编辑推荐：

《第yi推动丛书》是国内zui早、zuiju影响力的引进版科普图书，出版至今已有25个年头。从zui初的八年选题酝酿，到随后这25年的坚守与更新，我们始终坚守着做一流精品的初心，给广大读者提供了一套影响深远的科普读物。

《第yi推动丛书》出版后，首先引起了学者们的兴趣，著名学者龚育之说“这是一套给人以知识和思考的好书”。沈昌文先生评价：这套丛书属“高级科普”类读物，它所叙述的不是某种在现实生活中的科学知识、科学技能，而是一种科学精神，或曰“科学的原动力”。我们借用亚里士多德提出的哲学用语“第yi推动”，指出科学精神正是人类赖以发展的内在的“第yi推动”，这就是丛书冠名“第yi推动”的缘由。

丛书出版的25年间，得到了很多读者的厚爱和建议，本次再版推出，一方面是对其内容进行勘误，重新设计版式，改变整体面貌，以提供更好的阅读体验；另一方面是正值人工智能时代与第四次科技革命的伊始，本套丛书的全新推出是响应读者的需求，希望为科技的发展提供更多第yi推动力。

作者介绍：

     本套丛书由多位有世界影响力的作者所著，包括史蒂芬·霍金、罗杰·彭罗斯、斯蒂芬·温伯格、基普·S.索恩、埃尔温·薛定谔、布莱恩·格林、弗朗西斯·克里克、杰拉尔德·埃德尔曼、弗兰克·维尔切克，等等。

史蒂芬·霍金，他出生于1942年，他的生日恰好是伽利略逝世三百年忌日。他现任剑桥大学卢卡斯数学教授(这一教席曾由艾萨克·牛顿所任)。他广被推崇为继爱因斯坦后zui杰出的理论物理学家。

布莱恩?格林，毕业于哈佛大学，在牛津大学获博士学位，是罗德学者（Rhodes Scholars）。1990年，他来到康奈尔大学物理系，1995年被聘为教授，1996年到哥伦比亚大学任物理学和数学教授。他曾在20多个国家开过普及和专业讲座，公认在超弦理论中有过许多开拓性的发现。

基普·S.索恩,美国加利福尼亚理工学院费曼物理学教授，曾与J.惠勒合著《引力》，1994年获得美国物理学联合会（AIP）科学著作奖。近年担任了电影《星际穿越》的科学顾问。

埃尔温?薛定谔，奥地利物理学家。1926年他提出了波动力学，是量子力学的标准形式之一。薛定谔因此而获得诺贝尔奖。后来他的兴趣转向生命科学，1943年写的《生命是什么》，使薛定谔成为分子生物学的先驱。

丘成桐，当代zui伟大的数学大师之一，著名科学家，哈佛大学数学系系主任、讲座教授，清华大学数学科学中心主任。他获得了菲尔兹奖、沃尔夫奖、克莱福特奖、美国国家科学奖等大奖，是美、俄、中、意四国科学院院士。

