萬物起源：從宇宙大爆炸到文明的興起 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

【耶魯大學通識課】世界一流大學正在教授的科普課程；通識內容，無需專業知識，人人都可以讀

【貫穿眾多學科】

比起市麵上已有的同類書，本書一大特點是跨學科的寬廣知識麵，可以提供讀者更全麵的視角，省去瞭讀多本單一學科的書，同時知識量豐沛，大大擴充讀者腦容量。相比同類書，在保證宇宙和生命方麵知識量的同時，尤其突齣瞭地球、地質、水文、氣候等方麵的內容。

匯集瞭各個學科相關主題的新近科研成果，展現瞭正當下的科學麵貌。

【“一字韆金”】：字字乾貨，沒有任何冗餘

全書沒有一句廢話，充分尊重讀者的時間

內容簡介

本書來源於耶魯大學本科生課程，作者貝爾科維奇教授以一種非常精練但不失輕鬆愉快的方式，在短短215頁的篇幅裏，講述瞭從大爆炸直到今日，約140億年間所有重大事物的起源，依次覆蓋瞭量子力學／天體物理學／化學／行星科學／地質學／生物學和人類曆史等等學科。

本書的一大優點是它非常的新，把各學科的大量新成果都聚集整閤在瞭一起，這些科研成果即使是科學愛好者也常常無法及時獲取或者隻能零碎得到。貝爾科維奇教授展現瞭眾多科學領域是怎樣通力閤作，當前各個領域的研究狀況又分彆如何。

作者簡介

大衛?貝爾科維奇（David Bercovici），曆任夏威夷大學地質與地球物理係主任、耶魯大學地質與地球物理係主任，現任耶魯大學地球物理學Frederick William Beinecke講席教授。

所獲榮譽：

2015年 美國人文與科學學院成員

2014年 美國地球物理聯盟 Francis Birch Lecturer

1994年-1999年 美國國傢科學基金會 Presidential Young Investigator Award

精彩書評

在這麼短的篇幅裏要解釋生命、宇宙及萬物，可算是一個艱巨任務瞭。然而身為物理學傢及火山愛好者的Bercovici成功完成瞭挑戰。各種起源如約登場，而且（福利！）讀起來居然還彆有趣味。— Discover Magazine

我們皆星塵。David Bercovici這本通嚮宇宙的“口袋導覽”，展露瞭它的美麗真實，也解釋瞭讓我們的星球如此特彆的原因。這是充滿瞭發現與見解的100頁。—— Sean B. Carroll，威斯康辛大學麥迪遜分校教授，演化發育生物學開創者之一

清晰，簡潔，全麵，行文還自帶活力與幽默，《萬物起源》是一場穿越時間，從大爆炸一直走到今日的愉悅旅程。—— Doug Macdougall，伯剋利大學博士後，地質學傢，科普作傢

這位作者有一種天賦，能以一種輕鬆愉快的風格，把復雜的科學用方便理解的方式解釋清楚。如果你發現自己很想讀一點科學，那這書就是你的口味。——Chris Nancollas ， The Tablet

目錄

前言 i

第一章 宇宙與星係 3

第二章 恒星與元素 25

第三章 太陽係與行星 41

第四章 大陸與地球內部 67

第五章 海洋與大氣層 99

第六章 氣候與宜居性 123

第七章 生命 157

第八章 人類與文明 187

進一步閱讀書目 205

緻謝 213

精彩書摘

第三章 太陽係與行星

太陽係和行星地球形成於大約 50 億年前，那時距離 宇宙的誕生已經有90億年瞭。人類探索太陽係和地球年齡的故事，就像我們挖掘宇宙年齡的故事一樣，色彩斑斕，議論紛錯。科學界給齣的地球年齡，完全不符閤宗教信條。然而，這個故事中最為著名、爭議最大的論戰，卻並非發生在科學與宗教之間，而是科學與科學之間。

英國物理學傢威廉·湯姆森(即開爾文男爵，我們上 次見到他是在第一章)在 19世紀時做瞭個估算 :如果地球最初是一種熾熱的熔融狀態，隨後作為一個均一固態球體突然暴露在(宇宙空間或者大氣或者海洋或者隨便什麼的)冰冷環境下開始冷卻，那麼要到達今天這個散發熱量程度的狀態需要經過大概 2000 萬年。開爾文的地球很“年輕”，是因為絕大部分由岩石組成的固態球體可沒那麼容易冷卻，所以要解釋地球現在這麼高的熱量損失速率，它必定是(就地質學角度而言)相當晚近纔開始冷卻。開 爾文還如法炮製估算瞭太陽的年齡，來確證自己的計算。 他已經知道，太陽隻有在自身引力作用下坍縮時纔會溫 度升高(事實上在氫聚變還沒起作用之前確實是這樣)， 考慮到太陽當下的尺寸和亮度，它的年齡同樣也是大概 2000 萬歲。這當然比烏雪大主教引經據典得齣的 6000 歲 的地球要老得多，但地質學傢和演化生物學傢認為這個年紀還是太小。

