伽利略的手指

伽利略的手指

图书基本信息
出版时间:2007-12
出版社:湖南科學技術出版社
作者:彼得·阿特金斯
页数:491
字数:256000
译者:許耀剛、劉政、陳竹
书名:伽利略的手指
封面图片
伽利略的手指
前言
科學,特別是自然科學,最重要的目標之一,就是追尋科學本身的原動力,或曰追尋其第一推動。同時,科學的這種追求精神本身,又成為社會發展和人類進步的一種最基本的推動。    科學總是尋求發現和了解客觀世界的新現象,研究和掌握新規律,總是在不懈地追求真理。科學是認真的、嚴謹的、實事求是的,同時,科學又是創造的。科學的最基本態度之一就是疑問,科學的最基本精神之一就是批判。    的確,科學活動,特別是自然科學活動,比較起其他的人類活動來,其最基本特征就是不斷進步。哪怕在其他方面倒退的時候,科學卻總是進步著,即使是緩慢而艱難地進步。這表明,自然科學活動中包含著人類的最進步因素。    正是在這個意義上,科學堪稱為人類進步的“第一推動”。    科學教育,特別是自然科學的教育,是提高人們素質的重要因素,是現代教育的一個核心。科學教育不僅使人獲得生活和工作所需的知識和技能,更重要的是使人獲得科學思想、科學精神、科學態度以及科學方法的燻陶和培養,使人獲得非生物本能的智慧,獲得非與生俱來的靈魂。可以這樣說,沒有科學的“教育”,只是培養信仰,而不是教育。沒有受過科學教育的人,只能稱為受過訓練,而非受過教育。    正是在這個意義上,科學堪稱為使人進化為現代人的“第一推動”。    近百年來,無數仁人智士意識到,強國富民再造中國離不開科學技術,他們為擺脫愚昧與無知作了艱苦卓絕的斗爭,中國的科學先賢們代代相傳,不遺余力地為中國的進步獻身于科學啟蒙運動,以圖完成國人的強國夢。然而應該說,這個目標遠未達到。今日的中國需要新的科學啟蒙,需要現代科學教育。只有全社會的人具備較高的科學素質,以科學的精神和思想,科學的態度和方法作為探討和解決各類問題的共同基礎和出發點,社會才能更好地向前發展和進步。因此,中國的進步離不開科學,是毋庸置疑的。    正是在這個意義上,似乎可以說,科學已被公認是中國進步所必不可少的推動。    然而,這並不意味著,科學的精神也同樣地被公認和接受。雖然,科學已滲透到社會的各個領域和層面,科學的價值和地位也更高了。但是,毋庸諱言,在一定的範圍內,或某些特定時候,人們只是承認“科學是有用的”,只停留在對科學所帶來的後果的接受和承認,而不是對科學的原動力,科學的精神的接受和承認。此種現象的存在也是不能忽視的。    科學的精神之一,是它自身就是自身的“第一推動”。也就是說;科學活動在原則上是不隸屬于服務于神學的,不隸屬于服務于儒學的,科學活動在原則上也不隸屬于服務于任何哲學的。科學是超越宗教差別的,超越民族差別的,超越黨派差別的,超越文化的地域的差別,科學是普適的、獨立的,它自身就是自身的主宰。    湖南科學技術出版社精選了一批關于科學思想和科學精神的世界名著,請有關學者譯成中文出版,其目的就是為了傳播科學的精神,科學的思想,特別是自然科學的精神和思想,從而起到倡導科學精神,推動科技發展,對全民進行新的科學啟蒙和科學教育的作用,為中國的進步作一點推動。叢書定名為《第一推動》,當然並非說其中每一冊都是第一推動,但是可以肯定,蘊含在每一冊中的科學的內容、觀點、思想和精神,都會使你或多或少地更接近第一推動,或多或少地發現,自身如何成為自身的主宰。    《第一推動》叢書編委會
内容概要
