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tianlangTianlang  2021-06-05 14:00 天浪书屋 隐藏边栏 |   抢沙发  0 
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清华理解科学丛书(套装共10册)pdf-epub-mobi-txt-azw3
书名:清华理解科学丛书(套装共10册)
作者:卢昌海
格式:EPUB/MOBI/AZW3
标签:科学 科普
ISBN:

内容简介:


《那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界》

介绍人类探索太阳系疆界的历史,并对一些常被人以讹传讹或误解、夸张的历史事件进行分析与澄清。《那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界》共分32章。其中第1章简单回顾近代之前人类对行星的了解,第2~4章介绍天王星的发现,第5~7章介绍小行星带的发现,第8~10章介绍天王星出轨之谜及天文学家们为解决该谜团所作的早期努力,第11~16章介绍亚当斯与勒维耶对海王星的预言及海王星的发现,第17~19章介绍英法两国有关海王星预言的优先权之争,第20~21章介绍并分析由海王星档案所引发的新争论,第22章介绍寻找火神星的失败努力,第 23~27 章介绍冥王星的发现,第28~30章介绍柯伊伯带及其发现,第31章介绍行星新定义及冥王星的降级,第32章介绍奥托云及有关太阳伴星的猜测。

《从奇点到虫洞:广义相对论专题选讲》本书以能量条件为线索,对能量条件在其他一些广义相对论课题——比如奇点与奇点定理、正质量定理、宇宙监督假设一并进行介绍。本书将以严谨的物理框架为基础,用生动的文笔,翔实的资料,为幻想般的问题寻找尽可能现实的答案。 通过本书您将会明白以下问题,黑洞能被摧毁吗?什么是彭罗斯猜想?白洞是真实还是幻想?虫洞可以构筑时间机器吗?时空的拓扑结构可以改变吗?黑洞能作为星际旅行的通道吗?什么是奇异物质?奇异物质存在吗?科幻影片中穿越虫洞的特技合乎物理吗?裸奇点会造成什么麻烦?“上帝” 憎恶裸奇点吗?奇点是物理时空中的点吗?奇点的存在有多大的普遍性?什么样的虫洞才能成为星际旅行的通道?那通道一定是捷径吗?为什么像“正质量”那样貌似显而易见的特性在广义相对论中会成为难题?

《小楼与大师:科学殿堂的人和事》本书将以生动的文笔、翔实的资料、严谨的考据,为您解读科学史上的趣闻和争议。

《物含妙理总堪寻:从爱因斯坦到霍金》本书来源于作者长期以来在北京师范大学开设的一个科普讲座“从爱因斯坦到霍金的宇宙”。该讲座历时20余载,并在一些院校和单位举办过不同形式的讲座和公开课,重点介绍物理学和天文学领域的科普知识、科研前沿,以及科学发现的曲折历程,内容包括爱因斯坦与相对论、弯曲的时空、黑洞、宇宙的演化、量子论的创建与争论、原子弹与核能的和平利用、天文学的若干知识、对时间本质的探索等.

《上下百亿年:太阳的故事》本书将从一次虚拟的古希腊之旅开始,逐步深入地向读者介绍太阳这颗带给我们光和热,并且能让我们观察细节的既普通又独一无二的恒星。本书既介绍了我们对太阳的当前了解,也回溯了科学家们探索太阳奥秘的过程,并且还穿插了一些让读者可以自己参与的模拟探索。本书的内容涵盖了与太阳有关的从外部形态到内部结构,再到物理机制的各个方面。本书融语言的生动风趣与内容的严谨翔实于一体,可以让读者在享受阅读愉悦的同时体会科学的严谨与激动人心,并学到丰富的知识。

