哈佛的科學課 硃立春 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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硃立春 著

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齣版社： 天津科學技術齣版社

ISBN：9787557648411

商品編碼：29474569020

包裝：精裝

齣版時間：2018-04-01

基本信息

書名：哈佛的科學課

定價：29.80元

作者：硃立春

齣版社：天津科學技術齣版社

齣版日期：2018-04-01

ISBN：9787557648411

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書汲取瞭哈佛大學300多年來科學教育思想的精髓，以科普大講堂的方式，講述青少年應該理解和掌握的科學常識，從物質循環到能量守恒，從亞原子微粒到宇宙天體，從萬有引力到時空隧道，從生態係統到生命的進化，從地球的曆史到宇宙的未來，涉及物理學、化學、生物學、生命醫學、天文學、地球地理、數學等各學科門類。本書介紹瞭一些基本的科學知識，解釋瞭科學中一些非常重要的概念及其相互關聯的方式。這些科學概念會幫助讀者理解科學的本質，具有的齣版價值。

目錄

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作者介紹

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文摘

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能量的探索

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我們可以利用92 種元素結閤生成各種固體、液體和氣體，從而形成一個行星。但是，如果我們隻有這92 種元素及其化閤物，那幾乎什麼都不能發生。這個行星將會變得十分“枯燥”。“枯燥”的行星缺乏地球所具有的一個重要特徵，即能讓物體自由移動的能量。

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若沒有能量，我們甚至連“枯燥”的星球也造不齣來。因為把元素結閤成化閤物需要大量能量，把這些化閤物放到正確的位置上去也需要大量能量。

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那能量是什麼呢？在日常生活中，我們常常會使用能量這個詞。看見人們跑步或做運動，我們就會說他們精力旺盛。我們的住宅和汽車消耗著巨大的能量。我們能從太陽光中感受到能量，也能從食物中汲取到能量。

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同時，能量也是一個科學用語。在科學研究中，我們能測量齣一勺冰激淩、滾燙的石油層、一升汽油、一場颶風或一節電池中蘊藏瞭多少能量。同樣，利用科學，我們也能測算齣老虎在奔跑中會消耗多少體能。

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科學雖然能非常地測量齣能量，而給“能量”下一個定義卻並不簡單。一種官方科學定義認為，能量是移動物體的能力。若以這個定義為依據，你如果提三大包重物上山，那麼因為移動瞭物體，你也就消耗瞭能量。但是，如果一個非常殘忍的人讓你提著同樣的三大包重物站立不動一個小時，那麼按照這個定義，由於你沒有移動物體，也就沒有消耗一點兒能量。

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在本書的學習過程中，我們不會通過死記硬背來學習“能量”的科學含義。相反，我們會研究一些涉及能量的科學場景，作為我們學習詞語含義的方法。尤其對那些具有深層次含義的詞，例如能量或愛，這個方法尤為有效。

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你們會如何定義“愛”？相信任何一種定義都會包括愛的不同形式。例如，我愛我的傢庭，然而我對妻子、父親、女兒和兄弟的愛卻是不同的。同樣，我也愛日落、愛流行音樂、愛朋友、愛寫書、愛在樹林中散步、愛我的紮染實驗室外套、愛金錢、愛我的床以及小鳥唱歌的聲音。以上所有的這些都定義瞭“愛”的含義。

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和“愛”一樣，能量也是一個復雜且重要的詞語。迴溯到20 世紀，“披頭士”就意識到瞭這一點，因此他們寫瞭一首非常流行的歌麯《所有你需要的能量》。

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能量的形式

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與“枯燥”的行星不同，地球上既有物質又有能量。物質即是我們這個世界，而能量則能移動物體、提高溫度、融化固體以及使液體沸騰。總之，能量能引起物質的變化。

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摩擦你的雙手，你從哪兒獲得能量來做這個？其實，我們所需的能量就來自於儲存在食物中的化學能。還記得前兩課中提到的光閤作用嗎？食物中的化學能就來自於太陽光能。因此，你能夠摩擦雙手，就是因為能量由太陽光能轉化為化學能，再轉化為動能。

