跳至正文

《宇宙已知和未知的一切》蒂姆·詹姆斯-pdf,txt,mobi,kindle,epub电子版书免费百度云百度网盘

由于链接总是被和谐,需要本书电子版的朋友关注公众号:【美书书】(meishushu2023),首页回复数字4341,自动弹出下载地址.

作者: (英)蒂姆·詹姆斯

内容简介:

地球到太阳的距离是1.5亿公里(9300万英里)。假设你决定乘坐世界上最快的载人飞机SR-71黑鸟式侦察机从地球飞往太阳,它的速度可以达到约每秒1公里(0.6英里),以这个速度从伦敦到旧金山只需要2.5个小时。

现在想象一下,你在11岁生日那天乘坐SR-71黑鸟式侦察机向太阳出发。你匀速行驶,一秒也不减速,在抵达目的地的时候,你已经中学毕业了。而这仅仅是单程。

地球绕太阳转的速度是SR-71黑鸟式侦察机的30倍。所以,如果想要有直观的感受,你可以回忆一下昨天的此刻你在做什么。不管你在做什么,你当时的位置和现在的位置相差250万公里(160万英里)。你正在以比子弹快50倍的速度飞行,每秒钟的路程相当于攀登三次珠穆朗玛峰。但即便地球的速度如此惊人,环绕太阳一圈也要花整整一年时间。

太阳可不是简单的火球,它能容纳100万个地球,这就像是在孕妇用的健身球里装满米粒,每一粒米都代表一个地球。太阳的质量如此大,能够吸引一定距离内的行星,最远可以到45亿公里(28亿英里)外的海王星。SR-71黑鸟式侦察机走完这段距离需要142年。

继续往外,我们就到了太阳系最大、最边缘的结构:奥尔特云(Oort cloud)。这是一个环绕太阳的、由冰和岩石组成的泡泡,半径为15万亿公里(9.3万亿英里)。从地球到奥尔特云,一束光需要经历一年半时间,SR-71黑鸟式侦察机则需要耗费47.5万年——比人类存在的时间还久。

本书中展示了宇宙中我们已知和未知的一切,专注于宇宙中那些令人难以置信的谜团,并为我们提供了“地球外面有人吗”这个话题下近期新的研究成果。

作者简介:

蒂姆· 詹姆斯,高中教师,YouTube博主、博客博主以及Instagram博主,英国流行科学作家。他教授化学和物理,每年为物理研究所做讲座,也曾作为科学专家出现在BBC电台。 蒂姆是被尼日利亚的传教士抚养长大的。取得化学硕士学位后,他专攻量子力学。毕业后他直接进入课堂,把科学教给每一个愿意听的人。国内出版作品:“科学三部曲”——《元素周期表何以解释一切》《量子和粒子物理学何以解释一切》《宇宙已知和未知的一切》。

试读

水和熔岩

几乎每一种人类文明都曾给星星编目。也许是天文学让我们的祖先相信,不管在地上面临怎样的混乱,天空永远恒定不变。也许单纯是因为星星绚烂夺目,凝视黑暗中的光点很有趣。无论是出于何种原因,似乎所有人都发现星座每年都遵循重复的模式。如果你所处的文明正在学习农耕,希望预测即将发生的季节变化,这是很便利的。

巴比伦人首先提出,我们可以通过研究星星预测未来,并以占星学和占星术的形式流传至今。遗憾的是,占星术的预言通常很含糊(见附录Ⅱ),如果你想知道更准确的东西,就应该找古希腊人谈谈。

在被罗马人入侵和灭亡之前,希腊天文学远远领先于它所处的时代。例如,阿那克西曼德(Anaximander,公元前590年)意识到,由于地球是球形的,天空一定延伸至地平线以下,这意味着大气层是一个围绕地球的气泡,而不是一个穹顶。又如,阿那克萨哥拉(Anaxagoras,公元前500年)认为星星是由火组成的,阿利斯塔克(Aristarchus,公元前250年)则推测是地球绕太阳转,而非太阳绕地球转。

然而,第一个做出精确预测的人是米利都的泰勒斯(Thales of Miletus),他预测了公元前585年5月28日的日食。基于对历史数据的细致研究,泰勒斯意识到,日食的成因并不是诸神发怒,它和星星一样存在某种规律。他并不知道日食的原因(这是几个世纪后中国天文学家石申发现的),但他相信,他看到的现象背后一定有某种机制。