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目录：

第yi推动丛书·宇宙系列

《时间简史》[英]史蒂芬·霍金 著

《时间简史续编》[英]史蒂芬·霍金 著

《黑洞与时间弯曲》[美]基普·S.索恩 著

《霍金讲演录》[英]史蒂芬·霍金 著

《时空本性》[英]史蒂芬·霍金 [英]罗杰·彭罗斯 著

《果壳里的60年》[英]史蒂芬·霍金 等著

《时空的未来》[英]史蒂芬·霍金 等著

《千亿个太阳》[德] 鲁道夫·基彭哈恩 著

《物理天文学前沿》[英] F.霍伊尔 [印] J.纳里卡 著

《黑洞战争》[美]伦纳德·萨斯坎德 著

《宇宙传记》[美]约翰·格里宾 著

《大宇之形》[美]丘成桐 [美] 史蒂夫·纳迪斯 著

《宇宙的轮回》[英] 罗杰·彭罗斯 著

《死亡黑洞》[美] 尼尔·德格拉斯·泰森 著

《爱因斯坦的未完成交响曲》[美]玛西亚·芭楚莎 著

《大爆炸简史》[英] 西蒙·辛格 著

第yi推动丛书·物理系列

《宇宙的琴弦》[美]布莱恩·格林 著

《宇宙的结构》[美]布莱恩·格林 著

《上帝与新物理学》[英]保罗·戴维斯 著

《时间之箭》[英]彼得·柯文尼[英]罗杰·海菲尔德 著

《终ji理论之梦》[美] 斯蒂芬·温伯格 著

《时间、空间和万物》[英]B.K.里德雷 著

《亚原子粒子的发现》[美]斯蒂芬·温伯格 著

《存在之轻》[美]弗兰克·维尔切克 著

《不同的宇宙》[美]罗伯特·劳克林 著

《物理学的困惑》[美]L.斯莫林 著

《量子之谜》[美]布鲁斯·罗森布鲁姆[美] 弗雷德·库特纳 著

《寻找希格斯粒子》[美] 肖恩·卡罗尔 著

《完美理论》[英] 佩德罗G.费雷拉 著

《原子中的幽灵》[英] 保罗·戴维斯 著

第yi推动丛书·生命系列

《惊人的假说》[英]弗朗西斯·克里克 著

《生命是什么》[奥] 埃尔温·薛定谔 著

《解码生命》[美]克雷格·文特尔 著

《第二自然》[美] 杰拉尔德·埃德尔曼著

《比天空更宽广》[美]杰拉尔德·埃德尔曼 著

《生命的语言》[美]弗兰西斯·柯林斯 著

《我们为什么会生病》[美]R.M.尼斯[美] G. C.威廉斯 著

《脑中魅影》[美]V.S.拉马钱德兰 著

第yi推动丛书·综合系列

《皇帝新脑》[英]罗杰·彭罗斯 著

《四维旅行》[英]R.L.普瓦德万 著

《逻辑的引擎》[美]马丁·戴维斯 著

《真理与美》[美]S.钱德拉塞卡 著

《未来50年》[美]约翰·布罗克曼 编

《伽利略的手指》[英]彼得?阿特金斯 著

《实在终ji之问》[英]约翰·巴罗 [英] 保罗·戴维斯 [英]小查尔斯·哈勃 编

《下一步是什么》[美]麦克斯·布罗克曼 编

《复杂》[美]梅拉妮·米歇尔 著

《数学的意义》[英]约翰·查尔顿·波金霍尔 编

《复杂的引擎》[美]约翰·E.梅菲尔德 著

内容简介：

出版《第yi推动丛书》的初衷是为了传播科学精神、科学思想，对全民进行新的科学启蒙和科学教育，为中国的进步作一点推动。丛书精选世界一流科学家的一流科学名著，其内容是探讨宇宙的起源、生命的奥秘等，从科普的角度展示了科学家求解自然之谜的亲身经历和重大进展，以及遭遇的主要难题。反映科学家在揭示自然奥秘的过程中表现出的探索精神和批判精神。

本次推出《第yi推动丛书》25新合集共计49册，包括宇宙系列、物理系列、生命系列、综合系列共计4个系列，这次重新设计成套推出，便于广大读者购买，更值得收藏。

试读样章：

再版序

一个坠落苹果的两面：极端智慧与极zhi想象

龚曙光2017年9月8日凌晨于抱朴庐

连我们自己也很惊讶，《第yi推动丛书》已经出了25年。

或许，因为全神贯注于每一本书的编辑和出版细节，反倒忽视了这套丛书的出版历程，忽视了自己头上的黑发渐染霜雪，忽视了团队编辑的老退新替，忽视好些早年的读者，已经成长为多个领域的栋梁。

对于一套丛书的出版而言，25年的确是一段不短的历程；对于科学研究的进程而言，四分之一个世纪更是一部跨越式的历史。古人“洞中方七日，世上已千秋”的时间感，用来形容人类科学探求的速律，倒也恰当和准确。回头看看我们逐年出版的这些科普著作，许多当年的假设已经被证实，也有一些结论被证伪；许多当年的理论已经被孵化，也有一些发明被淘汰 ……

无论这些著作阐释的学科和学说，属于以上所说的哪种状况，都本质地呈现了科学探索的旨趣与真相：科学永远是一个求真的过程，所谓的真理，都只是这一过程中的阶段性成果。论证被想象讪笑，结论被假设挑衅，人类以其zuiyou越的物种秉赋——智慧，让锐利无比的理性之刃，和绚烂无比的想象之花相克相生，相否相成。在形形色色的生活中，似乎没有哪一个领域如同科学探索一样，既是一次次伟大的理性历险，又是一次次极zhi的感性审美。科学家们穷其毕生所奉献的，不仅仅是我们无法发现的科学结论，还是我们无法展开的绚丽想象。在我们难以感知的极小与极大世界中，没有他们记历这些伟大历险和极zhi审美的科普著作，我们不但永远无法洞悉我们赖以生存世界的各种奥秘，无法领略我们难以抵达世界的各种美丽，更无法认知人类在找到真理和遭遇美景时的心路历程。在这个意义上，科普是人类极端智慧和极zhi审美的结晶，是物种独有的精神文本，是人类任何其他创造——神学、哲学、文学和艺术无法替代的文明载体。