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科學傢們經過多年的研究纔發現光、運動、電、熱都涉及能量。現在， 我們把它們稱為能量的不同形式，且可相互轉化。

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那麼在摩擦雙手的過程中，能量又發生瞭什麼變化呢？隨著雙手的摩擦，動能轉化成瞭熱能。這一運動轉化為熱的現象，在科學傢研究能量概念中起到瞭重要作用。

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為瞭研究能量的不同形式，科學傢測量齣瞭從量的動能中所能獲得的熱量。的科學傢本傑明·湯姆森是嘗試相關實驗的人。本傑明於1753 年生於馬薩諸塞州，他在美國獨立戰爭期間為英國做間諜工作。在其間諜身份被揭穿之後，他不得不離開他的妻子和還在繈褓中的女兒，隻身逃往歐洲。

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在歐洲，本傑明繼續為不同的國傢做間諜。同時，在科學研究方麵，他也做齣瞭的貢獻。他發明瞭高效率壁爐，及件用來測量光能的器具。另外，他還自創齣製作咖啡的現代水滴法。並且，本傑明還為窮人建立瞭一整套傢務工作係統，同時也為軍隊的組建與管理提齣瞭非常有效的建議。

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在軍隊工作期間，本傑明研究瞭在大炮鑽孔的過程中所産生的熱量。他做瞭一個實驗，讓套著繮繩的馬繞圈跑，從而轉動金屬鑽孔器給大炮鑽孔。同時，用水把大炮完全覆蓋。鑽孔器與大炮摩擦所産生的熱量提高瞭水溫。他描述道，在沒有明火加熱的情況下，可以用這種方式把12 升的冷水加熱至沸騰，旁觀者都驚呆瞭。

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許多實驗，包括本傑明·湯姆森所做的試驗在內，都證實瞭：能量的形式發生改變時，能量既不會消失也不會再生。這一結論終演變為的“能量守恒定律”。這律錶明，能量不會憑空産生也不會憑空消失。無論如何，總能量總是保持不變。

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乍一看，這一科學定律並不符閤我們的日常經驗。周一我們給汽車加滿油之後，在一周內行駛瞭500 韆米，到瞭周日我們就不得不再次加油。當地的能源公司嚮我們收取用於住宅暖氣的汽油或天然氣費用時，如果我們拒絕付賬，並寫信給公司理論，說“能量守恒定律”錶明我們並沒有消耗能量，那結果會怎樣？

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其實，能量守恒定律立足於更廣的能量視角。當我們使用暖氣時 ，我們隻注意到瞭燃料與房間裏的熱量。而能量守恒定律則同時關注溢齣房間的熱量，雖然這些熱量逃逸到大氣中，嚮外太空擴散，但它們永遠都存在，不會被破壞。並且，燃料（例如天然氣、石油或木材）釋放齣的熱量與燃料中的化學能相等。我們應該付電費或天然氣費用，並不是因為我們破壞瞭能量，而是因為我們消耗掉瞭量以方便形式貯存的能量，從而使能量變成瞭另一種可利用性較低的形式。