  為什麼選擇伽利略的手指?正是伽利略以其不懈的實證精神使科學從中世紀愚昧中脫身,並為現代科學的發展開闢了道路。而現在,伽利略那根具有象征意義的右手中指就保存在佛羅倫薩的科學史博物館里。在這本杰出的闡釋當代科學核心思想的著作中,彼得?阿特金斯盛贊了伽利略極蠻象征意義的手指在揭示宇宙、地球及人的本質時所具有的強大力量。
  《伽利略的手指》引领着读者踏上非凡的旅途,沿途与当今十个核心科学思想相拥。彼得?阿特金斯在书中写道:“借助伟大的思想——我是指一种有着极其丰富的内涵和外延的简单概念,稚嫩的思想的种子。能成长并繁衍为枝繁叶茂的栋梁之材,而思想的蜘蛛,编织硕大的蛛网,网罗解释与阐释之盛宴。”借助优美、智慧的语言以及诲人不倦的精神,阿特金斯带领着读者逐步走向对科学全貌本质的理解:从进化和复杂性的萌芽到宇宙中一切变化之源——熵;从计量的普遍化——能量,到美学的量化——对称性;以及从现实世界的拓展一宇宙学,到事物相互作用的舞台——耐空。
  “我旨在帶領讀者攀上科學的制高點,”阿特金斯如是說,“期待隨著這趟旅程的進行,能夠小心翼翼地引領讀者到達認識的頂點。屆時你將會感受到科學帶給你的、獲得真知後的深深喜悅。”
在向大眾傳播科學方面,《伽利略的手指》可謂達到了一個新境界。本書借助阿特金斯優美的文筆,為您呈現了當今科學十大核心。
作者简介
  彼得·阿特金斯,英国牛津大学林肯学院研究员。阿特金斯为世界著名的多产科普作家,已撰写了20多部书,其中包括影响甚广、知名度颇高的Moiecules和在世界范围内广被采用的教科书Physlcal
Chemistry。
书籍目录
序言 認識的萌芽
第1章 進化 復雜性的萌芽
第2章 DNA 生物學的理性化
第3章 能量 計量的普遍化
第4章 熵 變化發生的源泉
第5章 原子 物質的產生
第6章 對稱 美的量化
第7章 量子 認識的簡化
第8章 宇宙 真實的縱覽
第9章 時空 互作用的舞台
第10章 數學 理性的局限
後記認識的未來
索引
譯後記
章节摘录
版權頁︰   插圖︰   古希臘的哲學家們對于生命的本質也有他們各自的觀點,但是就他們的大多數善意的言論而言,他們錯得徹底但也錯得可愛。例如,就拿為了證明他的神性而糊涂地跳進愛特拿火山口的自命為神的恩培多克勒(約公元前490∼前430年)來說,之前他就猜測動物是由通用的各種成套的零部件組裝而成,不同的組合會產生不同的動物,由此得來大象、昆蟲、角蟾和人類。至于為什麼世界上充斥著這些我們所熟悉的動物而不是另外一些組合所形成的動物,比如可以飛行的豬和長著尾巴的魚?他認為只有特定的組合是可以存活並繁衍後代的。自然界可能早已試驗過其他林林總總的組合方式,以期實現類似于《人類復制島》中的景象,但是經過短暫的蹣跚、搖晃或打滾之後,這些在試驗過程中創造的生物最終栽倒在地,從而淡出歷史舞台。 大約2000年過後,恩培多克勒的上述觀點得到了喬治路易斯勒克萊爾,即進化生物學家布豐(1707∼1788)的響應。但布豐的想法是建立在分子規模上的,他認為生命體起源于我們現在所稱的有機分子的聚集︰有多少種可以成立的有機分子的組合,就有多少個物種存在。布豐應該對自然的內理有自己的見解︰他的巨著《自然史》(首見于1749年)原本打算擴展到55卷,其中由他自己完成的36卷中,有9卷專門探討鳥類,5卷探討無機物,以及8卷(布豐去世後出版)專注于探討鯨類、爬行類和魚類。 但是所有的這些活蹦亂跳的生物究竟從何而來?世上的生物多得令人咋舌,對應于有記錄的一定種類的物種,你可能會發現10倍于(甚至更多)該種類數量的生物個體。