《因为星星在那里:科学殿堂的砖与瓦》这是“2014中国好书”获奖图书《小楼与大师:科学殿堂的人和事》的姊妹篇。本书汇集了作者近年撰写一系列科普作品,包括混沌理论、相对论、反物质、黑洞、虫洞、时间旅行、诺贝尔物理奖获奖成果、著名数学猜想和问题、谷歌背后的数学等诸多深受科学爱好者喜爱的内容。本书的取材和分析严谨深入,文笔却生动诙谐,深入浅出,适合广大科学爱好者及大、中学生阅读。通过本书,读者既可以学到丰富多彩的科学知识,也可以了解知识背后的科学探索故事及科学思想、科学方法等。

《迷蒙星空:探天之路》从古至今,宇宙科学与航天科技经历了怎样的过程?发生过哪些大的、著名事件?人们是如何来看待和认识这些的?对人类自身又产生了何种的影响?特别是时至今日,人类对我们身在其中的宇宙本质究竟了解到何种程度?有哪些重要的研究理论和成果?希望读者通过本书得以认识。宇宙处于永恒地变化、运动中。

《看不见的星:黑洞与时间之河》黑洞有哪些特点?本书用通俗生动的语言,从天文和物理等不同角度,描述了黑洞的来龙去脉,它的结构和性质,黑洞的信息疑难和奇点疑难,以及科学家们如何在争论中推动黑洞研究的发展。本书还通过对弯曲时空和黑洞的探讨,把读者引向千古未解的难题:时间究竟是什么?时间能不能测量,它有没有开始与终结?

《日出:量子力学与相对论》纵观20世纪物理学的百年发展史,可谓群星璀璨,英才辈出,本书描述了在20世纪初期,那个乌云密布的物理学天空中,海森堡等人如何看到日出的场景。在20世纪初期的量子力学与相对论大革命中,涌现了最多的类似于海森堡这样的物理学英雄人物,那是一个震撼人心的英雄时代。本书通过对这些英雄人物的成长经历与思想历程的梳理,从科学与文艺的双重角度建构了一个又一个栩栩如生的人物剪影。

《运动的旋律与变化的世界》用徘徊于通俗描述和专业逻辑之间的折中语言包括适当的拟人化语言,给读者展示和解释一些诸如雨滴与蚊子、钟爱数字7、飞机与昆虫、时间、蒲公英恋南风、高尔夫球、棒棒糖的融化、雪花与树叶飞舞等数百个常见现象的简单、简约和简美的一面,将某些看似复杂不可理解的现象用简单现象叠加或类比,深奥的原理用省时、省力和省料那样的直觉性语言表述,并适当关联出一些与文字、体育、生物、气象、音乐、心理学、数学和科技等方面的有用常识。分“动的世界”、“柔情似水”和“空中旋律”三大篇,是一部集知识性、趣味性和科学性于一体的综合科普读物。适合大中学生和具有各种知识结构的读者群,尤其适合那些喜欢用非专业思维、语言和大视野去理解科学、自然和其他现象的读者。也可用于有一定阅读和讲解能力的读者给有好奇心的少儿讲解知识。

作者简介:


卢昌海,出生于杭州,本科就读于复旦大学物理系,毕业后赴美留学,于2000年获美国哥伦比亚大学物理学博士学位,目前旅居纽约。著有《从奇点到虫洞:广义相对论专题选讲》、《太阳的故事》、《黎曼猜想漫谈》,并曾在《中国青年报》、《数学文化》、《科幻世界》、《现代物理知识》、《中学生天地》、《科学画报》等报纸、杂志上发表几十篇科普及专业科普作品。

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部分摘录:


加尔各答黑洞
我们上来先讲一段题外话。

地球上曾有一个叫黑洞的地方,在印度的加尔各答。那里有一座城堡,印度作为英国的殖民地时,它曾是英军的据点。城堡中有一间不到24平方米的牢房,只有两个小窗,英军用它来关押喝醉酒的士兵,通常可以关三四个人。他们称这间牢房为“黑洞”。

有一次印度爆发了反抗殖民者的民族起义,起义军围攻这座城堡,展开了一场血战,尸横遍野。4天后,战斗结束,愤怒的胜利者把146个俘虏使劲都塞进了这个“黑洞”,关押了10个小时。当时正值最炎热的6月,第二天早晨打开“黑洞”的门时,其中123人已经死去,只剩下23个人还活着。

