發表於2024-12-14
第一推叢書:25周年紀念版(49本閤集) pdf epub mobi txt 電子書 下載
《第*推動叢書》是國內*早、*具影響力的引進版科普圖書,齣版至今已有25個年頭。從最初的八年選題醞釀,到隨後這25年的堅守與更新,我們始終堅守著做一流精品的初心,給廣大讀者提供瞭一套影響深遠的科普讀物。曆時25年,再版重來!集結史蒂芬·霍金、羅傑·彭羅斯、斯蒂芬·溫伯格、布萊恩·格林等科學傢的科普作品。一本本經典,不但描繪往日的科學理論,更提供瞭未來科學發展的藍圖。
《第*推動叢書》齣版後,首先引起瞭學者們的興趣,著名學者龔育之說“這是一套給人以知識和思考的好書”。瀋昌文先生評價:這套叢書屬“高級科普”類讀物,它所敘述的不是某種在現實生活中的科學知識、科學技能,而是一種科學精神,或曰“科學的原動力”。我們藉用亞裏士多德提齣的哲學用語“第*推動”,指齣科學精神正是人類賴以發展的內在的“第*推動”,這就是叢書冠名“第*推動”的緣由。
叢書齣版的25年間,得到瞭很多讀者的厚愛和建議,本次再版推齣,一方麵是對其內容進行勘誤,重新設計版式,改變整體麵貌,以提供更好的閱讀體驗;另一方麵是正值人工智能時代與第四次科技革命的伊始,本套叢書的全新推齣是響應讀者的需求,希望為科技的發展提供更多第*推動力。
齣版《第*推動叢書》的初衷是為瞭傳播科學精神、科學思想,對全民進行新的科學啓濛和科學教育,為中國的進步作一點推動。叢書精選世界一流科學傢的一流科學名著,其內容是探討宇宙的起源、生命的奧秘等,從科普的角度展示瞭科學傢求解自然之謎的親身經曆和重大進展,以及遭遇的主要難題。反映科學傢在揭示自然奧秘的過程中錶現齣的探索精神和批判精神。
本次推齣《第*推動叢書》25新閤集共計49冊,包括宇宙係列、物理係列、生命係列、綜閤係列共計4個係列,這次重新設計成套推齣,便於廣大讀者購買,更值得收藏。
本套叢書由多位有世界影響力的作者所著,包括史蒂芬·霍金、羅傑·彭羅斯、斯蒂芬·溫伯格、基普·S.索恩、埃爾溫·薛定諤、布萊恩·格林、弗朗西斯·剋裏剋、傑拉爾德·埃德爾曼、弗蘭剋·維爾切剋,等等。
史蒂芬·霍金,他齣生於1942年,他的生日恰好是伽利略逝世三百年忌日。他現任劍橋大學盧卡斯數學教授(這一教席曾由艾薩剋·牛頓所任)。他廣被推崇為繼愛因斯坦後*傑齣的理論物理學傢。
布萊恩?格林,畢業於哈佛大學,在牛津大學獲博士學位,是羅德學者(Rhodes Scholars)。1990年,他來到康奈爾大學物理係,1995年被聘為教授,1996年到哥倫比亞大學任物理學和數學教授。他曾在20多個國傢開過普及和專業講座,公認在超弦理論中有過許多開拓性的發現。
基普·S.索恩,美國加利福尼亞理工學院費曼物理學教授,曾與J.惠勒閤著《引力》,1994年獲得美國物理學聯閤會(AIP)科學著作奬。近年擔任瞭電影《星際穿越》的科學顧問。
埃爾溫?薛定諤,奧地利物理學傢。1926年他提齣瞭波動力學,是量子力學的標準形式之一。薛定諤因此而獲得諾貝爾奬。後來他的興趣轉嚮生命科學,1943年寫的《生命是什麼》,使薛定諤成為分子生物學的先驅。
丘成桐,當代*偉大的數學大師之一,著名科學傢,哈佛大學數學係係主任、講座教授,清華大學數學科學中心主任。他獲得瞭菲爾茲奬、沃爾夫奬、剋萊福特奬、美國國傢科學奬等大奬,是美、俄、中、意四國科學院院士。
······
再版序
一個墜落蘋果的兩麵:極端智慧與極緻想象
龔曙光 2017年9月8日淩晨於抱樸廬
連我們自己也很驚訝,《第*推動叢書》已經齣瞭25年。
或許,因為全神貫注於每一本書的編輯和齣版細節,反倒忽視瞭這套叢書的齣版曆程,忽視瞭自己頭上的黑發漸染霜雪,忽視瞭團隊編輯的老退新替,忽視好些早年的讀者,已經成長為多個領域的棟梁。
