科學可以這樣看係列 經典精選：量子宇宙+平行宇宙（套裝共2冊） epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

《量子宇宙》
　　

你為什麼不會從地闆上掉下去？

量子力學說：空間不是空的，但你的身體99%是空的。

目前世界公認好的量子力學入門書

超級暢銷書《為什麼E=mc2？》的作者的全新力作

《平行宇宙（新版）》

堪與《時間簡史》媲美，門外漢都能讀懂的世界科學名著。

在學者的陪同下，作一次奇妙的宇宙漫遊，他的見解可將我們的想象力推嚮極限

內容簡介

《量子宇宙》匯集瞭兩位當今世界一流的物理學傢兼暢銷書作傢，隻為瞭嚮讀者展示人人都能夠理解艱深的量子力學。它為我們提供瞭一個具體的大自然模型，在本質上可與牛頓的運動定律、麥剋斯韋的電磁理論和愛因斯坦的相對論相媲美。它用時鍾、鼓麵、吉他等方式，準確、生動、直觀地描述瞭艱深的量子力學，能為普通讀者理解和基本掌握，能讓讀者很好地瞭解大自然的本質，洞悉宇宙存在的物質基礎。

本書的核心論點是，沒有必要用隱晦艱深的方式看待量子力學，它是一個簡單易懂的理論，隻要你理解量子力學，就能對自然界做齣預測。

這本書是為感興趣的外行們解釋量子物理學的相關問題而寫的。

《平行宇宙（新版）》本書三部分，第一部分宇宙，描述瞭宇宙誕生時的情景、大爆炸理論、目前主流的宇宙膨脹理論和平行宇宙概念。第二部分多元宇宙，描述瞭多元宇宙的空間維度與時間旅行、平行量子宇宙、弦理論和M理論。第三部分遁入超空間，描述瞭當我們的宇宙瀕臨死亡進入大凍結時，如何藉助超空間逃往與我們宇宙平行的其他宇宙，將人類文明傳承下來。

作者簡介

《量子宇宙》作者

布賴恩.考剋斯（Brian Cox），傑齣物理學傢，榮獲英國高榮譽“不列顛帝國勛章”，英國皇傢學會研究員，曼徹斯特大學粒子物理學教授，非常成功的電視節目主持人，主持係列紀錄片“太陽係的奇觀”“宇宙奇觀”“愛因斯坦”“地平綫計劃”“宇宙大爆炸的機器”等，成為全球傢喻戶曉的公眾人物。

傑夫.福肖（Jeff Forshaw），傑齣物理學傢，熱情洋溢的演講大師，英國曼徹斯特大學理論物理學教授，專門研究基本粒子物理學。憑藉在理論物理研究領域做齣的突齣貢獻，他被授予“麥剋斯韋物理學奬章”。

他們兩人閤著有超級暢銷書《為什麼E=mc2？》。

《平行宇宙（新版）》作者

[美]加來道雄博士，弦理論創始人之一，世界著名理論物理學傢，紐約城市大學理論物理學教授，世界著名科學暢銷書作者，傢喻戶曉的科學紀錄頻道主持人，所著七本書均暢銷全世界。

譯者簡介：伍義生，中國譯協資深翻譯傢。

內頁插圖

精彩書評

在《平行宇宙》一書中，加來道雄博士以其無與倫比的解說纔能，講述瞭現代物理學得齣的一種令人難以置信、激動人心的可能性，即，可能存在著廣闊無垠的宇宙之網，裏麵排列著許多宇宙，也許是無窮多個宇宙，而我們這一宇宙隻不過是其中之一。他運用生動巧妙的類比，幽默的語言，耐心地嚮讀者介紹有關平行宇宙的種種話題，從量子力學、宇宙學，到新齣現的M理論，一路娓娓道來。讀讀這本書吧，在學者的陪同下，作一次奇妙的宇宙漫遊，他的見解可將我們的想象力推嚮極限。

——布賴恩.格林（Brian Greene），哥倫比亞大學理論粒子物理教授，《宇宙結構》和《優雅宇宙》的作者。

“喜歡宇宙論、時間旅行、弦理論和10維或11維宇宙的讀者可能不會找到比加來道雄博士更好的引導者瞭，他既是一位親身從事這方麵研究的學者，同時又善於以引人入勝的方式，深入淺齣地講解這一難以琢磨的復雜問題，非常難能可貴。”

——唐納德.戈德史密斯（Donald Goldsmith），《逃亡的宇宙》和《宇宙的連接》的作者。

“可讀性極高，讓你輕鬆涉足在宇宙學前沿而樂不可支。”

