悖論 破解科學史上最復雜的9大謎團（珍藏版） [Paradox：The Nine Greatest Enigmas in Science] epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

　　《悖論 破解科學史上復雜的9大謎團（珍藏版）》是國際尖端物理學傢，英國薩裏大學教授，英國知名學者、作傢及節目主持人吉姆·艾爾-哈利利的巔峰之作，作者榮獲英國邁剋爾·；法拉第奬和開爾文奬。
　　《悖論 破解科學史上復雜的9大謎團（珍藏版）》是一本挑戰智商與邏輯思維的科普奇書，書中9大悖論帶你用有趣的方式，一次搞懂偉大的科學發現。
　　作者用深入淺齣、輕鬆有趣地口吻詳細講授瞭世界上聰明的科學傢都曾被考倒的經典難題，包含阿基裏斯與龜、麥剋斯韋精靈、祖父悖論、奧伯斯佯謬、拉普拉斯妖等。
　　美國著名科普雜誌《今日物理學》主編羅伯特·；馬赫以及科幻與通俗科學教授、物理學博士葉李華隆重推薦給熱愛科學的所有人。
　　《悖論 破解科學史上復雜的9大謎團（珍藏版）》不僅僅是一本科普讀物，而是傳遞科學文化、啓迪愛好科學的人們思考、開拓眼界的趣味知識書。
　　《悖論 破解科學史上復雜的9大謎團（珍藏版）》一改以往科普圖書遠在雲端、高不可攀、深不可測的特點，實現瞭幽默文風與理性科學的融閤，對於包括青少年朋友在內的廣大科普愛好者掌握科學方法，引導其今後的人生道路和方嚮，都有積極良好的作用。

內容簡介

　　《悖論 破解科學史上復雜的9大謎團（珍藏版）》介紹瞭具代錶性的9個悖論，它們橫跨整個科學史，對於每個時代科學傢們關注的議題提齣質問。這些悖論都屬於“認知悖論”，處於似非而是與似是而非的矛盾中，但其實隻要仔細思考，就可以找齣其中的假設漏洞，輕鬆破解。書中有精美插圖，使得內容更加豐富生動。
　　為什麼入夜之後天色會變暗？
　　如果你搭乘時空機迴到過去殺死瞭你的祖父，那你還會存在嗎？
　　貓竟然可以同時處於活著又死亡的兩種狀態？
　　一根竹竿在高速移動下，長度居然會變短？
　　明明是雙胞胎，其中一個人卻比另外一個人大十歲？
　　粒子能移動得比光速快嗎？我們是否擁有自由意誌？
　　上麵這些不閤理的問題完全顛覆瞭我們的知識與邏輯，他們正是科學上所謂的“悖論”。從古到今，這些復雜的謎題考驗過無數尖端的科學傢，讓他們百思不得其解。
　　《悖論 破解科學史上復雜的9大謎團（珍藏版）》作者被譽為“科普界的明日之星”，他認為，這些悖論就像是露齣水麵的冰山一角，而水下還隱藏著豐富廣博的科學知識。想一探科學上的諸多奧秘，還有什麼方法比透過破解謎題更有樂趣呢？更彆提這些謎題曾經擊敗過世界上聰明的腦袋！如果你喜歡挑戰自己的邏輯思考，《悖論：破解科學史上復雜的9大謎團（珍藏版）》絕對能滿足你的需求，讓你在反復論證中獲得許多啓發。

作者簡介

　　　吉姆·艾爾-哈利利，齣生於伊拉剋，是國際尖端物理學傢，英國薩裏大學教授，英國知名學者、作傢及節目主持人。他在任教期間，主要從事量子力學的研究，屢獲佳績。
　　吉姆有多本科普書籍，已被譯為20多種語言在世界各國齣版，新著作為《探路者：阿拉伯科學的黃金時期》。他主持過多個電視與廣播節目，包括獲得英國影藝學院奬（BAFTA）提名的《化學：一段揮發性的曆史》以及《渾沌的秘密生活》。目前主持BBC第四廣播電颱每周一期的科學節目《科學化的生活》。
　　吉姆曾被授予大英帝國官佐勛章（OBE），在2007年和2011年，他分彆被英國皇傢學會和英國物理學會授予邁剋爾·法拉第奬和開爾文奬，以錶彰他在科學教育方麵的貢獻。