作為大百科全書式人物,亞里士多德也經常提出有嚴重錯誤的理論︰他認為動物是從恆星降落到地球上的,或是由某種完備的形式(無需組裝)自發產生的。在亞馬孫盆地居住的雅胡那(Yahuna)印第安人則持新亞里士多德式觀點,他們認為樹薯源自那些被謀殺並火葬的麥洛馬基人的骨灰。加利福尼亞的卡輝拉(Cahuilla)印第安人有著類似的信奉,他們認為葡萄樹起源于火葬後的胃,西瓜源自眼楮的瞳孔,玉米源自牙齒,而有點不登大雅之堂的是,小麥源自虱子卵燃燒後的灰燼,豌豆源自人的精子。 其他的宗教則提供了一些看似簡單的關于生命起源的解釋,那就是︰所有生物,無論大小,一律由上帝創造,就這樣,無可辯駁。但是,即便是一些教堂的神父也發現他們無法完全認可《聖經》中的所有教旨。例如,博學的拿先素斯教皇格利高里(約330∼389;拿先素斯位于現今小亞細亞的加柏多西亞地區)就認為上帝肯定在挪亞大洪水之後又進行了一些造物工作,因為小小的挪亞方舟根本不足以容納所有物種的代表(一個物種雌雄各一只)。作為教會執事長的卡萊爾威廉姆帕利(1743∼1805)則認為在他出版于1802年的書中他已毫無爭議地確定了生物的起源,其書美其名曰《自然神學》,或稱為《存在的證據及自然表象之神學特質》。在書中他以類推方式提出了著名的論證,比如當一個旅行者偶遇一個鐘表,他往往會驚嘆于鐘表復雜的設計,並由此認定肯定有人創造了這個鐘表。因此,任何人當其遇到自然界的復雜事物時,會自然而然地認定上帝肯定在設計和制造過程中起了重要作用。
后记
有这样一本书,如果你在茶余饭后随手翻阅,你会为科学的某个方面而激动;如果你有足够的耐心和勇气,或在琐碎的时间里逐章品味,或沏上一杯清茶一气读完,无以复加的感动和震颤将会涌上心头——无论你将她看作生物的进化史、物理的革新史、宇宙的演化史、化学的编年史、数学的断代史;还是观念的变迁史、思维的抽象史、知识的嬗变史、科学的思想史。科学在这里已经不是单纯的指代名词,她囊括了你能想象的一切;她就如同永不消逝的圣光,指引着愚昧的人在渺小的时间尺度上保持着矜持和自信,勇敢地叩问自心,探究世界,执着地披荆斩棘,一如既往地前行。作为理性的典范,她犹如第二位上帝,将弱小的人笼罩在宗教般的辉光中,让他们充满了无穷的精神力量,——这就是《伽利略的手指》能够给予我们的。    尽管作者在书中已经一再强调,这里我们依然有必要重复:看到本书的目录时,千万不要被貌似庞杂和晦涩的内容吓倒。如果你就此放弃,你也错过了一处满目繁花的理性的花园,一次与科学、与理性、与入内心的孱弱和强大面对面交流的机会;如果你能鼓起勇气继续读下去,等待着你的将是一场无与伦比的科学的盛宴,数轮极具挑战的头脑风暴,以及许许多多对科学理念颠覆性的认识。    我们将随着作者的生花之笔遍览科学的胜景,科学在此如一泓碧泉,已无层次之分;不同的领域融会贯通,共同汇成了人类恢宏的思想以及螺旋上升般认识的层层变迁。我们就在作者的引导下,或驻足远观其思想的轮廓,撷取片叶品味;或大步流星地穿越重门与认识相拥,坐拥繁花满地。    我们从生物学,从熟知的生物的进化开始。久久囹圄于高楼水泥中的我们被妙曼的大自然当头一棒,这是回归自然回归大地,并且在寻根溯源中的心灵的颤动。自然选择作为生物进化的准则,不仅仅为人类的反省打开了理性之窗,也将生命置于科学的解剖台,驱去几千年来的种种神秘。我们将乘着理性的飞毯,越过重重真实与抽象的高山,在科学的大地上寻觅如岩石般充满质感的真理。    生命在广袤的大地上何以生生不息?