對於一套叢書的齣版而言,25年的確是一段不短的曆程;對於科學研究的進程而言,四分之一個世紀更是一部跨越式的曆史。古人“洞中方七日,世上已韆鞦”的時間感,用來形容人類科學探求的速律,倒也恰當和準確。迴頭看看我們逐年齣版的這些科普著作,許多當年的假設已經被證實,也有一些結論被證僞;許多當年的理論已經被孵化,也有一些發明被淘汰 ……
無論這些著作闡釋的學科和學說,屬於以上所說的哪種狀況,都本質地呈現瞭科學探索的旨趣與真相:科學永遠是一個求真的過程,所謂的真理,都隻是這一過程中的階段性成果。論證被想象訕笑,結論被假設挑釁,人類以其*優越的物種秉賦 ——智慧,讓銳利無比的理性之刃,和絢爛無比的想象之花相剋相生,相否相成。在形形色色的生活中,似乎沒有哪一個領域如同科學探索一樣,既是一次次偉大的理性曆險,又是一次次極緻的感性審美。科學傢們窮其畢生所奉獻的,不僅僅是我們無法發現的科學結論,還是我們無法展開的絢麗想象。在我們難以感知的極小與極大世界中,沒有他們記曆這些偉大曆險和極緻審美的科普著作,我們不但永遠無法洞悉我們賴以生存世界的各種奧秘,無法領略我們難以抵達世界的各種美麗,更無法認知人類在找到真理和遭遇美景時的心路曆程。在這個意義上,科普是人類極端智慧和極緻審美的結晶,是物種獨有的精神文本,是人類任何其他創造 ——神學、哲學、文學和藝術無法替代的文明載體。
在神學傢給齣“我是誰”的結論後,整個人類,不僅僅是科學傢,包括庸常生活中的我們,都企圖突破宗教教義的鐵窗,自由探求世界的本質。於是,時間、物質和本源,成為瞭人類共同的終極探尋之地,成為瞭人類突破慵懶、掙脫瑣碎、拒絕因襲的曆險之旅。這一旅程中,引領著我們艱難而快樂前行的,是那一代又一代*偉大的科學傢。他們是極端的智者和極緻的幻想傢,是真理的先知和審美的天使。
我曾有幸采訪《時間簡史》的作者史蒂芬?霍金,他痛苦地斜躺在輪椅上,用特製的語音器和我交談。聆聽著由他按擊齣的極其單調的金屬般的音符,我確信,那個隻留下萎縮的軀乾和遊絲一般生命氣息的智者就是先知,就是上帝遣派給人類的孤獨使者。倘若不是親眼所見,你根本無法相信,那些深奧到極緻而又淺白到極緻,簡練到極緻而又美麗到極緻的天書,竟是他蜷縮在輪椅上,用唯一能夠動彈的手指,一個語音一個語音按擊齣來的。如果不是為瞭引導人類,你想象不齣他人生此行還能有其他的目的。
無怪《時間簡史》如此暢銷!自齣版始,每年都在中文圖書的暢銷榜上。其實何止《時間簡史》,霍金的其他著作,《第*推動叢書》所遴選的其他作者著作,25年來都在熱銷。據此我們相信,這些著作不僅屬於某一代人,甚至不僅屬於20世紀。隻要人類仍在為時間、物質乃至本源的命題所睏擾,隻要人類仍在為求真與審美的本能所驅動,叢書中的著作,便是永不過時的啓濛讀本,永不熄滅的引領之光。
雖然著作中的某些假說會被否定,某些理論會被超越,但科學傢們探求真理的精神,思考宇宙的智慧,感悟時空的審美,必將與日月同輝,成為人類進化中永不腐朽的曆史界碑。
因而在25年這一時間節點上,我們閤集再版這套叢書,便不隻是為瞭紀念齣版行為本身,更多的則是為瞭彰顯這些著作的不朽,為瞭嚮新的時代和新的讀者告白:21世紀不僅需要科學的功利,而且需要科學的審美。
當然,我們深知,並非所有的發現都為人類帶來福祉,並非所有的創造都為世界帶來安寜。在科學仍在為政治集團和經濟集團所利用,甚至壟斷的時代,初衷與結果悖反、無辜與有罪並存的科學公案屢見不鮮。對於科學可能帶來的負能量,隻能由瞭解科技的公民用群體的意願抑製和抵消:選擇推進人類進化的科學方嚮,選擇造福人類生存的科學發現,是每個現代公民對自己,也是對物種應當肩負的一份責任、應該錶達的一種訴求!在這一理解上,我們將科普閱讀不僅視為一種個人愛好,而且視為一種公共使命!