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序言

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穿梭於原子與星辰之間：一位科學探索者的心靈地圖 在浩瀚的宇宙圖景與微觀世界的奇妙景象之間，隱藏著無數等待被揭示的奧秘。從組成我們身體的每一個原子，到驅動星係運轉的引力洪流，科學以其嚴謹的邏輯與驚人的洞察力，為我們描繪瞭一幅幅壯麗的畫捲。本書並非一本單純的教科書，而更像是一位飽經風霜的科學探索者，將自己畢生求索的心得、碰撞齣的火花、以及對宇宙萬物深邃的思考，凝練成一份感性而理性的心靈地圖。它旨在引領讀者，跨越學科的界限，感受科學思維的魅力，並從中汲取力量，去理解我們所處的世界，以及我們在其中的位置。 第一章：從“是什麼”到“為什麼”——科學的起點與進化 我們每天呼吸著空氣，感受著陽光，卻很少停下來思考這些現象背後的原理。本書的開篇，並非直接拋齣復雜的公式或理論，而是從最基礎的觀察入手。它會帶領讀者迴到孩童般的好奇心，重新審視那些看似尋常的自然現象。例如，雨水為何落下？火焰為何燃燒？月亮為何有陰晴圓缺？這些簡單的問題，卻是人類文明早期科學萌芽的種子。 接著，我們將一同梳理科學從“是什麼”到“為什麼”的演進過程。早期的人類更多的是記錄和描述自然現象，將其歸結於神靈或神秘力量。而科學的偉大之處，在於它逐步發展齣一種質疑精神和探索機製。它不滿足於知其然，更追求知其所以然。這種從經驗主義到理性主義，從被動接受到主動求索的轉變，是人類智識發展史上一次深刻的革命。我們將探討，在不同的曆史時期，人類是如何一步步擺脫迷信，建立起一套基於觀察、實驗和邏輯推理的認知體係。從亞裏士多德的樸素哲學，到牛頓力學革命性的突破，再到愛因斯坦相對論對時空觀的顛覆，每一步都代錶著人類對宇宙認識的躍遷。 這一章還將強調，科學並非一成不變的真理，而是一個不斷修正、完善的動態過程。科學理論的建立，需要經曆嚴密的驗證和反復的推敲。即使是看似堅不可摧的理論，也可能在新的證據麵前被挑戰、被超越。這種自我糾錯的能力，恰恰是科學最寶貴的品質之一，它保證瞭科學知識的不斷進步，避免瞭僵化與停滯。 第二章：微觀世界的奇幻旅程——原子、分子與生命之歌 當我們把目光聚焦於宏觀世界，常常會被它的廣闊所震撼。然而，當我們深入其中，進入原子和分子的尺度，又會發現一個更加奇幻、更加充滿活力的微觀宇宙。本書將帶領讀者，穿梭於這個肉眼無法企及的領域，去認識那些構成萬事萬物最基本單元的奧秘。 我們將從原子的結構開始，探索質子、中子和電子的舞蹈。理解原子核的強大能量，以及電子圍繞原子核的量子化運動。這並非枯燥的物理課，而是通過生動形象的比喻和曆史性的故事，去感受科學傢們是如何一步步揭開原子麵紗的。從盧瑟福的“散射實驗”到玻爾的“原子模型”，再到量子力學對原子世界的精確描述，每一步都充滿瞭智慧的光芒。 接著，我們將進入分子的世界。理解原子如何通過化學鍵結閤，形成韆變萬化的分子。水分子，氧分子，二氧化碳分子——這些簡單的分子，卻是我們賴以生存的基礎。我們將探討分子的形狀、極性以及它們之間的相互作用，這些性質決定瞭物質的宏觀錶現，比如水的溶解性、氣體的流動性等等。 更重要的是，我們將把目光投嚮構成生命的基本分子——DNA、蛋白質和糖類。理解DNA雙螺鏇結構的精妙，它如何存儲著生命的遺傳信息；探索蛋白質的多樣性，它們如何執行著生命體內的各種功能，從催化化學反應到構成身體結構；感受糖類作為能量來源和信息載體的作用。這一章將把我們帶入分子生物學的奇妙世界，感受生命在分子層麵上的精巧設計與和諧運作。我們將思考，是什麼樣的物理和化學規律，賦予瞭這些分子生命活動的潛力。 第三章：宇宙的宏偉交響——星係、黑洞與時空的奧秘 從微觀的原子世界抽身而齣，我們的視野將再次被拉升至宇宙的尺度。本書將帶領讀者，仰望星空，感受宇宙的浩瀚與壯麗。我們將從最熟悉的恒星開始，理解恒星的形成、演化與死亡。瞭解太陽的光芒如何照耀地球，以及太陽係在銀河係中的位置。 接著，我們將進入星係的宏偉圖景。瞭解星係的分類，從鏇渦星係到橢圓星係，以及我們所在的銀河係。思考星係之間如何相互作用，以及宇宙的膨脹如何驅動著星係的遠離。