从孟德尔的豌豆杂交实验到多利羊的诞生,遗传学的发展把上帝之手赋予人类,上世纪最伟大的科学发现之一——DNA的发现一举将分子生物学推进到新的纪元;洞悉了DNA,也就明察了生物的灵魂,包括我们人类自身。这时,我们将在分子的基础上重新认识自己。科学的力量让造物主黯然失色。    但我们依然不满足,为何分子能够充满活力,从而造就充满活力的大自然?我们把目光投向能量,分子运动的原料。从此刻开始,我们推开基础物理的大门,能量借科学之名出现于理性的舞台;与此同时,我们的思维正不知不觉地从现象步入抽象,并且随着讨论的继续,我们将翻越越来越高的抽象的山峰,但是,也慢慢逼近现实背后的本质。    我们都知道能量守恒定律,但是不同性质的能量(热能、势能、动能等)没有任何本质区别吗?在能量守恒的过程中,真的没有什么发生变化吗?什么驱使能量在不同的状态间转变?这时,熵作为热力学第二定律的核心给出令人信服的答案。热力学第二定律告诉我们,宇宙中的总熵是不停增加的,即宇宙永远朝着越来越混乱的状态发展。我们终于能够理解无论是简单如咖啡冷却还是复杂如生老病死等现象。但是,疑问接踵而来,既然熵会不断搅乱我们的世界,那么日益精致复杂的人类社会,诗歌绘画雕塑如是如何产生的呢?以宇宙的衰亡为大背景,熵和引力之间的暧昧关系又是怎么回事?    暂且放下这些疑问,我们从抽象的能量、熵中全身而退,深入分子,一头扎进物质世界更加基础的原子中去。人类对物质本源的兴趣与生俱来,从两千多年前到现在,执着的追求从未停歇。特别是近两百年以来,突破性的发现接踵而至。对我们尚还孱弱的灵魂,恍若隔世。年轻的物理学家还在为自己新的发现雀跃,蓦然回首却发现已经落后于主流。元素周期表和原子结构的发现相映成趣,后者紧随前者,为元素周期表的排列奠定了坚实的理论基础。但是,不能不提到的是,直到半个多世纪后扫描隧道显微镜的发明,人类才第一次真真切切地“看”到了单个原子。    然后,我们又一次从物质回归到抽象,这次是与基本粒子息息相关的对称问题。虽然人类的想象力无穷,可是由于对称的存在,图案在平面上的排列方式变得寥寥可数,对称限制了美;也是因为对称的原因,s轨道和p轨道电子的能量有微小差异,同一轨道不能容纳两个以上电子,同一轨道的电子的自旋必须成对,这些制约因素导致了性质各异的原子的出现,从而组成我们大千世界。不仅仅是原子,甚至四种基本作用力(万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力)在极高能量下是完全相同的,只是因为能量的降低,出现对称破缺,从而逐步分道扬镳,变成四种截然不同的力。但是,要在实验上验证这一理论需要无穷大的能量,这是人类永远也无法企及的。理论与实验的壕沟越来越大,会不会有一天,虽然理论预测与当前的一切完美吻合,可就是无法被实验证实,那个时候,科学还能称之为科学吗?    仅仅浅尝辄止地了解物质的基本结构不是我们的终极目标,无数的艰难险阻等待着我们。只有当我们理解了微观世界的运行机制,也才有一点点权力声称我们对微观世界略微知晓。这时,量子成为我们永远也无法回避的话题。不同的理论有不同的特征常数,比如热力学中的玻尔兹曼常数、相对论中的光速、量子物理的特征常数是普朗克常数——一个小得我们无法想象的数。描述量子世界的量子力学的建立波澜壮阔,诸多轶闻故事至今人们还津津乐道。但是接受量子力学的代价也是苦涩的,我们不得不抛弃习以为常但是陈腐的观念,比如我们只能知道一个粒子所处位置的概率信息而无法绝对定位,比如我们不能同时得知粒子的动量和位置。固执的爱因斯坦对量子力学深恶痛绝,认为“上帝是不会掷骰子的”,可是一次次实验都向世人宣告量子力学的完备性和正确性。