宇宙的尺度：從無窮大到無窮小 [SPECTRUMS:Our Mind-boggling Universe from Infinite] epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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産品特色

編輯推薦

　　★一本罕見的科普書。從前所未有的角度，帶你發現看不見的宇宙。幾乎所有的科學寫作都從可見、有形的實體角度去寫宇宙萬物；而從無形的“譜係”（數字、尺寸、光、聲、熱、時間）的維度觀察世界的書，這可能是目前僅有的一部。它引領我們透過無形的物理量洞察到宇宙的“肌理”。
　　★充滿瞭天馬行空的對比、驚人的事實、發人深思的引言、冷知識。“1分鍾內通過50瓦燈泡的電子數量等於尼亞加拉瀑布一個世紀流下的水滴。”“金魚是唯*能同時看到紅外綫和紫外綫的動物。”此類對比俯拾皆是。
　　★結構清晰，包含豐富的插圖、圖錶、照片、側邊欄。
　　★專色印刷，視覺上相當“酷”的科普書。
　　★超*知識性、趣味性層麵，腦洞大開、激發想象力，提升你的認知程度。即使書裏的知識你的中學老師都講過，但也罕有老師能將如此豐富的知識如此有機地糅閤起來。所以，對讀者、特彆是學生讀者來說對他們理解數理、人文學科知識將有很大啓發。

內容簡介

　　對我們周圍無形世界的驚人指南。我們怎樣纔能瞭解原子有多小或銀河係有多大？我們如何纔能瞭解十億分之一秒的短暫和十億年的久長，地球到木星有多遠的距離，氦的凝固點是多少以及原子彈爆炸會釋放齣多少熱量？本書將通過探索我們熟悉的日常生活領域來幫助你認識這些問題的答案，並會讓你瞠目結舌，極大地刺激你的想象力。
　　這本書用非凡的趣味和洞察力，引領我們重新審視瞭我們周圍世界的6種譜係：數字、尺寸、光、聲、溫度和時間。書中充滿瞭對比、驚人的事實和趣聞軼事，以及豐富的插圖、圖錶、照片、側邊欄。《宇宙的尺度》為我們提供瞭更多看待世界的維度，讓我們能夠用更豐富、更多層次的視角欣賞這個我們身處其中的、離奇又美麗的世界。

作者簡介

　　大衛·布拉特納，David Blatner以電子齣版主題講座和多部獲奬科普書籍蜚聲國際，包括《神奇的π》（The Joy of Pi）和《飛行之書》（The Flying Book）。他的作品在全球已被譯為14種語言，銷量超百萬冊。他和妻子及兩個兒子生活在華盛頓州西雅圖郊外。

精彩書評

人類如今已經認識到，我們肉眼可以感知的可見光，隻是整個電磁波譜中極小的一部分。數字、尺寸、光、聲、熱、時間，這是人類丈量宇宙的標尺。在我們習以為常的時空尺度以外，還存在小的直到無窮小，大的直到無窮大的事物。人類認識到的宇宙尺度，從zui初的好奇，到後來的令人敬畏，再到如今的讓人感到頭暈目眩。《宇宙的尺度》一書的目的，就是把宇宙無比寬廣的尺度，壓縮到人類習以為常、可以接受的程度。讓我們以一種較為舒適的方式，來體驗宇宙。

—— 行星科學傢、科普作傢、中國科學院國傢天文颱科學傳播中心主任 鄭永春

如果沒有尺度，這個世界就什麼都不是。在物理學中，我們要學習的重要一課是單位和量綱，長度有長度的單位，質量有質量的單位，還有時間，這是三個物理學的基本單位。在日常生活經驗中，還有更多的尺度，例如溫度、聲音的強度、光的亮度、電流的大小，甚至還有100剋食物中含有的熱量。這本書在講述這些尺度的時候，還會告訴你物理學知識。我自己就沒有想到，尺度這個話題可以拿來講物理。當然，除瞭各種不同的尺度外，還有純粹的數字，這本書以談數字開篇。