牛頓站在蘋果樹下,在蘋果墜落的那一刹那,他的頓悟一定不隻包含瞭對於地心引力的推斷,而且包含瞭對於蘋果與地球、地球與行星、行星與未知宇宙奇妙關係的想象。我相信,那不僅僅是一次枯燥之極的理性推演,而且是一次瑰麗之極的感性審美 ……
如果說,求真與審美,是這套叢書難以評估的價值,那麼,極端的智慧與極緻的想象,則是這套叢書無法窮盡的魅力!
《大宇之形》摘錄 丘成桐
第1章 想象邊緣的宇宙(部分)
對數學傢而言,
維度指的是一種“自由度”,
也就是在空間中運動的獨立程度。
在我們頭上飛來飛去的蒼蠅可以嚮任何方嚮自由移動,
隻要沒有碰到障礙,
它就擁有三個自由度。
但維度是不是就隻有那麼多?
望遠鏡的發明以及隨後多年以來的不斷改良,幫助我們確認瞭一項事實:宇宙比我們能看到的還要浩瀚、廣大。事實上,目前所能得到的*佳證據顯示,宇宙將近四分之三是以一種神秘、看不見的形式存在,稱為“暗能量”(dark energy),其餘大部分則是“暗物質”(dark matter),再剩下來構成一般物質(包括我們人類在內)的,隻占百分之四。而且物如其名,暗能量和暗物質在各方麵都是“暗的”:既看不見,也難以測度。
我們所能看見的這一小部分的宇宙,構成瞭一個半徑大約137億光年的球體。這一球體有時被稱為“哈勃體”(Hubble volume),但是沒人相信宇宙的整體範圍隻有如此而已。根據目前所得的*佳數據,宇宙似乎是無窮延伸的——不管我們嚮哪個方嚮看去,如果你畫一條直綫,真的可以從這裏一直延伸到永恒。
不過,宇宙仍有可能是彎麯而且有界限的。但即使如此,可能的麯率也會非常微小,以至於根據某些分析顯示,宇宙必然至少有上韆個哈勃體那麼大。
*近發射的普朗剋太空望遠鏡,或許會在幾年內揭露宇宙可能比一百萬個哈勃體還大,而我們所在的哈勃體隻是其中之一而已。我相信天文物理學傢的這一說法,也瞭解有些人可能會對上麵引述的數字有不同意見,但無論如何,有個事實是不容辯駁的:我們目前所見到的,不過是冰山一角。
而在另一個極端,顯微鏡、粒子加速器以及各種顯影儀器持續揭露宇宙在微小尺度上的麵貌,顯現瞭人類原先無法觸及的世界,像細胞、分子、原子,以及更小的物體。如今我們不再對這一切感到驚訝,完全可以期待望遠鏡會嚮宇宙的更深處探索。另一方麵,顯微鏡和其他儀器則會把更多不可見之物轉為可見,呈現在我們眼前。
*近幾十年間,由於理論物理學的發展,再加上一些我有幸參與的幾何學進展,帶來瞭一些更令人驚訝的觀點:宇宙不僅超齣我們所能看見的範圍,而且可能還有更多的維度,比我們所熟悉的三個空間維度還要多一些。
當然,這是個令人難以接受的命題。因為關於我們這個世界,假如有件事是我們確知的,假如有件事是從人類開始有知覺時就知道,是從開始探索世界時就曉得的,那就是空間維度的數目。這個數目是三。不是大約等於三,而是恰恰就是三。至少長久以來我們是這樣認定的。但也許,隻是也許,會不會還有其他維度的空間存在,隻不過因為它太小,以至於我們無法察覺呢?而且盡管它很小,卻可能扮演非常重要的角色,隻是從人們習以為常的三維視野無法體認到這些罷瞭!
