描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787512717961
- 卡林加科普奖得主乔治伽莫夫的科普著作,青少年解锁无穷宇宙的入门之书
- 数学、物理、化学、天文学、生物学等多学科交叉融合,为青少年构建全科的科学思维
- 书前增加主要人物、主要理论介绍,书中补充阅读难点、知识点注释,帮助读者排除阅读障碍,让青少年与科学巨匠一起站在科学前沿眺望未来
《从一到无穷大》是乔治·伽莫夫的经典科普著作,本书为其中一个分册。这本书内容涵盖广泛,包括物理学、数学、天文学等方方面面,通过对一个个奇幻故事的科学分析,将深奥的科学知识与生活场景巧妙地结合起来,让艰涩的科学原理变得简单易懂。在这本书中小读者会发现原来空间和时间是可以弯曲的,原来质子、中子不是微粒的*小单位,原来宇宙不是自诞生之日起就没有变化过,而那些枯燥的数学公式、物理概念和化学符号在伽莫夫的笔下,犹如一个个美妙的音符,在这本如乐谱般的科普著作上欢快地跳动着。
《从一到无穷大》是当今世界*有影响的科普经典名著之一。作者乔治·伽莫夫是世界著名的理论物理学家和宇宙学家,在书中他用生动的语言将数学、物理和生物学等内容巧妙融合,并以一种通俗易懂、充满趣味的方式呈现给读者,让读者徜徉在科学的殿堂之中,感受科学的魅力,启迪科学的梦想。
——清华大学校长 邱勇
《从一到无穷大》是我的数学和天文学启蒙书,对我的一生都产生了重大影响,是它教我用一种创造性的科学思维,去理解这个世界。
——硅谷投资人 吴军
地球与邻居
CHAPTER 1
第一次对地球的尺寸进行测量,结果是否精确并没有多重要,重点是人们从这次测量中了解到地球非常大。这个数值肯定比当时人们已经了解到的全部陆地面积大几百倍!事实真的如此吗?如果真的是这样,已知世界之外的世界又是什么样的呢?
球形大地理论
在分子、原子和原子核里的旅行结束了,让我们回到大小正合适的世界中。不过,我们还是要再次出发,但是我们这一次的方向相反,向着太阳、恒星、遥远的星云和宇宙等大物体的深处前进。科学在这个方向上的发展,也和微观世界一样,距离越远,视野越宽阔。
在人类文明的初始阶段,“宇宙”很渺小。起初人们觉得大地是圆的,像一个盘子,海洋包围着大地,大地漂浮在海洋之上。在我们的脚下是深不可测的未知大海,在我们的头顶是各路天神的居所,也就是天空。
这个扁盘的空间刚好把那时人们所了解到的地理知识都囊括了进来,有地中海和沿海的部分欧洲与非洲,还有亚洲的一部分;大地的北部边界是高高的山脉,夜晚太阳躲在山后面的“世界海洋”上休息。图1相当准确地表示出古代人关于世界面貌的概念。在公元3世纪,有一个人对这种简单而普遍承认的世界观提出了质疑,他就是著名的古希腊哲学家亚里士多德。
亚里士多德在他的著作《天论》里阐述了这样一个理论:
大地实际上是一个球体,一部分是陆地,一部分是水域,它的外围有空气包围。
他引用了许多现象来证明自己的观点,这些现象在今天看来大家已经很熟悉了,甚至会觉得有些絮叨。他说,当一艘船在地平线上逐渐消失时,总是船身先不见了,桅杆还露在水面上。这说明海面不是平的,而是弯曲的。他还指出,月食一定是地球的阴影投射在月球这个卫星的表面时才有的现象。既然这个阴影是圆的,那大地也该是圆形的。
但那时候人们不相信亚里士多德的理论。如果他说的是对的,人们无法想象,住在球体另一端(即所谓对跖点,对美国来说是澳大利亚,类似的,中国的对跖点在巴西)的人是不是头朝下地生活,他们不会掉下去吗?他们那里的河流湖泊不会流向天空吗(图2)?
那时的人们不能理解的主要原因是不知道地球引力的存在。在当时的认知中,无论何时何地,“上”与“下”是空间的绝对方向。如果像亚里士多德的“胡言乱语”所阐述的,沿着世界一直走的话,“上”就会变成“下”,“下”就会变成“上”,这是绝对不可能的事情。
当时,人们对待亚里士多德的观点就有如今日(这里指20世纪50年代,作者成书时间)的某些人看待爱因斯坦的相对论一样。因为那时人们对物体下落的理解是:所有物体都有向下运动的趋势,而非受地球引力的作用。所以,如果你有足够的胆量跑到地球的另一边,那你肯定会掉到天空中!
新观念必定会遭到人们极强烈的抵触,一时间,人们不会将根深蒂固的旧观念迅速转变过来。即使是在距离亚里士多德2000多年后的15世纪,竟然还有人用头朝下站立的人的画作来嘲讽球形大地理论。就连伟大的哥伦布动身前往寻找通往印度的“另一条路”时,也未能认识到他自己的计划是可行的,而且他的行程也因美洲大陆的阻挡而未能全部实现。直到麦哲伦进行了著名的环球航行后,人们才最终打消了对大地是球形的怀疑。
人们开始意识到我们生活的大地是个球形之后,自然会有新的问题产生:这个球体有多大?我们的地球和宇宙相比大小如何?显然,那时候的古希腊哲学家无法进行环球旅行,但是他们是怎样测量地球尺寸的呢?
哎!还真有个好办法呢!这个办法是由公元前3世纪的古希腊著名科学家埃拉托色尼最先提出的。他住在当时希腊的殖民地——埃及的亚历山大城。当地还有个塞恩城,位于亚历山大城的南边,在尼罗河上游5000斯塔迪姆远的地方(大约有80千米远,即现今阿斯旺水坝附近)。他听那里的居民讲,夏至那一天正午的时候,太阳正好在天顶正上方,直立的物体都没有影子。
埃拉托色尼还知道,人们在亚历山大城从来没有见过这种景象,即使是在夏至那一天,太阳离天顶(即头顶正上方)有7°的角距离,也就是整个圆周的。
埃拉托色尼从大地是球形的假设出发,做出了一个非常简单的解释,从图3中可以看得很明白。两座城市之间的地面是弯曲的,垂直射向塞恩的阳光一定会和位于北方的亚历山大城有一定夹角。从地球中心引两条直线,一条到塞恩,一条则到亚历山大城。从图上可以看出,两条引线的夹角等于通过亚历山大里亚的那条引线(即此处的天顶方向)和太阳光垂直射在塞恩时的光线之间的夹角。
由于这个角是整个圆周的,整个圆周就应该是两城间距离的50倍,即250,000斯塔迪姆。1斯塔迪姆约为英里,所以,埃拉托色尼所得到的结果是25,000英里,即约40,000千米,这个数值非常接近现代测量的结果了。
第一次对地球的尺寸进行测量,结果是否精确并没有多重要,重点是人们通过这次测量了解到地球非常大。这个数值肯定比当时人们已经了解到的全部陆地面积大几百倍!事实真的如此吗?如果真的是这样,已知世界之外的世界又是什么样的呢?
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