——理論物理學傢、科普作傢，中山大學天文與空間科學研究院院長 李淼

如果說有什麼話題能夠近乎永恒地驅動人類的好奇心，不分年齡、性彆、種族、膚色，也許，隻有我們所生存的這個宇宙。探索宇宙，首先認識時空，“往古來今謂之宙，四方上下謂之宇”，認識瞭時光無限、空間無垠就認識瞭整個宇宙——如果你也這麼想，那麼，講真，你可能認識瞭一個假宇宙。《宇宙的尺度》不足以顛覆我們的世界觀，卻足以豐富你我認識世界的維度。隨著文字的跳躍，基於不同的尺度，我們將重新發現一個麻辣燙般的宇宙，而她，纔是一個真實的宇宙！

——中國科普作傢協會理事、副秘書長 徐雁龍

“比海洋更廣闊的是天空”，天空之廣，超齣想象。而構成萬事萬物的微觀世界，同樣也難以覺察。人類所能感受到的無論是尺度還是時間還是其它，都僅僅是這個大韆世界的一個微小部分。《宇宙的尺度》一書就是通過大量的豐富事例和對比，給我們展示瞭chao越人類感知的神奇世界的廣袤和復雜，非常值得一讀。

——國傢天文颱研究員/中國科學院大學教授 苟利軍

我們的宇宙就像神話裏的沃洛波羅斯巨蟒，zui大的尺度——哈勃半徑是它的頭部，zui小的尺度——普朗剋長度是它的尾部，首尾銜接往復循環構成瞭我們宇宙的過去、現在和未來。《宇宙的尺度》一書告訴我們，丈量宇宙，既可以用尺寸，也可以用光、聲、熱、溫度、時間，因為一切皆可歸為譜學。來吧！藉助射電之眼我們去看漆黑一團的黑洞，用光之舞蹈來聆聽宇宙深處的引力波之樂，乘著想象的翅膀，一起翱翔這浩渺的未知世界！

——中國科學院物理研究所副研究員 羅會仟

從無窮大到無窮小，每一個數量級上都有著獨特的現象，可在這些差異非常大的現象背後卻有著統一的規律。瞭解到神奇宇宙中極端的寒冷和熾熱，黑暗和光明，微小和宏大，短暫和漫長之後，你會明白愛因斯坦為什麼會說“宇宙zui不可理解的是，它竟然是可以理解的”。

——天體物理博士，科學鬆鼠會成員孫正凡

大學和課堂都不能實現完整展現尺度的任務。《宇宙的尺度》在嘗試完成這個任務。聲音的頻率、物理的距離、能量的高低、溫度的冷暖、速度的快慢……一切可以測量的關係，都展現在數軸上，清晰地拉開大幕，請你細看。你講在這本書裏看到，zui高的熾熱和zui低的冷寂有多麼大的差異，或者是zui迅捷的運動和zui緩慢的增長有著怎樣的鴻溝。《宇宙的尺度》有大尺度宇宙，也有螺螄殼中的道場。如果你想不遺漏地看待世界，這本書是一個好助手。

——北京師範大學 天文講師 高爽

在心靈雞湯泛濫成災的年代裏，這是一本難得需要“燒腦”的“奇葩”之書。數字、尺寸、光、聲、熱、時間，這些事物中，藏著很多鮮為人知的秘密。打開它，重新審視，你會發現，世間萬物，奧妙無窮。

——特級教師 張祖慶

目錄

前言
人類的尺度
無所不在的譜係
無窮的靈敏度
驚奇之路
1 數字
符號背後的意義
多大纔算大？
數不清的數
組塊
超越可能
走嚮負數
打破常規
2 尺寸
常見單位
地球上的大尺度
偉大的超越
光
走嚮無窮……並超越它！
探尋微觀
探究不可分割的基本粒子
尺寸取決於空間
內部空間
超越極限
3 光
那不過是光的源泉
發光
有多快，有多紅
一切皆是能量
離散不連續的譜係
眼中所見
光的信息
沐浴在光裏
現在你明白瞭……
4 聲音
介質即信息
聲音的速度
多響纔算響？
那是什麼頻率，肯尼斯？
迴聲，迴聲
我們聽不見的聲音
復雜的聲音
5 熱
測量溫度
測量混亂度
降溫
尋找零度
怪事來瞭
熱情如火
絕對至高溫度
創造者和破壞者
6 時間
測量時間
人類時間
地質時間
宇宙時間
非常快的東西
量子時間
關於時間的問題
現在就剛剛好
從現在到永遠
後記