在神学家给出“我是谁”的结论后，整个人类，不仅仅是科学家，包括庸常生活中的我们，都企图突破宗教教义的铁窗，自由探求世界的本质。于是，时间、物质和本源，成为了人类共同的终ji探寻之地，成为了人类突破慵懒、挣脱琐碎、拒绝因袭的历险之旅。这一旅程中，引ling着我们艰难而快乐前行的，是那一代又一代zui伟大的科学家。他们是极端的智者和极zhi的幻想家，是真理的先知和审美的天使。

我曾有幸采访《时间简史》的作者史蒂芬·霍金，他痛苦地斜躺在轮椅上，用特制的语音器和我交谈。聆听着由他按击出的极其单调的金属般的音符，我确信，那个只留下萎缩的躯干和游丝一般生命气息的智者就是先知，就是上帝遣派给人类的孤独使者。倘若不是亲眼所见，你根本无法相信，那些深奥到极zhi而又浅白到极zhi，简练到极zhi而又美丽到极zhi的天书，竟是他蜷缩在轮椅上，用唯yi能够动弹的手指，一个语音一个语音按击出来的。如果不是为了引导人类，你想象不出他人生此行还能有其他的目的。

无怪《时间简史》如此畅销！自出版始，每年都在中文图书的畅销榜上。其实何止《时间简史》，霍金的其他著作，《第yi推动丛书》所遴选的其他作者著作，25年来都在热销。据此我们相信，这些著作不仅属于某一代人，甚至不仅属于20世纪。只要人类仍在为时间、物质乃至本源的命题所困扰，只要人类仍在为求真与审美的本能所驱动，丛书中的著作，便是永不过时的启蒙读本，永不熄灭的引ling之光。

虽然著作中的某些假说会被否定，某些理论会被超yue，但科学家们探求真理的精神，思考宇宙的智慧，感悟时空的审美，必将与日月同辉，成为人类进化中永不腐朽的历史界碑。

因而在25年这一时间节点上，我们合集再版这套丛书，便不只是为了纪念出版行为本身，更多的则是为了彰显这些著作的不朽，为了向新的时代和新的读者告白：21世纪不仅需要科学的功利，而且需要科学的审美。

当然，我们深知，并非所有的发现都为人类带来福祉，并非所有的创造都为世界带来安宁。在科学仍在为政治集团和经济集团所利用,甚至垄断的时代，初衷与结果悖反、无辜与有罪并存的科学公案屡见不鲜。对于科学可能带来的负能量，只能由了解科技的公民用群体的意愿抑制和抵消：选择推进人类进化的科学方向，选择造福人类生存的科学发现，是每个现代公民对自己，也是对物种应当肩负的一份责任、应该表达的一种诉求！在这一理解上，我们将科普阅读不仅视为一种个人爱好，而且视为一种公共使命！

牛顿站在苹果树下，在苹果坠落的那一刹那，他的顿悟一定不只包含了对于地心引力的推断，而且包含了对于苹果与地球、地球与行星、行星与未知宇宙奇妙关系的想象。我相信，那不仅仅是一次枯燥之极的理性推演，而且是一次瑰丽之极的感性审美……

如果说，求真与审美，是这套丛书难以评估的价值，那么，极端的智慧与极zhi的想象，则是这套丛书无法穷尽的魅力！

《大宇之形》摘录丘成桐

第1章　想象边缘的宇宙（部分）

对数学家而言，

维度指的是一种“自由度”，

也就是在空间中运动的独立程度。

在我们头上飞来飞去的苍蝇可以向任何方向自由移动，

只要没有碰到障碍，

它就拥有三个自由度。

但维度是不是就只有那么多？

望远镜的发明以及随后多年以来的不断改良，帮助我们确认了一项事实：宇宙比我们能看到的还要浩瀚、广大。事实上，目前所能得到的zuijia证据显示，宇宙将近四分之三是以一种神秘、看不见的形式存在，称为“暗能量”（dark energy），其余大部分则是“暗物质”（dark matter），再剩下来构成一般物质（包括我们人类在内）的，只占百分之四。而且物如其名，暗能量和暗物质在各方面都是“暗的”：既看不见，也难以测度。