——馬丁.裏斯（Martin Rees），《我們的宇宙棲息地》和《我們的*後結局》的作者。

“穿越宇宙，突破宇宙，目不暇接，五光十色。加來道雄博士，世界上優秀的科學作傢之一，指點你透過物理世界的尋常錶象，看到隱藏其下的奇妙世界：不可思議的暗物質及暗能量，空間中隱藏著的高維度，振動著的弦及其微小的環，宇宙就是靠它們纔得以維係。根據加來道雄博士的看法，現實世界其實撲朔迷離，絲毫不亞於離奇的科幻小說。”

——保羅.戴維斯（Paul Davies），澳大利亞悉尼Macquarie大學太空生物學中心，《現在建造一架時間機器》的作者。

“加來道雄博士的又一力作。在《平行宇宙》中，他巧妙地將物理學的前緣變得如同一座遊樂園，使你能一邊享受樂趣，一邊又學到瞭愛因斯坦的相對論、量子力學、宇宙學和弦理論。但是本書的真正精髓在於，它告訴你加來道雄是如何運用這些強大的工具，來探究多宇宙是否存在，以及，在我們對上帝以及生命的意義進行認知的過程中，它們能給我們以怎樣的哲學啓迪。”

——尼爾.德格拉斯.泰森（Neil de Grasse Tyson），天體物理學傢和紐約城海登天文館主任，《起源：宇宙演變的140億年》一書的閤著者。

“在英國，布萊恩·考剋斯已經成為瞭物理學界的領軍人物……考剋斯已經擁有瞭一大批粉絲……他恰當地運用簡短的語言，並且使用簡單的類比來巧妙地呈現復雜的觀點。他還令人欽佩地避免瞭沉悶的敘述。作者對於學科的熱愛躍然紙上。”

——《經濟學傢》（The Economist），2011.11.5

“全麵地敘述瞭量子力學的作用原理，以及它的正確性……讀完本書可以瞭解很多知識，並且無論是語言還是內容都經過精心挑選，簡明扼要。”

——《新科學傢》（New Scientist），2011.11.5

“英國人喜愛的物理學傢沒有片麵地支離破碎地展現科學，而是獻上瞭一部精確的量子力學入門作品。”
　　 ——《華爾街日報.歐洲版》（Wall Street Journal Europe），2011.11.11

“這本由著名的兩位英國物理學傢撰寫的著作，打破瞭所有科普讀物的陳規。”

——《經濟學傢》（The Economist），2011.12.10

“得益於他的電視科學講座，布萊恩.考剋斯已經成為英國名氣至大的物理學教授。再沒有人能像他那樣讓人陶醉地、激情四溢和通俗易懂地將宇宙的奧秘呈現在大眾麵前。考剋斯與傑夫.福修閤著的新作品仍然保持瞭這種魅力和熱情……這是一部嚴肅的、完整的講述量子理論的著作，適閤普通讀者。”

——《金融時報》（Financial Times），2011.11.11

“以一段任何在大學學過物理學的人都熟知（即使沒學過的人也能看懂）的科學簡史開始，考剋斯和福修接著開始解釋元素周期錶的根源、強核力和弱核力、‘為什麼我們在跌倒時不會穿過地闆’，以及無數其他有趣的主題。”

——《齣版周刊》（Publishers Weekly），2012.3.5

目錄

《量子宇宙》

目錄

1 緻謝

2 1．奇怪的事情正在發生

2 2．分身術

（同時齣現在兩個地方）

2 3．粒子是什麼？

2 4．什麼事情都可能發生

2 5．運動錯覺

2 6．原子的音樂

2 7．一枚針頭裏的宇宙

（我們為什麼不從地闆上掉下去）

2 8．相互連接

2 9．現代宇宙

2 10．相互作用

2 11．空間不空

2 後記：恒星的死亡

212 擴展閱讀

《平行宇宙（新版）》

第一部分　宇宙

　第1章　宇宙誕生時的情景

　第2章　荒謬的宇宙

　第3章　大爆炸

　第4章　膨脹和平行宇宙

第二部分　多元宇宙

　第5章　空間入口和時間旅行

　第6章　平行量子宇宙

　第7章　M理論：所有弦理論之母

　第8章　設計者宇宙?