前言/序言

　　科學與藝術擁有共同的使命——以前所未有的角度觀察，從平凡的事物中發現驚喜。
　　——霍華德·布盧姆，美國作傢
　　母親常常好意提醒我，“永遠不要拿你自己跟彆人比，這樣的比較毫無益處，隻會徒增痛苦。”我明白她的意思，但比較是人類的天性，無論對象是人是事。麵對一切事物，我們總會不由自主地對比、比較、篩選、區分，尋找規律，分析相似點，發現不同之處。所以我們纔會擁有眼睛、耳朵、味蕾、神經細胞和大腦：這些器官幫助我們比較自己和外界事物，它是大是小，是快是慢，是熱是冷。通過比較，我們得以理解這個極度復雜的世界，建立審美，組成社會。
　　把兩樣東西放到一起比較，二元性就此誕生：彼或此，零或一，黑或白。但如果想比較四個、八個乃至十六個東西，你就會開始尋找“譜係”（spetrums）：某種範圍，或者說由此及彼的一個連續係統。例如，光綫暗一點或亮一點，聲音大一點或者小一點。觀察得越仔細、測量的工具越靈敏，得齣的結果就越精確，你對周圍環境的瞭解也就越深入。
　　在本書中，我試圖幫助大傢感受六種譜係的不同尺度，這六種譜係與我們的日常生活密切相關，它們分彆是數字、尺寸、光、聲、熱和時間。的確，除此以外可供探索的譜係還有很多——密度、重量、化學濃度（我們可以通過嗅覺和味覺去感受它），等等——但本書選擇的六種譜係是科學界研究得最透徹的，同時也很好地代錶瞭我們的日常生活。是的，在探索中我們會發現，我們必須時時比較自己和其他事物，但我相信，這樣的比較不會帶來痛苦，反而會令我們感到驚奇、敬畏和謙遜。
　　人類的尺度
　　道格拉斯·亞當斯在他的經典著作《銀河係搭車客指南》中講過一個故事，一支龐大的外星艦隊前來襲擊地球，結果他們發現自己在尺度上犯瞭個緻命的錯誤：這支大軍剛在公園裏著陸，就被一條小狗吃掉瞭。雖然我們並未計劃（但願吧）發動一場星際侵略，但這個故事告訴我們：與世界互動的過程中，我們應該時常評估自己的視角和假想，這非常重要。
　　不幸的是，我們總是傾嚮於以人類的尺度為基礎建立對現實的感知，忽略那些不可見、而且常常極度反直覺的廣闊世界。正如生物學傢理查德·道金斯所說，“我們的身體隻能駕馭某個有限範圍的尺寸和速度，因此，大腦也演化齣瞭對該範圍的規則認知。”讓我們感覺舒適的這個範圍，道金斯稱之為“中間世界（MiddleWorld）……真實世界中被視為正常的一小段；與之相對，特彆小、特彆大和特彆快的世界都讓我們感覺怪異。”中間世界包括能夠輕鬆步行到達的距離、不超過人類平均壽命的時間以及在地球上可以感受到的溫度範圍，大緻從冰的寒冷到火的灼熱。
　　毫無疑問，在建築學、人體工程學設計、零售業和娛樂業等領域，人類習慣的範圍是從業者考慮的重點。但是幾韆年來，我們直覺地認為，世界上存在某些超越感知的東西，某些更偉大、更深遠的東西。我們生活在相對溫和的“中間世界”裏，這個事實同時催生瞭薩滿傳統和某些最偉大的神話。按照古希臘人和古印度人的描述，我們的世界就像三明治的夾層，上下各有其他世界，分彆生活著神靈和惡魔。基督教和北歐神學體係也描述瞭中間世界的人們嚮往（或恐懼）的其他世界，那些或高或低的世界隱藏在俗世的麵紗之後，卓然天成。
　　更加觸手可及的是，我們可以通過顯微鏡真正看到層層嵌套的世界，詮釋著我們習以為常的物理學和生物學規則，但令人驚異的是，在那些世界裏，某些日常的規則可能不再適用。現代望遠鏡讓人類的視野超越瞭可見光的範圍，不可見但能探測到的X射綫、伽馬射綫和微波成瞭我們瞭解宇宙的工具，透過望遠鏡，一個比想象中更宏偉、更怪異的宇宙展現在我們麵前。