20世纪90年代在加尔各答开了一次天体物理研讨会,中国科技大学的卢炬甫教授向主办者提出能否参观一下这个“黑洞”。主办方表示抱歉,说这座城堡已经拆掉了。卢教授很惊讶,说怎么会拆掉,如果在我们中国,一定会保存下来作为爱国主义的教育基地。印度朋友说:“哦,你搞错了,当时不是英国人把印度人关到里面,而是印度人把英国俘虏塞到了里面。”

拉普拉斯与米歇尔的“暗星”
今天我们所说的黑洞是相对论预言的天体,然而在19世纪末,欧洲的两位学者就曾依据牛顿力学预言过黑洞的存在。不过他们当时没有称其为黑洞,只是讨论过这种质量巨大、发光可能很强,但远方观测者又看不见的暗星。

其中一位学者拉普拉斯(1799年)曾在他的巨著《天体力学》和科普书《宇宙体系论》中谈到过这种暗星,他在书中写道:

“天空中存在着黑暗的天体,像恒星那样大,或许像恒星那样多。一个具有与地球同样密度,而直径为太阳250倍的明亮星体,它发射的光将被它自身的引力拉住,而不能被我们接收。正是由于这个道理,宇宙中最明亮的天体很可能却是看不见的。”

然而最早预言这种暗星的还不是拉普拉斯,而是英国剑桥大学的学监米歇尔。他在1784年的一篇论文中谈到,由于恒星发射的光在万有引力作用下光速会越来越慢,如果恒星足够大,大到一定程度,就会使自身发射的光被自身的引力拉回来,于是远方的人就看不见这颗星了。

现在我们先回顾一下牛顿和他的物理理论,然后再来介绍拉普拉斯和米歇尔关于暗星的预言是如何从牛顿理论得出,又如何被否定的。

苹果落地的故事
大家都知道牛顿与苹果落地的故事。这个故事说,牛顿20多岁在乡下庄园里生活的时候,有一次坐在苹果树下思考问题,这时突然有一个苹果从树上落下来,使牛顿一下子想出了万有引力定律(图1-1)。

图1-1 苹果落地的故事

这个故事非常有趣,只可惜其真实性很值得怀疑。牛顿生前从来没有人听到过这个故事,牛顿一死这个故事就冒出来了。而把这个故事传播到全世界的是法国大文豪伏尔泰。

牛顿去世时,恰好伏尔泰被法国当局驱逐出境,流亡在英国。他看到有好几万人给牛顿送葬,深受感动,觉得这个人实在太伟大了,于是去拜访了牛顿的亲属。

牛顿一辈子没有结婚,先是他的妹妹照顾他的生活,妹妹去世后就由他的外甥女照顾他的生活。伏尔泰拜访的就是牛顿的外甥女婿,这位绅士给伏尔泰讲述了苹果落地的故事。才华横溢的伏尔泰把这个故事加以润色演绎写进自己的文章,使它传遍全球。

然而,在此之前外界从未有人听说过这个故事。伏尔泰把它传播开后,有人对其真实性感到怀疑,这时又有几个在牛顿身边生活过的人出来说,他们也听牛顿讲过这个故事。

这么重要的一个使牛顿产生伟大灵感的故事,牛顿在世时居然没有和一位学者谈到过。何况中年以后的牛顿并不是一个谦虚的人,他后半生一直在跟别人争夺各项科研成就的发现权,其中很重要的一部分就是和胡克争夺万有引力定律的发现权。牛顿与外人进行了如此多的争吵,怎么一次也没有在争吵中提及这一故事呢?所以,许多人认为,这个故事很可能是牛顿的亲属为了确保他对万有引力定律的发现权而编出来的。