据说,泰勒斯还认为,包括他自己在内的一切存在,都是由水构成的。这听起来有点奇怪,但他的推理是这样的:水具有多种形式(雪、冰、雹、蒸汽、雾,等等),万事万物都可能以这样或那样的方式由水构成。

关于泰勒斯的这两件事完美地概括了科学精神。他运用丰富的想象力试图厘清世界的运行规律,结果只是说了一些很可笑的话。但当他把自己的想法建立在可验证的预测之上时,却有了一个重大的发现。科学不仅要有聪明的想法,还要验证它们是否正确。

当然,在我看来,古典时代最虔诚的科学家是恩培多克勒(Empedocles)。他生活在公元前5世纪。恩培多克勒有一种奇妙的本领,他提出的每一个假设都是完全错误的,但并没有因此却步。

恩培多克勒认为化学元素有4种,但实际上有118种。他认为恒星固定在绕我们旋转的水晶穹顶之上,但并不是。他提出,我们的眼睛会发出神奇的激光,帮助我们看清事物,但它们不能。最重要的是,他声称自己对熔岩有免疫力,可以跳进活火山口而不死。他错了。

我们在移动吗?

泰勒斯认为,通过月相、星座和日月食的内在规律,我们可以预测天上的一切。但这些规律并不适用于其中的五个天体。这五个光点呈“之”字形运动,有时也会原地转圈,我们称之为“逆行”。

伟大的哲学家柏拉图(Plato)曾经给他的学生出了一道难题,让他们想出一个规律来解释这些运动的模式,但没有人能做到,因为这些天体的路径似乎没有遵循任何实在的逻辑。所以,大多数希腊人断定,这些天体都分别由一位神控制,并给它们取名为“赫尔墨斯”(Hermes)、“阿弗洛狄特”(Aphrodite)、“阿瑞斯”(Ares)、“宙斯”(Zeus)和“克洛诺斯”(Chronos)(1)。希腊人把这些天体统称为“planetes”(行星),意思是“漫游者”。

几个世纪后,在前面提及的帝国扩张中,罗马人决定采纳行星的想法,但不想保留希腊人的名字。所以,罗马人将其改名为“墨丘利”(Mercury,水星)、“维纳斯”(Venus,金星)、“玛耳斯”(Mars,火星)、“朱庇特”(Jupiter,木星)和“萨杜恩”(Saturn,土星)(2)。之后所有人都死了,天文学在黑暗时代(3)被压制了大约一千年。

幸运的是,阿拉伯世界对事物有一种更开明的态度,他们继续在研究天空中取得进展。由此,学者阿布·萨伊德·西吉(Abu Sa’id al-Sijzi)在10世纪的某个时候做出了一项非常令人不解的发明。我们对他知之甚少,但我们都知道他发明了一种叫作“星盘”的装置,可以模拟恒星的运动。【1】

其他的天文学家至少在一千年前就建立了机械星图(中国天文学家耿寿昌可能早在公元前70年就建立了机械星图【2】),但西吉的星盘是独一无二的,因为他让恒星固定,而地球旋转。令所有人惊讶的是,他得到了完全一致的预测结果。

“假设地球是静止的”,这显然只是一种假设。没有任何实际的证据表明它必须如此,相反的假设也没有什么差别。多亏了西吉,我们才无法证明地球是静止的。

但可以肯定的是,如果地球在旋转,那么我们就会持续不断地感受到风的阻力。而且,如果地球在脚下转动,我们跳到空中后不会落在原地。所以,西吉的星盘结果只是一个巧合,对吧?

很遗憾,不对。主教尼克尔·奥里斯姆(4)在1377年指出,这些常识性观点实际上并不起作用。【3】地球大气层会以同样的速度随着地球运动,因此相对于地面的人,空气就好像是静止不动的。在地面上起跳并不会改变你的位置,就像在火车里上下跳跃不会改变你的位置一样。

当你从静止开始跳跃,你只是相对于(火车)地板静止,而地板已经在随着你运动。但在火车外面的人看来,你相对于地面跳出了一个抛物线。只有你自己才把火车上的东西看成是垂直运动。同样,当你从地球表面跳跃,站在太空里的人会看到,你相对于恒星跳出了一个抛物线。因此,西吉的发现是正确的。我们无法通过“常识”确定地球是否在移动。

发表评论