我们所能看见的这一小部分的宇宙，构成了一个半径大约137亿光年的球体。这一球体有时被称为“哈勃体”（Hubble volume），但是没人相信宇宙的整体范围只有如此而已。根据目前所得的zuijia数据，宇宙似乎是无穷延伸的——不管我们向哪个方向看去，如果你画一条直线，真的可以从这里一直延伸到永恒。

不过，宇宙仍有可能是弯曲而且有界限的。但即使如此，可能的曲率也会非常微小，以至于根据某些分析显示，宇宙必然至少有上千个哈勃体那么大。

zui近发射的普朗克太空望远镜，或许会在几年内揭露宇宙可能比一百万个哈勃体还大，而我们所在的哈勃体只是其中之一而已。我相信天文物理学家的这一说法，也了解有些人可能会对上面引述的数字有不同意见，但无论如何，有个事实是不容辩驳的：我们目前所见到的，不过是冰山一角。

而在另一个极端，显微镜、粒子加速器以及各种显影仪器持续揭露宇宙在微小尺度上的面貌，显现了人类原先无法触及的世界，像细胞、分子、原子，以及更小的物体。如今我们不再对这一切感到惊讶，完全可以期待望远镜会向宇宙的更深处探索。另一方面，显微镜和其他仪器则会把更多不可见之物转为可见，呈现在我们眼前。

zui近几十年间，由于理论物理学的发展，再加上一些我有幸参与的几何学进展，带来了一些更令人惊讶的观点：宇宙不仅超出我们所能看见的范围，而且可能还有更多的维度，比我们所熟悉的三个空间维度还要多一些。

当然，这是个令人难以接受的命题。因为关于我们这个世界，假如有件事是我们确知的，假如有件事是从人类开始有知觉时就知道，是从开始探索世界时就晓得的，那就是空间维度的数目。这个数目是三。不是大约等于三，而是恰恰就是三。至少长久以来我们是这样认定的。但也许，只是也许，会不会还有其他维度的空间存在，只不过因为它太小，以至于我们无法察觉呢？而且尽管它很小，却可能扮演非常重要的角色，只是从人们习以为常的三维视野无法体认到这些罢了！

这个想法虽然令人难以接受，但从过去一个世纪的历史得知，一旦离开日常经验的领域，我们的直觉就不管用了。如果运动速度非常快，狭义相对论告诉我们，时间就会变慢，这可不是凭直觉可以察觉到的。另外，如果我们把一个东西弄得非常非常小，根据量子力学，我们就无法确知它的位置。如果做实验来判定它在甲门或者乙门的后面，我们会发现它既不在这儿也不在那儿，因此它没有绝对的位置，有时它甚至可能同时出现在两个地方！换言之，怪事可能发生，而且必将发生。微小、隐藏的维度可能就是怪事之一。

如果这种想法成真，那么可能会有一种边缘性的宇宙，一处卷折3 在宇宙侧边之外的地域，超出我们的感官知觉，而这会在两方面具有革命意义：单仅是更多维度的存在 ——这已经是科幻小说一百多年来的注册商标 ——这件事本身就够令人惊讶，足以列入物理学史上的zui重大发现了。而且这样的发现将会是科学研究的另一起点，而非终点。这就好像站在山丘或高塔上的将军，得益于新增加的垂直向度，而能把战场上的局势看得更清楚。当从更高维的视点观看时，我们的物理定律也可能变得更明晰，因而也更容易理解。

从苍蝇的世界看维度的意义

我们都很熟悉三个基本方向上的移动：东西、南北、上下（或者也可以说是左右、前后、上下）。不管我们去哪里——不论是开车上杂货店或是飞到大溪地 ——我们的运动都是这三个独立方向的某种基本组合。我们对这三个维度太过熟悉，以至于要设想另一个维度，并且指明它确切指向哪里，似乎是不可能的。长久以来，似乎我们所见的即是宇宙的一切。事实上，早在两千多年前，亚里士多德在《论天》（ On the Heavens）中就论称：“可在一个方向上分割的量，称为线；如果可在两个方向上分割的量，称为面；如果可在三个方向上分割的量，则称为体。除此之外，再无其他量。因为维度只有三个。”公元150年时，天文学家、数学家托勒密尝试证明不可能有四个维度，坚持认为不可能画出四条相互垂直的直线。他主张，第四条垂直线“根本无法量度，也无法描述”。然而，与其说他的论点是严格的证明，还不如说是反映了人们没有能力看到并描绘四维空间的事实。