牛顿关于万有引力定律的论述最早出现在他的巨著《自然哲学之数学原理》中,此书是在他45岁时出版的。而苹果落地的故事发生在牛顿23~25岁之间,在乡下庄园里躲避鼠疫的时候。这个故事的出现,把牛顿发现万有引力定律的时间整整提前了20年,那是胡克等人所望尘莫及的。

童年的牛顿
牛顿的童年是不幸的,他是一个遗腹子,还没有出世,父亲就去世了。他的父亲是一个农民,文盲,而且脾气暴躁,不过据说智力还可以,家里也不算太穷。牛顿的父系家族基本没有文化,母系家族有点文化,但也不高。

后来母亲改嫁给一位60多岁的牧师。牛顿的继父有文化,也有些钱财。但这位“思想道德工作者”本人的道德水平并不高,他不能善待前夫的儿子。

牛顿小时候饱受歧视,与同父异母的弟弟关系很差,只与妹妹关系较好。幼年的牛顿由外祖父母抚养,很少得到母爱。这样的生活状况对牛顿性格的形成造成了极大的影响,致使晚年的牛顿显得尖刻而贪婪。

在这样的家庭条件下,童年的牛顿身体很差,学习也很差,和同学相比他什么都不行,对自己也缺乏信心。此时一个突发事件改变了牛顿的人生。

他们班上有一个小霸王,欺负牛顿,踢了他的肚子一脚,疼得牛顿忍无可忍。愤怒之下,小牛顿不顾自己身单力薄,憋足了全身力气,把那个小家伙揍了一顿。没想到居然打赢了,小牛顿马上信心大增,觉得自己还行啊。他想,既然打架能赢,说不定学习也行。打架产生的自信没有把牛顿引向邪路,反而使他走上了刻苦学习的正轨。于是他的功课大有起色,而且越来越好。

不幸的是,牛顿10岁时,继父又去世了,家中缺少劳动力。上中学时,母亲把他召回家,让他干农活。但他农活儿干不好,也不大上心,他放的羊把别人家的庄稼吃了不少。还是牛顿的舅舅有远见,觉得自己的外甥别看干农活儿不行,也许在学习上是块好料。于是说服姐姐让牛顿继续读书。

中学毕业时,牛顿的舅舅又积极活动,使他得以进入剑桥大学学习,并为他从学校争取了补助金。其实此时牛顿的母亲已从前夫那里继承了遗产,并不贫困,但她不愿为儿子掏学费。牛顿能拿到补助金,正合他母亲的心意。

然而,舅舅为牛顿争取到的这点补助金不是白给的,穷学生们必须为富有的同学打扫宿舍,买东西,甚至倒尿壶。这样的大学生涯,对于牛顿后来的性格形成肯定也有负面影响。好在牛顿的求知欲望强烈,而且确实才华出众,他终于以优异的成绩在剑桥毕业,并有幸留校当了教师。

牛顿的丰收年
刚刚留校,英国就闹鼠疫,牛顿不得不到乡下母亲的庄园中去躲避。他23~25岁之间,在那里度过了一年半岁月。不过他没有虚度光阴,这时的牛顿已步入了科研的正轨,他在那里思考、研究了许多问题。据后来他自己说,他的力学三定律、万有引力定律、光的微粒说、色散理论、微积分,都是在那段时间中研究出来的。不过,他没有提到苹果落地的故事。这个故事如果有,就应该发生在这段时间。

牛顿在庄园中度过的这一年半时间,后来被称为牛顿的“丰收年”。

青年牛顿是幸运的,他留校后碰到了伯乐式的导师巴罗。实际上,牛顿的很多哲学和物理思想来源于巴罗。在巴罗的著作中我们可以看到他对绝对空间、绝对时间以及物体运动等许多重要概念的论述。在牛顿的巨著《自然哲学之数学原理》中不难看到巴罗的影子。

当时一位叫卢卡斯的富翁为了支持自然科学研究,给剑桥大学捐了一笔钱,设立了一个叫做“卢卡斯数学讲座”的教席,为数学和物理专业的教授支付薪金。

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这个人很懒,什么都没写

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