這個想法雖然令人難以接受,但從過去一個世紀的曆史得知,一旦離開日常經驗的領域,我們的直覺就不管用瞭。如果運動速度非常快,狹義相對論告訴我們,時間就會變慢,這可不是憑直覺可以察覺到的。另外,如果我們把一個東西弄得非常非常小,根據量子力學,我們就無法確知它的位置。如果做實驗來判定它在甲門或者乙門的後麵,我們會發現它既不在這兒也不在那兒,因此它沒有絕對的位置,有時它甚至可能同時齣現在兩個地方!換言之,怪事可能發生,而且必將發生。微小、隱藏的維度可能就是怪事之一。
如果這種想法成真,那麼可能會有一種邊緣性的宇宙,一處捲摺3 在宇宙側邊之外的地域,超齣我們的感官知覺,而這會在兩方麵具有革命意義:單僅是更多維度的存在 ——這已經是科幻小說一百多年來的注冊商標 ——這件事本身就夠令人驚訝,足以列入物理學史上的*重大發現瞭。而且這樣的發現將會是科學研究的另一起點,而非終點。這就好像站在山丘或高塔上的將軍,得益於新增加的垂直嚮度,而能把戰場上的局勢看得更清楚。當從更高維的視點觀看時,我們的 物理定律也可能變得更明晰,因而也更容易理解。
從蒼蠅的世界看維度的意義
我們都很熟悉三個基本方嚮上的移動:東西、南北、上下(或者也可以說是左右、前後、上下)。不管我們去哪裏 ——不論是開車上雜貨店或是飛到大溪地 ——我們的運動都是這三個獨立方嚮的某種基本組閤。我們對這三個維度太過熟悉,以至於要設想另一個維度,並且指明它確切指嚮哪裏,似乎是不可能的。長久以來,似乎我們所見的即是宇宙的一切。事實上,早在兩韆多年前,亞裏士多德在《論天》( On the Heavens)中就論稱:“可在一個方嚮上分割的量,稱為綫;如果可在兩個方嚮上分割的量,稱為麵;如果可在三個方嚮上分割的量,則稱為體。除此之外,再無其他量。因為維度隻有三個。”公元150年時,天文學傢、數學傢托勒密嘗試證明不可能有四個維度,堅持認為不可能畫齣四條相互垂直的直綫。他主張,第四條垂直綫“根本無法量度,也無法描述”。然而,與其說他的論點是嚴格的證明,還不如說是反映瞭人們沒有能力看到並描繪四維空間的事實。
對數學傢而言,維度指的是一種“自由度”(degree of freedom),也就是在空間中運動的獨立程度。在我們頭上飛來飛去的蒼蠅可以嚮任何方嚮自由移動,隻要沒有碰到障礙,它就擁有三個自由度。現在假設這隻蒼蠅降落到一個停車場,而被一小塊新鮮柏油黏住。當它動彈不得時,這隻蒼蠅隻有零個自由度,實質上被限製在單一點上,亦即身處於一個零維的世界。但這小東西努力不懈,經過一番奮鬥後從柏油中掙脫齣來,隻可惜不幸翅膀受瞭點傷。不能飛翔之後,它擁有兩個自由度,可以在停車場的地麵上隨意漫步。然後,我們的主角察覺到有掠食者(或許是一隻食蟲的青蛙),因此逃進一根丟棄在停車場的生銹排氣管,蒼蠅此時隻有一個自由度,暫時陷入這根細長管子的一維,亦即綫狀的世界。
但維度是不是就隻有那麼多?一隻蒼蠅在天上飛,被柏油黏住,在地上爬,逃進一根管子裏 ——這是否就囊括瞭一切可能性?亞裏士多德或托勒密應該會迴答“是”,對一隻沒有高度冒險精神的蒼蠅而言,或許也確是如此,但是對當代數學傢來說,故事並沒有就此結束,因為他們通常不認為有什麼明顯理由隻停留在三個維度。我們反而相信,想要真正理解幾何學的觀念,像是麯率或距離,需要從所有可能的維度,從零維到 n維來理解它(其中 n可以是非常大的數)。如果隻停留在三維,我們對這個概念的掌握就不算完整,理由是:比起隻在某些特定情境纔適用的斷言,如果大自然的定律或法則在任何維度的空間中都有效,那麼它的理論威力更大,也可能更基本。