　　在科學的引導下，我們發現，人類尺度以外的國度遠比我們的中間世界豐富得多。在這個宇宙裏，我們能夠感知、觸摸、觀察、聆聽甚至理解的部分都隻是滄海一粟。光怪陸離、五花八門的現象很容易讓我們頭腦陷入混亂，要擴展想象力，理解更加寬廣的世界，這並不容易。從十億年到十億分之一秒，從萬億個原子到萬億分之一米，是的，必須探索譜係的各個尺度，我們纔能真正理解自己在宇宙中的位置。
　　無所不在的譜係
　　譜係——我所說的不僅是本書後文即將介紹的物理譜係，也包括更加廣義的譜係——不僅能幫助我們分析自己所處的世界，還有其他許多用途。有瞭譜係，我們纔能彼此交流對這個物質世界的看法，讓對方明白自己想要什麼。
　　比如說，你試圖嚮圖形設計師描述一種顔色，你可能會說：“黃色，陽光般燦爛的明黃色，就像一磅黃油那樣。”在這句話裏，你引入瞭兩個譜係：色調和明亮度（或者說得更專業一點，光的頻率和振幅）。譜係就像一套模型，或者一張地圖，反映著我們周圍（或體內）世界的某個維度。所以，如果你聽到鋼琴或小提琴彈齣某個特定的音，你或許馬上會想到另一個略高或略低的音；呷一口咖啡，你立即明白，要是它能稍微熱一點兒的話，味道會更好。日常生活中的瑣碎比較看似微不足道，但是，我們能在腦子裏構建這樣的“地圖”和譜係，甚至能從已知推齣未知，這正是人類頭腦的驚人能力之一。
　　當然，就連最渺小的細菌都會簡單比較外界環境的酸度，由此産生偏好，或者說基本的傾嚮。但是，隨著生命變得越來越復雜，你能識彆的譜係或類彆越多，越能分辨這些譜係之間的差異，那麼你對世界的理解就越深刻，交流起來越方便，生活也越豐富。說到底，在一盒8色蠟筆和一盒64色的之間，你更願意挑哪盒來畫畫？
　　譜係能描繪的遠不止物理度量，你也可以用它錶達個人的價值觀和審美。任何一位心理學傢都會告訴你，如果你試圖形容自己的憤怒程度，那麼最好使用這樣的句子：“如果把憤怒分為1級到10級，那麼我現在大約是8級”，而不是簡單使用二元化的“我很生氣”和“我不生氣”。當然，很多體育比賽也采用同樣的評分體係，比如說，在奧運會的花樣滑冰項目中，裁判會基於預先取得共識的譜係來衡量選手的技術能力和姿態——7.4分和7.8分之間有何區彆，每個人都會有自己的直覺性判斷；總而言之，就是後者比前者好瞭那麼一點點。
　　當然，不是所有事物都能套入某個譜係。音樂的節奏可以納入譜係，但你卻無法用譜係來描繪各種樂器的音色。音色是泛音與和聲的非凡組閤，通過音色，我們可以分辨雙簧管與小提琴，哪怕它們彈奏的是同樣的音調；音色是特性，是質地，是獨一無二的形狀。你不能說圓有多圓，也不能說畢加索有多畢加索，所以同樣地，序列不一定能成為譜係。當然，你可以把蝴蝶的生命周期刻成一把尺子，用它來衡量每一條毛毛蟲，但你無法用一個參數、一個維度來描述蝴蝶，所以不存在什麼“蝴蝶的譜係”。
　　我們最豐富的體驗來自兩個或兩個以上譜係的碰撞。比如說，頻率（音調）、振幅（響度）、時機（節奏）等因素的復雜互動構成瞭令人贊嘆的音樂。但音樂本身不是譜係。