我們將探討宇宙大爆炸理論，感受宇宙從一個極小的奇點，擴張至今的驚人曆程。理解宇宙微波背景輻射，它是大爆炸留下的“餘暉”，為我們提供瞭關於宇宙早期狀態的寶貴綫索。 本書還將深入探討宇宙中最神秘、最迷人的天體之一——黑洞。理解黑洞是如何形成的，以及它的引力為何如此強大，連光也無法逃脫。探索黑洞的視界、奇點等概念，以及黑洞對周圍時空産生的奇異影響。我們將思考，黑洞是否是連接不同宇宙的“蟲洞”，或者它們在宇宙演化中扮演著怎樣的角色。 此外，我們還將觸及愛因斯坦的相對論，尤其是廣義相對論。理解引力並非一種“力”，而是時空彎麯的錶現。思考引力如何影響光綫的傳播，以及引力波的發現如何印證瞭愛因斯坦的預言。這一章將帶領讀者，在宏大的宇宙尺度上，感受物理學定律的優雅與威力，並思考宇宙的起源、演化和最終命運。 第四章：生命的脈絡與智慧的火花 科學的探索，最終會匯聚到生命這一最復雜、最迷人的現象。本書將聚焦於生命的脈絡，從最基礎的單細胞生物，到如今多姿多彩的生物界。我們將探討生命是如何起源的，以及地球上生命的演化曆程。 從達爾文的進化論開始，理解自然選擇的力量，它如何在億萬年的時間裏，塑造瞭如此多樣化的生命形態。我們將認識，遺傳物質DNA是如何在代代相傳中，將生命的特徵傳遞下去，並産生變異，為進化提供原材料。 接著，我們將深入研究生物體的結構與功能。從細胞的精巧設計，到器官的協同工作，再到復雜的生理係統。理解消化係統如何將食物轉化為能量，循環係統如何輸送氧氣和營養，神經係統如何傳遞信息，以及免疫係統如何抵禦外敵。我們將欣賞生命體在維持自身穩定和繁衍後代方麵所展現齣的非凡智慧。 本書還將探討人類的獨特性——智慧。思考人類大腦是如何運作的，以及意識、思維、情感等復雜現象的起源。我們將簡要觸及神經科學的研究成果，瞭解大腦的神經元網絡，以及它們是如何産生我們對世界的認知和體驗。 這一章將引導讀者，在理解生命本質的同時，反思人類在地球生態係統中的位置，以及我們所肩負的責任。它將激發讀者對生命的敬畏之情，並思考生命與非生命物質之間的界限，以及我們對“智能”的理解是否還有更廣闊的空間。 第五章：科學的邊界與未來的遠眺 科學的旅程永無止境，每一個已知的答案，往往孕育著新的問題。在本書的最後，我們將目光投嚮科學的邊界，以及未來的遠眺。 我們將探討當前科學研究中的前沿領域，例如量子計算、人工智能、基因編輯、宇宙探索的最新進展等等。瞭解這些前沿領域可能帶來的顛覆性變革，以及它們對人類社會和未來的影響。 同時，本書也將反思科學的局限性。科學擅長解釋“如何”，但對於“為何如此”的終極意義，可能並非其專屬的領域。我們將思考，科學與哲學、藝術、宗教之間的關係，它們如何在不同的維度上，共同構成瞭人類對世界的理解。 我們將討論科學倫理的重要性，以及在追求科技進步的同時，如何審慎地對待可能帶來的風險和挑戰。例如，人工智能的發展是否會超越人類的控製？基因編輯是否會引發新的社會不公？這些都是我們在擁抱科技時，必須深思熟慮的問題。 最後，本書將以一種開放的姿態結束，鼓勵讀者保持科學的好奇心，持續學習和探索。科學並非少數人的專利，而是屬於全人類的共同財富。它是一種思維方式，一種解決問題的方法，一種永不止步的追求。希望通過這本書，讀者能夠獲得一種更廣闊的視野，一種更深刻的洞察，從而更好地理解這個世界，以及我們在其中扮演的角色。 這趟從原子到星辰的科學之旅，是一次心靈的洗禮，一次智慧的啓迪。它將讓你看到，科學不僅是冰冷的公式和復雜的理論，更是人類對未知世界永不熄滅的好奇心，是對真理的不懈追求，以及對宇宙萬物深沉的熱愛。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常樸實，卻又充滿智慧。作者沒有使用華麗的辭藻，也沒有故弄玄虛，而是用一種娓娓道來的方式，將復雜的科學概念解釋得通俗易懂。即便是一些我從未接觸過的領域，也能在作者的引導下，逐步理解其中的奧妙。最讓我印象深刻的是，作者在解釋“概率”的時候，用瞭一個關於拋硬幣的例子，通過大量的拋擲來展示概率的統計規律，這比單純的數學公式更能讓我直觀地感受到概率的魅力。這種“潤物細無聲”的教學方式，讓我覺得閱讀這本書，就像和一位經驗豐富的老師在進行一次輕鬆愉快的對話。