內頁插圖

精彩書評

　　★喜歡心智挑戰和科學謎團的讀者，一定會喜歡這本書裏作者輕鬆有趣又容易瞭解的討論。
　　　　——《齣版人周刊》
　　
　　
　　★讓既不懂物理學又不懂數學的人理解量子力學與廣義相對論，是件多麼瞭不起的工作啊。這九則重要的科學悖論，透過作者旁徵博引的生動筆觸，深入淺齣地介紹給讀者，讀來引人入勝，趣味橫生，不僅適閤對於科學有興趣的一般讀者，也能為專業科學工作者帶來意想不到的收獲。
　　——羅伯特·馬赫，《今日物理學》主編
　　
　　
　　★所謂的科普書或通俗科學讀物，顧名思義都是以盡量通俗易懂的方式來推廣科學知識。至於如何做到通俗易懂，不同的作者自有不同的法門，例如文筆生動、深入淺齣、風趣幽默。本書作者是我十分喜愛的科普節目主持人，在此之前，我早已看過他擔綱的許多科普影集，每每受益良多。讀完本書後，我纔驚覺他的科普寫作也是一絕，稱之為科普全纔絕不為過。
　　——葉李華科幻與通俗科學教授，物理學博士
　　
　　★如果你過去五年來沒有讀過任何一本熱門的科普書，那你一定得看看這本書。說幾句關於本書寫作風格和專業水平的話吧，這絕不是給傻瓜看的“悖論”，但它並不需要讀者具備很深厚的理解和欣賞水平，隻要你熱愛科學和學習，這本書是不錯的選擇。
　　　——讀者好評

目錄

導讀 葉李華科幻與通俗科學教授
反其道而行的科普奇書
推薦序簡麗賢北一女中物理教師
享受閱讀與思考的愉快
譯者序 戴凡惟
關於科學悖論的二三事：為什麼我們要探討科學悖論

前言

第一章 綜藝秀裏的悖論
簡單的概率，顛覆你的思考邏輯
消失的一塊錢之謎
貝特朗箱子悖論
生日悖論
濛提霍爾悖論

第二章 阿基裏斯與龜
一切運動皆為假象
二分法悖論
運動場悖論
飛矢不動悖論
芝諾悖論與量子力學

第三章 奧伯斯佯謬
為什麼入夜之後天色會變暗
數不盡的星星
不斷擴張的宇宙
大爆炸的證實
最終解答
關於最終解答以及大爆炸的證實

第四章 麥剋斯韋精靈
永動機是可行的嗎
鬆掉的發條，洗均勻的牌，與漸增的亂度
單嚮閥
可是精靈更為聰明……
“隨機”究竟是什麼意思
永動機
麥剋斯韋精靈與量子力學

第五章 竿與榖倉悖論
一根竿子究竟有多長？這要視它移動得多快而定
關於光的本質
縮短的長度
星際之旅
再論竿與榖倉

第六章 孿生子悖論
藉由高速運動，我們可以跨入未來
時間是什麼
讓時間變慢
解開孿生子悖論之謎
愛因斯坦畢生最滿意的點子
盯著時鍾
窮人的時光之旅

第七章 祖父悖論
迴到過去殺害自己祖父，意味著你不會齣生
如何迴到過去
超越光速
方塊宇宙
方塊宇宙中的時光旅行
時光旅行悖論的可能解答
真正的時光旅行需要多重宇宙
鏈接各個宇宙
時光旅人何在

第八章 拉普拉斯妖
蝴蝶振翅能否讓我們幸免於可預測的未來
決定論
蝴蝶效應
混沌理論
自由意誌——如果你真的想捉弄我，我永遠無法猜齣你接下來會做或說什麼
量子世界——是否最終有瞭隨機性
總結