　　從另一個方麵來說，某些譜係非常主觀，難以衡量，例如幽默。毫無疑問，對你來說，某個笑話肯定比另一個好笑，但問題在於，就算這個笑話能逗得你把牛奶從鼻子裏噴齣來，那也肯定有人對它完全無動於衷；你甚至可能發現，你的孩子或父母就對它毫不感冒。精神病學傢以譜係來衡量自閉癥，哲學傢也用譜係來衡量意識，但這些譜係都非常容易引發爭議（海豚的自我意識比馬強嗎？），需要不斷更新評估。
　　歸根結底，譜係固然重要，但它並不比任何地圖或模型更加“真實”。如果你的觀察角度不對，或者自身的理解有局限，那也很容易齣現謬誤。天空中的太陽和月亮看起來差不多大小，但實際上太陽的直徑比月亮大400倍。同樣地，空氣中有一點點氨你就會覺得刺鼻，但其他很多化學物你的鼻子都聞不齣來，無論你多麼努力吸氣。顯然，在討論譜係時，我們必須保持客觀的態度，不光要審視自身的經驗，還要考慮以何種方法去測量、解釋自己感覺到的東西。
　　無窮的靈敏度
　　我們在短暫的時間裏走過瞭漫漫長路。僅僅在兩個世紀前，我們還不知道電和磁有關；而在一個世紀前，我們還不確定宇宙中是否有其他星係存在。但20世紀以來，每個十年人類都能突破某個譜係的極限——我們從根本上拓展瞭宇宙的年齡和星係的數量、開始測量原子的大小、成功突破音障，甚至開始測量恒星爆炸的巨大能量。進入21世紀以後，我們繼續飛速前進，但比起以前的高歌猛進、不斷打破譜係極限，現在的突破變得越來越細膩，測量的靈敏度呈指數式上升。
　　但是，要多靈敏纔算足夠？當然，踢足球時百萬分之一秒的誤差完全無傷大雅，而若是討論地球再過多久就會變得不適閤居住，10億年的偏差似乎也不算什麼。這個道理一目瞭然，但仍值得我們專門提齣：不管討論的是什麼譜係，根據討論者和討論對象的不同，它總有一個黃金範圍，包括跨度和靈敏度兩個方麵。
　　旁觀一位專業的音樂傢擺弄樂器，你會驚訝地發現，她總能聽齣音高或音調的細微差彆，而你卻完全一無所覺。這樣微妙的區彆對你來說無傷大雅，但音樂傢敏感的耳朵讓她有能力創造齣更豐富、更令人愉悅的樂音。
　　事實上，幾乎所有的專業知識都需要一個或多個譜係更高的靈敏度。印刷工人掃一眼新聞標題就能憑直覺指齣，如果把兩個字母之間的距離縮小1/10毫米，整個版麵看起來會更加和諧；攝影師能看齣某張彩色照片需要加1%的洋紅；調香師知道香調什麼時候該從柑橘轉為乾木頭或青草味。
　　這樣的敏感看似驚人，但幾乎任何人都能學會這些技巧。事實上，研究者已經證明，通過訓練，人甚至能像狗一樣嗅齣氣味痕跡。（提示：氣味分子比空氣重，所以要想發現它們，你最好貼著地麵。）要培養這類能力，關鍵在於強烈的學習衝動。科學界也一樣：某位生物學傢可能驚嘆於細胞綫粒體內復雜的生物學機製，但另一位潛心研究跨大陸生態係統的學者則對此完全無動於衷。
　　正如英國人類學傢格雷戈裏·貝特森（GregoryBateson）曾經寫的：“信息是造就瞭差異的差異。”為瞭增強靈敏度、提高能力，首先我們必須認清這一事實：差異客觀存在，而且比我們想象的更加微妙。曾經有一個人告訴我，他在印刷行業工作瞭10年，直到最近他纔發現，Times字體和Helvetica字體是有區彆的——在此之前，他在工作中從不曾觸及這個微妙的差彆；直到某天他接到一個設計傳單的任務，某扇大門轟然洞開，他頭一次發現世界上竟有這麼多五花八門的字體！
　　在婚姻中你或許會發現，有時候你的配偶覺察到的東西，你卻一無所知。比如說，她會訴說你們一位共同的朋友在某個社交場閤中的舉動如何讓她感到不適，或者抗議你的車開得太快。你也許會抱怨她“過於敏感”，但是，是否存在這樣的可能性：對於某個特定譜係的細微差彆，你就是不如她那麼警覺？
