。但实际上,站在科学、哲学和神学的交汇点,很难说我们知道了什么,或者不知道什么。
关于宇宙的可能性、我们的认知边界,以及我们能做和不能做什么,本书都将尝试给出回答。那些我们承认自己无法回答的问题,正是最重要的。关于宇宙的本质、时间的起源,甚至未知力量的存在,正是需要我们去探索的问题。跟随作者的路线图,你也能找到自己的答案。
目录
- 版权信息
- 序
- 第1章 管窥宇宙
- 忘记你了解的关于科学的一切
- 科学的边界
- 小结
- 第2章 知识是什么?
- 图2–1 怀特海和罗素运用他们的公理体系证明1 + 1=2,摘自《数学原理》(第二版)第360页
- 图2–2 信念–知识–真相的三元框架
- 图2–3
- 有限的感官
- 公理与猫
- 荒岛上的实证探究
- 至少我们能证伪吧?
- 实证主义的泛滥
- 逻辑、谬误与冰激凌
- 相关与因果谬误
- 后此谬误
- 假两难谬误
- 诉诸无知谬误(或“夹缝之神”谬误)
- 模棱两可谬误
- 起源谬误
- 小结
- 第3章 大爆炸是如何开始的?
- 乌龟塔
- 名字背后的意义
- 图3–1 当我们看向宇宙深处时,恒星由于远距离而显得暗淡,但在我们的视野范围之内也有更多的恒星,这两种效应相互抵消了
- 信心的纪元
- 无中生有
- 图3–2 史蒂芬·霍金和詹姆斯·哈蒂构想的无边界宇宙示意图。在这张图中,“时间= 0”的位置类似于地球坐标系中的南极,没有比南极更南的地方。同样,在这一构想中,“时间= 0”之前没有时间
- 魔法思维
- 小结
- 第4章 外星生命真的存在吗?
- 图4–1 冠状皱囊虫(左,由田村信绘制,通过CC BY-SA 4.0协议获得授权),小飞象章鱼(中),片脚类生物(右)
- 由细胞组成
- 能够进行新陈代谢(消耗能量)
- 能够生长
- 能够适应
- 能够对外界刺激做出反应
- 能够繁殖并表现出遗传性
- 能够维持内稳态(稳定的内部条件)
- 能够进化
- 能够死亡
- 我们如今所知的生命
- 生命是如何起源的?
- 其他地方的生命会是什么样?
- N——当前正在发射信号的文明总数
- *R——银河系中类似太阳的恒星形成的速率
- fp——上述恒星中拥有行星的比例
- ne——上述行星中拥有宜居环境的比例
- fl ——上述宜居行星上出现(任意形式)生命的比例
- fi ——上述生命中进化出智慧生命的比例
- fc——上述智慧生命中掌握通信技术的比例
- L——文明向太空中发射信号的时间长度
- 寻找外星生命
- 图4–2
- 费米悖论
- 1.其他智慧生命尚未出现
- 2.外星生命确实存在于某处,但是我们还没发现
- 3.外星生命确实存在且已被发现,但是没有得到承认或遭到掩盖
- 4.曾经有过外星生命,但它们都灭绝了
- 外星生命与信仰
- 小结
- 第5章 什么是暗物质和暗能量?
- 图5–1
- 暗物质
- 图5–2
- 图5–3
- 图5–4
- 暗能量
- 图5–5
- 小结
- 第6章 黑洞里到底有什么名堂?
- 请注意:前方有黑洞
- 常见误解
- 伟大的蚂蚁散步
- 图6–1
- 图6–2
- 图6–3
- 信息悖论
- 图6–4
- 图6–5
- 图6–6
- 图6–7
- “奇点”及视界彼端
- 小结
- 第7章 时间的本质是什么?
- 相对论提供的线索
- 图7–1
- 量子力学提供的线索
- 时间的方向
- 图7–2
- 时间的拓扑结构
- 图7–3
- 时间一定是无限的吗?
- 时间是否只有一个维度?
- 时间能否拥有不同分支?
- 时间速率是否恒定?
- 小结
- 第8章 宇宙中存在其他的维度吗?
- 维度概念导论
- 图8–1
- 图8–2
- 图8–3
- 图8–4
- 图8–5
- 图8–6 这幅“马赛克”是一个五维超立方体晶体结构投影到二维的例子
- 图8–7
- 其他维度的线索?
- 图8–8
- 图8–9 六面六角折变体的6个面被“紧致化”的示例,每次只有2个面对外可见
- 图8–10 卡拉比–丘流形的二维投影
- 图8–1
- 小结
- 第9章 是谁在操控背后的自然法则?
- 图9–1
- 已知的四大基本力
- 对称性与统一性?
- 图9–2
- 图10–2 当前的粒子物理标准模型。即便是对数学和物理学一窍不通的人也能看出来,这个方程(物理学术语称其为“拉格朗日方程”)一点儿也不优雅或对称。感谢将这一长串方程打出来的玛蒂尔德·马尔科利,她的耐心值得嘉奖
- 图9–3
- 宇宙会是一个模拟系统吗?
- 存在于宇宙中会引发的问题
- 小结
- 第10章 宇宙是否经历过微调?
- 究竟什么是基本常量?
- 如果这些常数的数值不同会怎样?
- 图10–1 灵感来自泰格马克[M. Tegmark, “On the Dimensionality of Spacetime,”Classical and Quantum Gravity 14, no. 4 (1997)]
- 教训1:太阳系
- 教训2:地球的宜居性
- 教训3:人体
- 关于微调问题的若干解决方案
- 选项1:纯属巧合
- 选项2:天意神授
- 选项3:模拟现实
- 选项4:未知物理
- 选项5:沙文主义
- 选项6:自然选择
- 选项7:多重宇宙
- 选项8:伦理要求
- 选项9:其他可能
- 小结
- 第11章 我们在宇宙中究竟扮演什么角色?
- 走进树林
- 智慧生命?
- 解药
- 课后作业
- 致谢
- 延伸阅读
- 第2章
- 第3章
- 第4章
- 第5章
- 第6章
- 第7章
- 第8章
- 第9章
- 第10章
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出版方
中信出版集团
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