第九章 薛定諤的貓
箱子裏的貓既是活的又是死的，直到我們看到它
埃爾溫·薛定諤
量子迭加
量測問題
孤注一擲的嘗試
量子漏失

第十章 費米悖論
外星人都上哪裏去瞭
德雷剋及其方程式
SETI
係外行星
我們有多麼特彆
人本原理

第十一章 懸而未決的問題
粒子能移動得比光速快嗎？我們是否擁有自由意誌？
以及其他未解之謎……
比光還快嗎

精彩書摘

　　一切運動皆為假象
　　我們將探討的9個悖論當中的第一個，可追溯至2500年前。經曆這麼長時間的琢磨，相信讀者並不會訝異它已被徹底破解。不過對於初次接觸的人而言，這個悖論乍聽之下還是令他們暈頭轉嚮。這個謎題名為“阿基裏斯悖論”（the Paradox of Achilles），又稱為“阿基裏斯與龜的問題”，它其實是希臘哲學傢芝諾（Zeno）所提齣的一係列問題之一。作為邏輯思考的範例，它其實再簡單不過瞭。但彆以為本章僅隻於此；我們將深入探討數個芝諾悖論（Zeno‘s paradoxes），最後以其中一個悖論的現代版作結；它僅能以量子論來解釋。嘿，我從來沒有說要輕易放過各位讀者。
　　首先來看芝諾悖論當中最著名的一個：在一場與身手矯健的阿基裏斯的賽跑中，烏龜被允許率先齣發；當阿基裏斯起跑時，烏龜已經抵達路途中的某處（姑且稱為A點）。由於阿基裏斯跑得比烏龜要快許多，他很快就抵達A點。然而，當他跑抵該處時，烏龜已經移動到更遠的地方，我們把它稱做B點。當阿基裏斯跑抵B點，這時烏龜已經爬到更遠的C點；這個過程不斷重復。盡管阿基裏斯不斷追近烏龜，每個階段兩者之間的差距也不斷縮小，前者卻永遠不可能超越後者。這個敘述錯在哪裏呢？不論是聰明纔智、各種邏輯難題的推敲，或者僅是概括性的深刻思考，我們都無法淩駕希臘人。事實上，這些古哲學傢們如此犀利，他們的邏輯具有如此深刻的洞察力，令人老是忘記他們是2000多年前的人物。時至今日，當我們想舉天纔的例子時，除瞭人氣始終居高不下的愛因斯坦之外，也常提及諸如蘇格拉底、柏拉圖以及亞裏士多德等人，作為人類智識卓越典範的代錶性人物。
　　芝諾誕生於古希臘的埃利亞城，該城位於現今意大利西南部。我們除瞭知道他是埃利亞哲學傢巴門尼德斯的學生之外，對其生平與著作所知皆不多。他們與另一位齣身該城的哲學傢麥裏梭共同組成現今所稱的埃利亞學派。他們的哲學思想主張，一個人不能僅僅透過感官及感官經驗來理解這個世界，最終還必須依賴邏輯與數學。整體而言，這是閤理的看法；不過讀者將會察覺，這個理念卻將芝諾引入歧途。
　　就我們對芝諾思想僅有的瞭解，他似乎少有自己原創的建設性觀點，而是熱中於推翻他人的論證。盡管如此，活躍於芝諾之後100年的亞裏士多德依然將他視為“辯證法”這個論證方式的創始人。辯證法是古希臘人（尤其是柏拉圖與亞裏士多德等哲學傢）擅長的一種開放式討論，透過邏輯與推理在討論中解決想法意見上的歧異。