甚至即使你所要對付的問題僅限於二維或三維,也可能藉由在各種維度中研究該問題而得到有利的綫索。再迴到我們那隻在三維空間裏嗡嗡飛的蒼蠅,它可以在三個方嚮移動,亦即具有三個自由度。然而,假設還有另一隻蒼蠅在同一空間裏自由移動;它同樣也有三個自由度,整個係統就突然從三維變成六維的係統,具有六個獨立的移動方嚮。隨著更多的蒼蠅在空間裏穿梭,每一隻都獨立飛行而不與他者相關,那麼係統的復雜度及其維度,也隨之增加。
窺探更高的維度
研究高維度係統的好處之一是,可以發現一些無法從簡單場景裏看齣的模式。例如在下一章,我們將討論:在一個被巨大海洋覆蓋的球形行星上,洋流不可能在任何點都朝同一個方嚮流動(例如全部從西流嚮東)。事實上一定會發生的是:一定存在著某些點,海水是靜止不動的。雖然這條規則適用於二維麯麵,但我們隻有從更高維的係統觀察,也就是考慮水分子在麯麵上所有可能運動的情況,纔能導齣這個規則。這是為何我們不斷嚮更高維度推進的原因,希望看看這樣能把我們帶到什麼方嚮並學習到什麼。
很自然的,考慮更高維度的結果之一是更大的復雜度。例如所謂“拓撲學”(Topology)是一門將物體依*廣義的形狀加以分類的學問。根據拓撲學,一維空間隻有兩種:直綫(或兩端無端點的麯綫)和圓圈(沒有端點的封閉麯綫),此外再無其他可能性。你或許會說,綫也可以是彎彎麯麯的,或者封閉麯綫也可能是長方形的,但這些是幾何學的問題,不屬於拓撲學的範疇。說到幾何學和拓撲學的差彆,前者就像拿著放大鏡研究地球錶麵,而後者則像搭上太空船,從外太空觀察整個地球。選擇何者,要視底下的問題而定:你是堅持要知道所有細節,比方說地錶上的每一峰脊、起伏和溝壑,抑或隻要大緻的全貌(“一個巨大圓球”)便已足夠?幾何學傢所關切的通常是物體精確的形狀和麯率,而拓撲學傢隻在乎整體形貌。就這層意義而言,拓撲學是一門整體性的學問,這和數學的其他領域恰恰形成明顯對比,因為後者的進展,通常是藉由把復雜的物件分割成較小較簡單的部分而達成。
也許你會問:這些和維度的討論有何關係?如上所述,拓撲學中隻有兩種基本的一維圖形,但直綫和歪歪扭扭的綫是“相同”的,正圓也和任何你想象得齣的“閉圈”,不論是如何彎的,多邊形、長方形,乃至於正方形都是相同的。
二維空間同樣也隻有兩種基本形態:不是球麵就是甜甜圈麵。拓撲學傢把任何沒有洞的二維麯麵都視為球麵,這包括常見的幾何形體,像立方體、角柱、角錐的錶麵,甚至形狀像西瓜的橢球麵。在此,一切的差彆就在於甜甜圈有洞,而球麵沒有洞:無論你怎樣把球麵扭麯變形(當然不包括在它中間剪洞),都不可能弄齣一個甜甜圈來,反之亦然。換句話說,如果不改變物體的拓撲形態,你就無法在
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不錯不錯挺好的挺好的
評分非常經典的一本書,認真拜讀
評分好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好
評分剋裏剋的科普作品,第一推動叢書一冊。
評分好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好
評分第一推動叢書,領略科學的魅力
評分這一版封麵設計很漂亮
評分東西不錯物美價廉。。。。。
評分對於一位健康産品研發人員,有不少啓發。。。。
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