　第9章　尋找來自第11維度的迴聲

第三部分　遁入超空間

　第10章　萬物之終結

　第11章　逃離宇宙

　第12章　超越多元宇宙

精彩書摘

一提到量子這個詞就立刻讓人感到睏惑，又讓人著迷和迴味無窮。它或者是科學巨大成功的證明，或者是在我們解開亞原子領域不可避免的奇怪現象與有限範圍的人類直覺的象徵，這要看你怎麼看。對物理學傢來說，量子力學是支持我們認識大自然的三大支柱之一，其他兩個是愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論。愛因斯坦的理論處理空間和時間的性質與引力。量子力學處理除此之外的一切。有人可能主張，不管量子力學是令人睏惑的或是令人著迷的，這都不要緊；它隻是一個描述事物行為方式的物理學理論。用這個實用主義的標準來衡量，它的精準度和解釋能力是令人滿意的。有一個量子電動力學的實驗，是一個最古老的和最好地理解現代量子理論的實驗，其中包括測量磁鐵附近的電子的行為方式。理論物理學傢努力工作瞭許多年，用筆、紙和計算機預測這個實驗會發現什麼。實驗者設計和進行精密的實驗來找齣大自然的精細的性質。這兩支隊伍獨立地宣布瞭精確的結果，其準確性可以和測量英國曼徹斯特與美國紐約之間的距離誤差隻有幾厘米相比較。尤其值得注意的是，由一些實驗者返迴的數值與理論傢的計算精確一緻；測量與計算完美吻閤。

這些事實給人的印象是深刻的，但也是難以理解的，如果量子理論描繪的僅僅是微小的模型，你可能會忘記懷疑所有那些大驚小怪的事情。雖然科學不是一下子就能派上用場的，但許多改變瞭我們生活的技術和社會的變化，都是源於現代的探索者所進行的基礎研究，他們的唯一動機是更好地瞭解他們周圍的世界。這些由於好奇心引導的發現，遍布瞭所有的科學學科，結果是增加瞭人類的預期壽命，實現瞭洲際航空旅行和現代通訊，免除瞭農場和清掃的苦役。這些結果使我們受到鼓舞，同時又讓我們清楚地認識在這個無限星辰的大海中我們的位置。但所有這些在某種意義上都是一些副産物。我們探索是因為我們好奇，而不是因為我們希望得到宏偉的現實結果，或把我們的生活點綴得更好。

量子理論或許是從最神秘莫測變成非常有用的最好例子。它之所以神秘，是因為它描述瞭一個粒子可以同時存在於世界的幾個地方，並且通過同時探測宇宙，一個粒子可以立即從一個地方移動到另一個地方。它之所以有用，是因為對建造宇宙的最小建築磚塊行為的理解，加強瞭我們對其他一切事物的理解。這種說法近乎有些主觀，因為這個世界充滿瞭多樣性和復雜性的現象。盡管有這樣的復雜性，我們發現一切都是按照量子理論規則的、由到處移動的一些極小粒子構成的。這個規則是如此之簡單，以至於可以在一個信封的背麵寫上幾句話，就把它們概括齣來。事實上，我們不需要一整座圖書館的書去解釋事物的基本性質，這是所有秘密中最大的奧秘。

看來，我們瞭解世界的基本性質越多，它看上去就越簡單。我們將在適當的時候解釋這些基本規則是什麼，這些極小的建築磚塊是怎樣巧妙地形成世界的。但是，為瞭避免宇宙的這個基本的簡單性不使我們太吃驚，我們要提醒一句：雖然遊戲的基本規則很簡單，其結果卻不一定容易計算。我們日常對世界的經驗，是從由億萬個原子組成的巨大物體之間的關係得來的，因此試圖從基本原理得齣行星和人類的行為將會是愚蠢的。承認這一點並不會減弱我們的主要觀點，即一切現象實際上是以極小粒子的量子物理為基礎的。

想想你周圍的世界。你拿著一本由紙做的書，即一棵樹的碎漿做的書。[1] 樹子是能供應原子和分子的機器，將它們打碎並重新排列成由億萬個單獨部分構成共同的一個群體。它們是用稱為葉綠素的分子完成這項工作的，一個葉綠素由100多個碳、氫和氧原子組成，扭結成一個復雜的形狀，靠一些鎂和氮原子結閤在一起的。這些粒子組閤在一起可以捕捉從比我們地球大100萬倍的核火爐，我們的太陽發齣的，經過瞭9 300萬英裏（14 967萬公裏）的光綫，並把這個能量轉移到細胞的內部，利用這個能量將二氧化碳和水建造成分子，並在此過程中製造充實生命的氧。正是這些分子鏈形成樹子的上層結構和所有的生物，以及你書中的紙。你能閱讀這本書和瞭解書中的內容，是因為你的眼睛可以將頁麵的散射光轉化為電脈衝，由宇宙中我們所知道的最復雜的大腦進行解釋。我們發現這些東西正是原子的集閤，並且各種各樣的原子僅由3種粒子構成：電子、質子和中子。我們還發現，質子和中子本身是由更小的稱為誇剋的實體組成的，這是我們目前所知道的事情。而支撐所有這一切的是量子理論。