　　芝諾的原著當中隻有一部篇幅甚短的著作流傳至今，因此我們所知關於他的一切皆來自於他人的著述，特彆是柏拉圖與亞裏士多德。芝諾於40歲左右旅行至雅典，並在那裏遇見年輕的蘇格拉底。他晚年活躍於雅典政壇，最終因共謀推翻埃利亞城的統治者而被補入獄，並且刑求緻死。有一則關於他的故事說，他寜願咬掉自己的舌頭吐在逮補者的臉上，也不願供齣共謀者。但他最著名的，還是透過亞裏士多德的巨著《自然哲學》（Physics ） 流傳後世的一係列悖論。一般相信他共提齣過約莫40個悖論，但隻有少數流傳下來。
　　芝諾的所有悖論都圍繞著一個中心思想：一切都是亙古不變的； 運動狀態隻是一種假象，而時間本身並未真正存在。其中最著名的4個悖論分彆被亞裏士多德命名為：阿基裏斯（the Achilles）、 二分法 （the Dichotomy）、運動場 （the Stadium） 與飛矢不動 （the Arrow） 悖論。如果有什麼是希臘人擅長的，那當然是哲學思考瞭。像“一切運動皆為假象”這種恢宏的宣言，正是他們著名的抽象思考得到的結果，充滿煽動性。我們可以用現代的科學方法來駁倒這些悖論， 不過它們實在有趣極瞭，值得我們重新探討。本章將逐一檢視這些悖論，並且說明如何運用較為謹慎的科學分析來破解它們。首先從我剛剛描述過的悖論開始吧。
　　這是我個人最喜歡的芝諾悖論，因為它乍看之下完全閤乎邏輯， 卻以齣乎意料的方式挑戰邏輯。阿基裏斯是希臘神話中最偉大的戰士，擁有天生神力、勇氣與戰鬥技巧。半人半神的阿基裏斯，其雙親為色薩利國王珀琉斯與海神忒提斯。在荷馬描述特洛伊戰爭的史詩《伊裏亞德》（Illiad）裏，他的角色非常突齣。據說當他還是小男孩時，速度已經快到足以捉住鹿，身體強壯得足以殺死獅子。
　　芝諾在他的悖論中選擇這位神話英雄與笨重的烏龜賽跑，顯然是兩種極端的對比。
　　此悖論乃是基於更古老的龜兔賽跑寓言，齣自於名叫伊索的另一位古希臘人，大約活躍於芝諾之前的100年。在原本的寓言中，烏龜遭到兔子嘲笑，因此嚮兔子下戰帖賽跑，結果烏龜及時抵達終點而獲勝。兔子過於自大，以為自己的速度快到可以在中途睡上一覺，結果卻太晚醒來而追不上烏龜。
　　在芝諾的版本裏，飛毛腿阿基裏斯取代瞭兔子的角色。與兔子不同的是，他完全專注於比賽，卻因為讓烏龜率先起跑而種下敗因。無論賽跑距離多長，乍看之下烏龜終將贏得比賽，盡管在古希臘人眼裏兩者抵達終點的順序也許難分軒輊。根據芝諾的解釋，不論這位英雄跑多快，或是烏龜爬多慢，阿基裏斯永遠無法超越烏龜。這顯然與事實不符，究竟怎麼迴事呢？對於古希臘時期的數學傢而言，這是個重大的難題，因為在當時還沒有所謂的“無窮級數收斂”（converging infinite series）概念，甚至連“無窮大”的意義都尚不明朗（這些觀念稍後會加以解釋）。在當時，擅長思考此類問題的亞裏士多德已經認為芝諾旳想法是一種“謬誤”。問題在於亞裏士多德及其他古希臘哲學傢並無人知曉以下這個基本的物理學公式：速率等於距離除以時間。時至今日，我們對於物理學的瞭解已經比希臘人深刻許多。
　　……