对数学家而言，维度指的是一种“自由度”（degree of freedom），也就是在空间中运动的独立程度。在我们头上飞来飞去的苍蝇可以向任何方向自由移动，只要没有碰到障碍，它就拥有三个自由度。现在假设这只苍蝇降落到一个停车场，而被一小块新鲜柏油黏住。当它动弹不得时，这只苍蝇只有零个自由度，实质上被限制在单一点上，亦即身处于一个零维的世界。但这小东西努力不懈，经过一番奋斗后从柏油中挣脱出来，只可惜不幸翅膀受了点伤。不能飞翔之后，它拥有两个自由度，可以在停车场的地面上随意漫步。然后，我们的主角察觉到有掠食者（或许是一只食虫的青蛙），因此逃进一根丢弃在停车场的生锈排气管，苍蝇此时只有一个自由度，暂时陷入这根细长管子的一维，亦即线状的世界。

但维度是不是就只有那么多？一只苍蝇在天上飞，被柏油黏住，在地上爬，逃进一根管子里——这是否就囊括了一切可能性？亚里士多德或托勒密应该会回答“是”，对一只没有高度冒险精神的苍蝇而言，或许也确是如此，但是对当代数学家来说，故事并没有就此结束，因为他们通常不认为有什么明显理由只停留在三个维度。我们反而相信，想要真正理解几何学的观念，像是曲率或距离，需要从所有可能的维度，从零维到 n维来理解它（其中 n可以是非常大的数）。如果只停留在三维，我们对这个概念的掌握就不算完整，理由是：比起只在某些特定情境才适用的断言，如果大自然的定律或法则在任何维度的空间中都有效，那么它的理论威力更大，也可能更基本。

甚至即使你所要对付的问题仅限于二维或三维，也可能借由在各种维度中研究该问题而得到有利的线索。再回到我们那只在三维空间里嗡嗡飞的苍蝇，它可以在三个方向移动，亦即具有三个自由度。然而，假设还有另一只苍蝇在同一空间里自由移动；它同样也有三个自由度，整个系统就突然从三维变成六维的系统，具有六个独立的移动方向。随着更多的苍蝇在空间里穿梭，每一只都独立飞行而不与他者相关，那么系统的复杂度及其维度，也随之增加。

窥探更高的维度

研究高维度系统的好处之一是，可以发现一些无法从简单场景里看出的模式。例如在下一章，我们将讨论：在一个被巨大海洋覆盖的球形行星上，洋流不可能在任何点都朝同一个方向流动（例如全部从西流向东）。事实上一定会发生的是：一定存在着某些点，海水是静止不动的。虽然这条规则适用于二维曲面，但我们只有从更高维的系统观察，也就是考虑水分子在曲面上所有可能运动的情况，才能导出这个规则。这是为何我们不断向更高维度推进的原因，希望看看这样能把我们带到什么方向并学习到什么。

很自然的，考虑更高维度的结果之一是更大的复杂度。例如所谓“拓扑学”（Topology）是一门将物体依zui广义的形状加以分类的学问。根据拓扑学，一维空间只有两种：直线（或两端无端点的曲线）和圆圈（没有端点的封闭曲线），此外再无其他可能性。你或许会说，线也可以是弯弯曲曲的，或者封闭曲线也可能是长方形的，但这些是几何学的问题，不属于拓扑学的范畴。说到几何学和拓扑学的差别，前者就像拿着放大镜研究地球表面，而后者则像搭上太空船，从外太空观察整个地球。选择何者，要视底下的问题而定：你是坚持要知道所有细节，比方说地表上的每一峰脊、起伏和沟壑，抑或只要大致的全貌（“一个巨大圆球”）便已足够？几何学家所关切的通常是物体精确的形状和曲率，而拓扑学家只在乎整体形貌。就这层意义而言，拓扑学是一门整体性的学问，这和数学的其他领域恰恰形成明显对比，因为后者的进展，通常是借由把复杂的物件分割成较小较简单的部分而达成。

也许你会问：这些和维度的讨论有何关系？如上所述，拓扑学中只有两种基本的一维图形，但直线和歪歪扭扭的线是“相同”的，正圆也和任何你想象得出的“闭圈”，不论是如何弯的，多边形、长方形，乃至于正方形都是相同的。

二维空间同样也只有两种基本形态：不是球面就是甜甜圈面。拓扑学家把任何没有洞的二维曲面都视为球面，这包括常见的几何形体，像立方体、角柱、角锥的表面，甚至形状像西瓜的椭球面。在此，一切的差别就在于甜甜圈有洞，而球面没有洞：无论你怎样把球面扭曲变形（当然不包括 第一推动丛书·25周年纪念版 （49本合集） 电子书 下载 mobi epub pdf txt