因此，正如現代物理學所揭示的，透過宏觀世界的視野和多樣性，我們所居住的宇宙的圖像是一個潛在的簡單優雅的現象。這也許是現代科學最大的成就；將世界，包括人類在內的巨大的復雜性簡化為描述一些微小的亞原子粒子的行為，和作用在它們之間的4種力。4種力中的3種力已經得到最好的描述：在原子核內部深處運行的強核力和弱核力，和將原子與分子黏在一起的電磁力，都是量子理論給齣的。隻有萬有引力，這個最弱的卻為我們最熟悉的力，目前還沒有滿意的量子理論描述。

不可否認，量子理論是有些古怪，有些人認為它在鬍言亂語。貓怎麼可能既是活的，又是死的；粒子怎麼可以同時在兩個地方；海森堡說一切都是不確定的。然而這些事情都是真實的，隻是因為在微觀世界發生的一些奇怪的事情使我們迷惑不解，所以得齣的結論常常是最不確切的。超感知覺、神秘的愈閤、振動手鐲可以保護我們免受輻射，以及誰知道還有什麼稀奇古怪的事，都在“量子”這個詞的掩蓋之下常常被認為是可能偷偷進入神殿的。這些鬍說八道齣自缺乏清晰的思維、一廂情願的思考、真誠的或惡作劇的誤解，或上述這一切的某些不幸的組閤。量子理論精確地描述世界，它利用的數學定律像牛頓或伽利略提齣的任何定律那樣具體。這就是為什麼我們可以極其精確地計算一個電子的磁響應（the magnetic response）。量子理論提供瞭一個自然的描述，正如我們將會發現的，它有很大的預測能力和解釋能力，可解釋從矽片跨越到星星的廣闊範圍的現象。

我們寫這本書的目的，是要使量子理論非神秘化；這個理論的框架已經被證明是十分混亂的，甚至對它的早期實踐者來說也是如此。我們的方法是采用現代觀點，利用一個世紀以來的瞭解和理論的發展。然而，為瞭做好準備，我們從19世紀末和20世紀初開始我們的旅程，考察一些導緻物理學傢從根本上背離過去的原因。

量子理論，像科學上的其他案例一樣，是由於發現的自然現象不能用當時的科學範例來解釋而齣現的。量子理論的種類繁多，各有不同。一連串莫名其妙的結果引起激動和混亂，並促成一個階段的實驗與理論創新並舉時期：一個黃金時代的到來。其主角的名字鎸刻在每一位物理學學生的意識中，並占據著時至今日的大學教學課程：盧瑟福、玻爾、普朗剋、愛因斯坦、海森堡、保羅、薛定諤、狄拉剋。在曆史上也許再也不會有這樣一個時期，如此眾多的科學傢在尋求同一個目標上取得瞭巨大的科學成就；建立瞭一個新的構成物理世界的原子和力的理論。在1924年，新西蘭齣生的物理學傢，在曼徹斯特發現瞭原子核的歐內斯特.盧瑟福（Ernest Rutherford），在迴顧之前幾十年的量子理論時寫道：“1896這一年……恰當地標誌著被稱為物理科學英雄時代的到來。在此之前，物理學史上從未有過這樣一段劇烈的活動時期，具有根本性的、重要性的發現以令人睏惑不解的速度一個接一個地而來。”

但在我們旅行到19世紀末的巴黎和量子理論誕生之前，“量子”（quantum）這個詞本身是什麼呢？這個術語是在1900年通過馬剋斯.普朗剋（Max Planck）的工作進入物理學的。普朗剋那時關注的是找到一個熱物體所發齣的輻射，對所謂的“黑體輻射”（black body radiation）的理論描述。德國一傢電照明公司委派他做這件事情：一扇通往“宇宙”的大門就這樣悄然打開瞭。在本書的後麵，我們將更加詳盡地討論普朗剋的偉大洞察力，為簡短介紹起見，這裏隻說他發現瞭，隻有假定光是以他所說的小能量包，即“量子”（quanta）的形式發射的，纔有可能解釋黑體輻射的性質。量子這個詞本身就意味著“包”或“離散”。最初，他認為這是純粹的數學技巧，但隨後在1905年由阿爾伯特.愛因斯坦對稱做光電效現象所做的工作進一步支持瞭量子假說。這些結果讓人産生聯想，因為小能量包可以認為是與粒子同義的。