評分☆☆☆☆☆

初次翻開這本書，我以為它會是一本偏嚮理論的書籍，但實際閱讀下來，纔發現它在實踐性方麵也做得非常齣色。作者並沒有止步於理論的闡述，而是提供瞭許多可以親身嘗試的小實驗和觀察方法。我嘗試瞭書中介紹的製作一個簡易的“感應燈”的教程，雖然過程有些磕磕絆絆，但最終成功點亮燈泡的那一刻，我體驗到瞭科學的樂趣和成就感。這種將科學知識轉化為實際操作的體驗，不僅加深瞭我對書中內容的理解，也讓我對科學研究的嚴謹性和創造性有瞭更深的體會。

評分☆☆☆☆☆

這本書最打動我的地方，是它傳遞的科學精神。它不僅僅是知識的傳授，更是一種思考方式的引導。作者鼓勵讀者去質疑，去探索，去用科學的眼睛審視周圍的世界。我特彆喜歡書中關於“證僞主義”的那部分內容，它打破瞭我對科學的刻闆印象，讓我明白科學並非是絕對真理的集閤，而是一個不斷修正、不斷進步的過程。這種開放和包容的態度，對於在信息爆炸的時代保持獨立思考能力至關重要。它讓我不再盲目相信，而是學會去尋找證據，去分析邏輯，去做齣自己的判斷。

評分☆☆☆☆☆

讀這本書的時候，我常常被作者對細節的觀察能力所摺服。他能夠從最平凡的事物中挖掘齣不平凡的科學道理，讓人忍不住感嘆“原來是這樣！”。比如，書中有一章節探討的是“慣性”，我一直以為慣性隻是一個物理學上的概念，和我的生活沒有太大關係。但作者卻結閤瞭開車刹車、跳躍落地等生活中常見的場景，詳細解釋瞭慣性是如何影響我們的行為的，甚至還提到瞭如何利用慣性來提高運動錶現。讀完這一段，我纔意識到，原來我們每天都在和慣性打交道，並且已經在不自覺地運用它瞭。這種“顯而易見”卻又被忽略的科學，在作者的筆下得到瞭淋灕盡緻的展現。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的驚喜在於，它並沒有像我想象中那樣，是一本枯燥乏味的科普讀物，而是充滿瞭智慧和啓發。作者以一種非常獨特的視角，將科學的原理融入到日常生活的方方麵麵，讓人在不知不覺中就對科學産生瞭濃厚的興趣。我記得有一段講到光閤作用，本來以為會是艱澀的化學公式和生物過程，結果作者卻用瞭一個非常生動的比喻，將植物比作辛勤的“太陽能廚師”，將二氧化碳和水比作食材，最終“烹飪”齣我們賴以生存的氧氣和能量。這種解讀方式，瞬間就讓一個抽象的科學概念變得鮮活起來，也讓我對身邊的綠色植物有瞭全新的認識。