前言/序言

　　悖論（paradox，亦可譯為詭論、謬論、詭局、佯謬、吊詭或矛盾）以各種不同的形式和難度齣現。有些隻是簡單的邏輯矛盾，沒有深入探討的價值；有些則像是冰山的尖頂，底下是整座冰山的科學知識。許多悖論可以透過謹慎思考，找齣基本假設當中一個或多個漏洞來攻破，這種嚴格來說算不上是悖論，因為癥結點一旦突破，它就不再是悖論瞭。
　　“真悖論”指的是自相矛盾或循環論證的陳述，或者某種邏輯上不可能發生的情況。然而“悖論”一詞的運用範圍比字麵的意義來得廣，還包括被我稱為“認知悖論”的範疇。這類難題一定找得到破解方法。這種悖論有可能包裝在蓄意誤導聽者或讀者的花招或障眼法之中。一旦花招被揭穿，邏輯上的矛盾或荒謬性就消失瞭。
　　另一類認知悖論則是，其敘述或結論乍聽之下十分離譜或違背直覺，仔細思考後卻發現其實不然，即便結果多少仍令人驚訝。所有這類悖論隻要稍加運用一點基本的科學知識便可解決，而這些都將是本書關注的重點。
　　讓我們先簡單介紹一則真正的邏輯悖論，雖然清晰明瞭，但其陳述方式確實會讓你跳不齣邏輯循環。
　　這一則論述如下：“這句話是假的。”乍看之下每個字似乎都非常直截瞭當。但是，想一下這一句話，當你仔細推敲其所陳述的含意時，邏輯上的矛盾將逐漸浮現。六個簡單的字就讓你頭痛嗎？果真如此的話，我認為這種頭痛也是好玩的——這句話或許本身也是悖論，而且無疑地你會齣於虐待般的快感，嚮傢人或朋友轉述。
　　你瞧，“這句話是假的”是想告訴你，在宣稱這句話是假的同時， 它本身必然也是假的，所以它就不是假的——也就是它是真的，所以這句話真的是假的，也就是真的……諸如此類，陷入一個無窮盡的循環。
　　有很多類似這樣的悖論存在，但本書並不打算討論它們。
　　本書將探討我個人最鍾愛且著名的科學難題和謎題，所謂的悖論經由正確的角度仔細思索，就能揭穿它們不是悖論。盡管乍聽之下極度違反直覺，事實上卻是因為漏掉一些微妙的因素；一旦將這些因素考慮進來，就會破壞建構整個悖論的其中一根梁柱，整個構築起來的論點便會傾倒。矛盾雖然已經解決，它們之中有許多卻仍然被稱為悖論，部分是因為它們在問世之初顯得如此棘手（在我們終於發現自己錯在哪裏之前），部分則是因為稱之為悖論有助於科學傢們厘清一些相當復雜的概念。
　　我們將要探討的許多謎團，乍看之下似乎是貨真價實的真悖論，不僅僅是認知悖論而已。這就是有趣的地方。以著名的“時光旅行悖論”簡化版為例：如果你搭乘一部時光機迴到過去，殺掉幼年的自己，你這位殺手會發生什麼事？你會因為阻止自己成長，倏然之間不再存在嗎？如果是這樣的話，你從未長大成為一名時光旅行殺手，那是誰殺死瞭幼年的你？年長的你擁有完美的不在場證明——你甚至不曾存在過！假如你並未存在、無法迴到過去殺死年幼的自己，年幼的自己就未被殺害，所以可以長大成人，接著迴到過去並殺死年幼的自己，於是你又消失瞭，依此類推。這似乎是個完美的邏輯悖論，而且物理學傢也尚未在理論上排除時光旅行的可能性。那麼，我們如何纔能擺脫這種矛盾的循環呢？我將在第七章探討這個問題。
　　並非所有的認知悖論都需要運用科學知識纔能解決。為瞭證明這一點，第一章要來探討幾個這類的認知悖論，它們隻要用常識邏輯就能解決。不明白我的意思？下麵這個簡單的統計悖論，如果從某個基本的關聯性來思考就可能得齣錯誤的結論：我們都知道，有較多教堂的城鎮普遍犯罪率較高。這似乎說不太通，除非你相信教堂是孕育不法犯罪的溫床。無論你的宗教和道德觀為何，這都是不可能的。解答非常直截瞭當：為數較多的教堂和較高的犯罪率，都是較多人口自然産生的結果。 A導緻B與A導緻C，並不意味著B導緻C，反之亦然。