認為光是一串小子彈的想法有著漫長的和悠久的曆史，可以追溯到現代物理學的誕生及艾薩剋.牛頓時代。但是蘇格蘭物理學傢詹姆斯.剋拉剋.麥剋斯韋（James Clerk Maxwell），於1864年發錶的一係列文章似乎已經全麵消除瞭任何揮之不去的疑慮。阿爾伯特.愛因斯坦後來將麥剋斯韋的這些工作描述為“自牛頓時代以來物理學所有過的、最深遠的和最富有成果的成就”。麥剋斯韋錶明，光是一種通過空間湧動的電磁波，這樣，光是一種波的想法，有瞭一個完美無暇的、似乎是無懈可擊的來源。然而，亞瑟.康普頓（Arthur Compton）和他的同事們在1923至1925年間，在華盛頓聖路易斯大學所做的一係列實驗中，成功地使光量子（the quanta of light）從電子中跳齣。二者的錶現都很像颱球，因此提供瞭明確的證據錶明普朗剋的理論推測有一個堅實的現實世界基礎。1926年，光量子被命名為“光子”（photons）。這些證據無可爭議地錶明光的行為既是波，也是粒子。

這標誌著經典物理的結束和量子理論的開始。

……

詩人隻想把他的頭腦放入天空抒發情懷。邏輯學傢卻想把天空放入他的頭腦探尋秘密。結果分裂的是他的頭腦。

——G K 切斯特（G K Chesterson）

當我是一個孩子的時候，我內心的信仰有衝突。我的雙親是在佛教的傳統下長大的。但我每周去主日學校上課，我喜歡這裏講的有關鯨魚、方舟、鹽柱、肋骨和蘋果的聖經故事。這些古老的寓言讓我著迷，這些內容是我最喜歡主日學校的地方。對我來說，有關大洪水、燃燒的叢林和逝去的流水，比起佛教的聖歌和沉思冥想更讓我激動不已。事實上，這些古代的有關英雄事跡和悲劇的傳說給我上瞭一堂生動的道德和倫理課，這些教育伴隨瞭我的一生。

在主日學校裏，有一天我們學習“創始”。讀到上帝在天上雷鳴般地說：“讓世界充滿光明！”這些話語聽起來比有關“涅槃”的沉思冥想更為生動。齣於好奇，我問我的主日學校老師：“上帝有母親嗎？”平時她迴答問題總是很果斷，每次都給我深刻的道德教育。然而，這一次她被問住瞭，她遲疑地說上帝大概沒有母親吧。我問她：“那麼上帝是從哪來的呢？”她咕噥著說，關於這個問題她要問問牧師。

我當時沒有認識到我意外地觸及到一個重大的神學問題。我迷惑瞭，因為在佛教中根本沒有上帝，隻有無始無終的永恒的宇宙。後來，當我研究有關世界的神話時，我知道瞭在宗教上有兩種類型的宇宙論：一種理論是上帝在一瞬間創造瞭宇宙，另一種理論是宇宙過去、現在和將來都永遠如此。

我想，兩種理論不可能都是對的。

後來，我開始發現這些共同的主題貫穿在很多其他的文化中。例如，在中國的神學中，開始時有一個宇宙蛋。幼兒上帝盤古幾乎是永久地居住在這個漂浮在無形的混沌海上的蛋中。當他最終孵化齣世

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還不錯，單位部門一起買的，買瞭40幾本書，還可以還沒每一本看質量，後麵有問題再追評，唯一不好就是一個訂單被分成四個，發票分成四份報銷麻煩

很好很好很好很好很好很好

一下子買瞭好多這方麵的書，孩子喜歡，必須支持，希望對他的學習有幫助

這是一本神經科學，或稱腦科學的進展介紹書，寫得非常棒，很深刻。

在《行走零度》一書中，切特?雷莫采用本初子午綫，這一全世界的地圖和時鍾之標準的零經度綫，闡述瞭人類始自與自身地球大小相仿的宇宙到星係宇宙及地質年代數十億年的智力旅程的故事。

最喜歡看天文學類圖書，學習學習，萬一哪天真遇見瞭，說不定還有用呢。

這個作者的行文風格很好，比較容易看懂，

多快好省，多快好，多快好省，多快好省。

很棒的書，在京東活動時候囤瞭不少，留著慢慢看，多接觸，多擴充自己的知識麵。