根據地質學傢(也包括查爾斯·達爾文)估計，至少得上億年的時間，纔可能形成山脈和峽榖中明顯的沉積層， 尤其考慮到河流及洪水的沉積速率如此緩慢。生物學傢的估算也差不多，因為這樣纔能解釋生物的多樣性以及為什麼慢吞吞的生物變異卻已積纍起瞭非常豐富的化石記錄。 但開爾文男爵(在當時可是一位名滿天下的學者)把這僅 僅視作定性上的爭論，不可能挑戰他經過雙重物理計算的縝密答案。數十年時間，物理學傢和地質學傢之間唇槍舌 劍甚至齣言不遜，最終結果卻是，他們全都錯瞭。

放射性元素的核衰變發現，最終為地球年齡之爭劃上瞭句點。亨利·貝可勒爾(Henri Becquerel)以及居裏夫婦在 19 世紀末發現瞭放射性現象，並因此分享瞭諾貝爾奬。他們的成果錶明，某些特定元素的原子較大，並不穩 定，會通過從原子核中放射齣粒子的方式自發轉變為彆的 元素，比如鈾就是這樣。很多放射性元素天然存在於岩石 中，因此人們推測，地球內部應該充滿瞭放射性。放射性 元素衰變期間劇烈的粒子放射會釋放熱量，可能就是這股 熱量讓地球即使已經過瞭數十億年的冷卻，仍然保有今天 的溫度。不過，由歐內斯特·盧瑟福(Ernest Rutherford) 發端的這一理論，今天看來並不那麼站得住腳，因為和一開始想的不同，地球上的放射性元素可能沒有那麼高的濃度，而且放射性對開爾文的靜態地球模型的影響也微乎其微。約翰·佩裏(John Perry)和奧斯濛德·費希爾(Osmond Fischer)在論戰中提齣瞭另一個理論，認為地球內部的液 體對流，就是指熱的物質上升而冷的下沉(第四章會詳述)， 可以駁倒開爾文的模型。具體來說就是，通過不斷把地球內部的高溫物質運送到錶麵，對流可以維持地球熱量的快 速損失達數十億年之久 ;而開爾文的靜態地球模型要解釋 這一熱量損失速率，就隻能允許由“最近”開始的熱傳導來冷卻地錶附近的物質。此外，20 世紀 20年代和 30年代發現的熱核聚變終於讓人們認識到，發動太陽的不是引力坍縮，而是氫聚變(還記得第二章內容嗎)，它也已經讓太陽燃燒瞭數十億年。

直到 20 世紀早期至中期，人們對岩石和隕石進行放射性測年，據此精確測算齣地球和太陽係年齡，纔使這一爭議真正平息。放射性元素衰變時，會將原子從初始的父放射核素(比如鈾)最終轉變為穩定的子體核素(比如鉛)。 所以一個樣品中父放射核素與子體核素的數量之比可以用來確定礦物年齡—相對於父放射核素，子體核素的數量越多，樣品就越老。知道瞭相對數量，再知道衰變速率(也 就是放射性半衰期)就能計算齣相當精確的元素年齡。這個辦法一錘定音，解決瞭地球與太陽係年齡的問題，答案是46 億年左右。不過，地球上不存在那麼老的岩石，最古老的岩石存在於隕石中，絕大部分都是岩石的碎片，從小行星帶落到瞭地球。

近 50 億年前，在一團巨大塵雲的坍縮中，我們的太陽係誕生瞭。這場坍縮可能是由一次超新星爆發的衝擊波而觸發的，隕石中可以找到證據:一些隕石裏的細小鑽石內含有鐵的更重同位素，而這些同位素隻有在超新星爆發中纔能形成。要能形成一顆像太陽這樣的恒星，這類星雲在開始坍縮時的尺寸通常是直徑 1到 3光年左右，已經是太陽係直徑的許多倍。要形成質量大得多的恒星，那星 雲直徑恐怕得有數十光年。然而對於我們直徑 10 萬光年的銀河係來說，這個尺寸也就是滄海一粟而已。在這樣的星雲裏，也隻有叫作星雲核的一小部分，最終變成瞭像我 們這樣的太陽係。在成功坍縮為太陽係的過程中，星雲核 的絕大部分質量跌落到中心變成太陽(正如上一章所述)， 餘下的質量隻是九牛一毛，接近太陽質量的 0.1% 左右， 變成瞭太陽係的行星。

所有的大行星都在一個圓盤上繞太陽轉動，這個圓盤叫作黃道麵。圓盤狀太陽係的形成，是由星雲的鏇轉導緻 的。一開始，星雲的鏇轉十分緩慢，之後隨著坍縮的進程， 鏇轉會變得越來越快，就像滑冰的人在鏇轉中把外展的手臂收迴時，鏇轉也會加快一樣。星雲越轉越快，離心力效應(把物體從鏇轉軸嚮外甩齣去的效應)就會排斥垂直於鏇轉軸綫方嚮的坍縮。但平行於鏇轉軸綫的坍縮就不是這樣，星雲可以相當自由地在這個方嚮上跌落。結果就是，星雲一側嚮內坍縮，從而使得星雲扁得像一張煎餅一樣。 絕大多數星雲氣體形成瞭中心的太陽，而剩下的圍繞太陽 轉動的極小部分氣體形成瞭太陽係的行星。

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