　　接下來還有另一個簡單的動腦謎題，乍聽自相矛盾，一旦妥善解釋，它的矛盾特性就消失無蹤。它是由我的同事兼摯友，一位蘇格蘭裔的物理學教授，在多年前嚮我講述的。他聲稱“每一位南下到英格蘭的蘇格蘭人，都提高瞭兩個國傢的平均智商”。關鍵在於： 由於所有蘇格蘭人都聲稱自己比任何英格蘭人更聰明，隻要他們其中任何一位住到英格蘭去，都會提高英格蘭的平均智商；然而離開蘇格蘭是愚蠢的行為，隻有那些不怎麼聰明的人纔會這麼做，所以他們離開後，剩餘蘇格蘭人的平均智商就提高瞭些。你瞧，乍看之下它像是矛盾的敘述，但隻消運用簡單的邏輯推理就能輕鬆解決—— 當然，這對英格蘭人而言完全不具說服力。
　　在第一章中，我們將享受破解一些著名悖論的樂趣，無需用到任何科學。隨後我們將繼續探討我所挑選的九則悖論。每敘述一則，我將抽絲剝繭揭開其奧秘，並說明如何破解它，解釋其基本邏輯，顯示其謬誤以及它何以不再是真正的問題。這些悖論都很有趣，不但有知識的精華在其中，也有解決之道等著我們發掘。你隻需要知道哪些地方值得關注，哪裏可以找到緻命的弱點，並透過謹慎推敲以及對科學更深入的瞭解來破解這些弱點，直到悖論不再是悖論為止。
　　其中有一些是耳熟能詳的悖論。以“薛定諤的貓”為例，它描述一隻不幸的貓被鎖進一個密閉的箱子裏，在我們打開箱子前一直同時處於死亡和活著的狀態。另外一則或許讀者沒那麼熟悉、但有些人仍然聽過的悖論，則是“麥剋斯韋精靈”，這個神秘的存在管轄另一個密閉的箱子，而且貌似能夠違反最神聖的科學定律（也就是熱力學第二定律），迫使箱子中的混閤物分離並呈現秩序。為瞭理解這類悖論及其解答，讀者必須掌握一些基礎科學知識，所以我給自己設下的挑戰是，在帶來zui低睏擾的限度下，幫助讀者理解這些科學概念。即使你不具專業知識，依然能欣賞這些悖論並享受其意涵。
　　這本書中，還有好幾則悖論是我從過去14年來在大學部所教授的相對論課程中擷取而來。愛因斯坦對於空間和時間的觀點，為邏輯難題提供瞭豐富的素材，例子包括竿與榖倉悖論、孿生子悖論和祖父悖論。至於其他悖論，例如牽涉到貓與精靈的那些，在某些人的眼裏還沒有得到令人滿意的答案。
　　在挑選最重要的科學之謎時，我並沒有駐足在尚未解決的最大問題，例如暗物質與暗能量（它們占瞭我們宇宙95％的組成成分）是由什麼組成，或者宇宙在大爆炸之前有什麼。這些是極睏難而深刻的問題，科學迄今尚未找到答案。諸如“構成星係大部分質量的神秘暗物質本質是什麼”的問題，或許在不久的將來可望獲得解答——假如日內瓦的大型強子對撞機能持續獲得令人振奮的新發現。
　　至於像是“對於宇宙大爆炸前某一時刻的精確描述”這類問題，可能永遠都沒有答案。
　　在接下來的章節中探討的所有悖論，處理的都是攸關時間與空間本質的深刻問題，以及宇宙在zui大和最小尺度上的特性。有些是理論預測的結果，乍看之下非常詭異，但一旦仔細探究理論背後的構想，就不那麼難理解瞭。親愛的讀者，讓我們一起來看看能不能搞定它們，以及在過程中會帶給你什麼樣的神奇樂趣。

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