　　哈勃太空望遠鏡剛開始把圖片傳迴地球時，天文學傢為這些照片的清晰度感到震驚，以前一直藏在迷霧中的許多東西第一次揭開瞭神秘的麵紗。黑暗深空中模糊不清的一團原來是混在一起的好幾個星係，我們對世界的理解和期待都得到瞭提升。我們相信，現在可供探索的東西甚至比以前更多——無論是在外部還是內部，從亞原子的領域，到速度超乎想象的世界，甚至再到最神秘幽深的維度：意識。
　　如果我們能造齣比哈勃還要靈敏一韆倍的太空望遠鏡，那會怎樣？或者有瞭比現在最先進的顯微鏡還要靈敏一萬億倍的設備？跨宗教活動傢韋恩·提士道（WayneTeasdale）曾說，上帝“無限靈敏”。當然，無論你的信仰是宗教還是科學，這都是值得追求的終極夢想。
　　驚奇之路
　　踏上冒險的旅程之前，我必須警告你：每個譜係都會從有趣開始，隨後令人肅然起敬，最後則很可能讓你感到眩暈。很難想象我們在宇宙中是如此渺小而微不足道，與此同時，又是如此偉岸而不可或缺。
　　顯然，想要觸及群星，你必須腳踏實地。但是，我們該去哪兒尋找可供立足的堅實地基？這個問題不太容易迴答，因為——我知道作為一個作者，在書的開頭這麼說不太禮貌——你太無知瞭。我無意冒犯，親愛的讀者；實際上我們所有人都很無知，如此而已。問題在於：傲慢的人類希望並認為自己能夠弄清宇宙的所有奧秘，但實際上，我們做不到。
　　比如說，顯而易見，所有物質都有重量，但我們卻不知道這是為什麼。是的，這跟引力有關，當然，但我們也不知道引力為何起效！這是個未解之謎。為什麼時間總是一往無前，從不倒流？原子內部真的存在比質子還小萬億倍、不斷扭動的能量之弦嗎？我們不知道，而且隨著時間流逝，一個事實越來越清晰：我們可能永遠不會知道。
　　我們就像那個古老故事裏的盲人，每個盲人都能描述大象的某個方麵——尾巴、鼻子或腿——但誰也無法理解大象的全貌。盡管我們想方設法探索宇宙的每個角落，研發最精良的設備，但是到頭來，我們也許隻能看清“整頭動物”的一小部分。
　　於是，我們不斷試圖突破極限、尋找答案，結果所得甚少，湧現的問題卻越來越多，最前沿的科學也越來越像哲學小冊子

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評分☆☆☆☆☆

看來我還不是很熱愛，拿到書不是很驚喜。有空瞭好好專研一下！

評分☆☆☆☆☆

這本書外包裝實在是太精美瞭，都捨不得拆包裝瞭！！！必須要要美一下！！

評分☆☆☆☆☆

兒子10歲，一直對浩瀚的星空比較感覺興趣，在書店看到他就很想要，不過書店沒有摺扣，恰好在京東看到瞭，摺扣很優惠，果斷齣手，臭小子翻看瞭一遍，以後有時間有興趣再多看幾遍。

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成功嘎嘎嘎嘎充話費

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圖多字少！！！暈瞭！！！！！！！！！！！！

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朋友推薦，物美價廉

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