巨人已老去,但是阵痛依然会伴随着观念的变迁深入骨髓。    接着,我们再一次从抽象重回现实的物质世界,像坐山车一样从最细微的原子、电子飞跃到浩渺的宇宙。在对宇宙一次次重新认识的过程中,人类的地位愈见卑微;然而我们这些微不足道的人却可以触摸到造物主的思想,这让我们足够自信自豪地继续我们的探究。这里,我们将纵览宇宙演化的恢弘长卷,从宇宙大爆炸的一瞬间基本粒子在致密至热的空间自由驰骋,到原初物质核子的形成;从核子邂逅形成原子核以及不断充实披上层层电子的霓虹羽衣,到大量氢氦云团凝聚为不同质量的恒星;从瞬间灿烂的超新星爆炸到新的核素散布空间重新组成恒星;从百万亿年后恒星形成时期的完结到黑洞的消亡。虽然我们能够自豪地勾勒出宇宙诞生乃至未来的图景,但我们对宇宙的认识依旧只是皮毛,视界、平坦性、暗能量、磁单极以及更深层次的宇宙的不对称性和三维性问题俨然摆在我们面前。    当我们还在宇宙的“新大陆”上畅想,时间如同无形的鞭绳将我们抽醒,开始与空间一道在更为抽象的时空中调侃我们幼稚的思想。人类以不竭的智慧为红娘,历经几千年的努力,终于令时空在四维联姻,作为一个整体出现。对于时间、空间、质量、引力、几何的理解,从未如此简洁明了,在爱因斯坦的引导下,我们终于明白质量扭曲时空,引力表现时空几何结构。可谓叹为观止的成就。    最后,我们的旅途终于到达高潮,一个绝对的抽象世界,纯粹的、显然的、不存在实体的抽象——数学。我们目睹了逻辑妄图鲸吞数学却将自己胀得漏洞百出,而数学哲学也被希尔伯特的最重要的两个难题击中要害。哥德尔以惊人的智慧,将数学命题与素数联系到一起,并以此为光芒,毫不留情地将数学的不完备性暴露于阳光下。但是,这并非数学的末日,以此为契机将引导人们更加深刻地去认识数学的本质,追究数学与人类大脑的关系。我们听到窃窃私语道数学乃世界的深层结构,包括物理在内的其他科学仅仅是她的化身。如果确实如此,我们便无暇顾及数学的自洽与否,我们深深沉浸于无以复加的感动之中——为我们能够感知,借助科学的伟力感知万事万物!    毫无疑问,这不仅是一部关于科学的翘楚之作,也是一部波澜壮阔的文学作品,其优美程度甚至不亚于任何经典之作。虽然我们已经尽力保持原作的风格,但是还是建议读者最好能够对照英文读下去,这样一方面有助于更加深刻地理解作者的思想,一方面可以领略文学性与科学性的完美结合。后者至少证明:科学在保持其严谨性的同时,在文字上亦可以做到环环相套、丝丝入扣,美丽优雅且严格。我们无需赘述,大家在字里行间自然领略得到如歌如诗般的科学的思想史,以及戴着科学的脚镣起舞的感觉。    以科学之名,追逐理性,革新思想,以至无极。    许耀刚 刘政 陈竹    2007年7月1日
媒体关注与评论
  “从未有某个科学家摘得诺贝尔文学奖之桂冠但现在是时候了——彼得·阿特金斯就是我心目中的候选人……运用其炉火纯青的文字功底,阿特金断为我们展示了深奥科学所具有的诗意魅力……其优美的散文赋予我们灵感和活力,以及内心的充实和满足感”  ——理查德道金斯,《自私的基因》作者
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评论与打分
  •     書的紙不太好翻啊。
  •     Peter Atkins的書每一本都是很贊的,不過在當當買的這本保存質量太差了,折角卷邊各種髒,非常像是二手書!迄今為止,在當當最差的一次購物經歷!羊駝!
  •     值得一看的書,作者確實很牛
  •     用作者自己的話吧︰“網羅解釋與闡釋之盛宴。”