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編輯推薦: |
科学是什么?科学和数学、物理、天文及生物的关系如何?科学是否等同于技术,科学与哲学、科学与艺术有何共同点?科学家、科学精神和科学素养又是怎样的关系?
这本书通过39篇故事及解读,让我们对科学多了一分了解,也多了一分思考。
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內容簡介: |
《科学传奇》以历史上的重大科学事件和科学人物为线索,梳理科学发展的历程,讲述思想观念变革创造的传奇。从科学起源的古希腊,到中世纪的阿拉伯,到文艺复兴及科学革命的欧洲,再到如今全球范围内蓬勃发展的现代科学,书中对几乎所有里程碑式的事件都有提及。此外,对物理和生物这两大分支的展开论述,对宇宙的本质和“我”的由来这两大终极问题的探索,对生命如何起源,意识如何形成的追问,更是让科学变得深邃。科学不是孤立于世的,她在思想上与哲学同源,在实用上与工业技术共进,在文化层面上与文学艺术等人文学科都相关。这样一张交织的网,更是让我们对科学的未来、对新写就的传奇充满期待。
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關於作者: |
张天蓉,女,旅美物理学者,科普作家。美国得州奥斯汀大学理论物理博士,现住美国芝加哥。研究课题包括相对论、黑洞辐射、费曼路径积分等。已出版的科普读物十多本,作品曾入围中国图书评论学会 “中国好书”和 获“全国优秀科普作品”等奖项。
葛惟昆,香港科技大学荣休教授,清华大学教授,北京大学客座教授。毕业于北京大学物理系,英国曼彻斯特大学博士。曾任中科院半导体研究所副所长。著作、译作和主编书籍七本,发表论文450多篇。
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目錄:
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章 科学之起源
泰勒斯:何为万物之本? 11
群星灿烂:从米利都到雅典 20
阿基米德:浴缸里发现浮力 27
托勒密:眼望星空,认定大地 37
希波克拉底和扁鹊:古代医生 41
第二章 科学之诞生
哥白尼:地球不是宇宙中心 49
伽利略:现代科学之父 55
牛顿:站在巨人的肩上 61
法拉第和麦克斯韦:经典电磁学 72
玻尔兹曼:选择自杀 83
第三章 科学之广博
从盖伦到哈维:发现血液循环 93
化学家们:从炼金术开始 101
达尔文:创立演化论 110
孟德尔:豌豆实验探遗传 123
特斯拉:被时代遗忘 133
图灵:被咬了一口的苹果 148
第四章 科学革命
爱因斯坦:相对论革命 157
量子群英:量子革命 169
朗道:凝聚态 183
费曼:量子电动力学 194
巴丁:晶体管和半导体 201
第五章 科学中的女性
希帕提娅:位女科学家 215
阿涅西的女巫 218
赫歇尔:女天文学家 222
蒙塔尔奇尼:年长诺奖得主 226
拉玛尔:专利和美女明星 232
居里夫人和她的女儿 237
富兰克林:发现DNA 247
埃达:个程序员 253
第六章 科学之美
内在美 263
数学美 270
简约美 280
理论美 289
第七章 科学与哲学
科学与哲学的关系 298
科学之要素 302
科学中的错误 317
复杂性科学和哲学 322
经典物理和哲学 330
近代物理与哲学 335
后记 347
参考资料 349
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內容試閱:
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朗道:凝聚态
列夫·达维多维奇·朗道(1908—1968)是一位颇具传奇色彩的物理学家,无论他的学术生涯和学术成就,还是他六十年跌宕起伏的人生, 都充满传奇,使人赞叹、令人敬仰,也让人伤感。他由于出生在爱因 斯坦狭义相对论发现之后三年、普朗克量子假说之后八年,没有来得 及参与相对论和量子力学两大学说的创立,曾经自叹未能跻身于20世纪初期那一批伟大的物理学家之列,但他对物理学的贡献和在物理学 界的名望,却是学界公认的。这位苏联犹太天才,是一个全能的理论物理学家。
朗道对物理学的革命性贡献,在于奠基了现代凝聚态物理学。由于对凝聚态特别是液氦的先驱性理论,朗道被授予 1962 年诺贝尔物理 学奖。在他 50 寿辰之际,苏联学界把他对物理学的十大贡献刻在石板上作为寿礼,并以膜拜先知一般的礼仪,称之为“朗道十诫”。
青年奇才
朗道无疑是一位天才。他从小聪明过人,并善于自学,他 7 岁学完 了中学数学课程,12 岁时就已经学会微分,13 岁时学会了积分,14 岁上大学。16 岁他由巴库大学转入刚刚易名的列宁格勒大学(圣彼得堡大学),19 岁毕业。毕业之前他就做了两项极有分量的研究工作,特 别是在用波动力学处理韧致辐射的论文中,首次使用了后来被称为密度 矩阵的概念。密度矩阵在后来的量子力学和量子统计物理学中起了重要 的作用。在列宁格勒大学,朗道次触碰到了 20 世纪二三十年代物 理学发展的热浪,深深为尚处于形成阶段的量子理论所吸引。他惊叹于 海森堡、薛定谔、索末菲和狄拉克的量子力学的科学之美,更体验到它 们凝聚着人类的智慧和创造力。朗道本人正是一位才华横溢,对创造新 事物、新理论充满激情的人,所以相对论和量子力学初创时期的天才辈 出,引起他深深的共鸣。他尤其热衷于富有浪漫色彩的“时空弯曲” 和“测不准关系”。朗道对于自己没能赶上量子力学创建的辉煌历史时 刻,感到极度惋惜。
在当时的苏联,朗道侥幸获得了出国游学的机会。在不到两年的时 间中,朗道先后在德国、瑞士、荷兰、英国、比利时和丹麦进修访问。 他曾回忆说,在这段时间里,除了费米之外,他有幸见到了几乎所有的 量子物理学家。在与这些著名科学家的交往中,朗道充分地展示了他独 特的才华和个性。
一个非常著名的传闻是:有一次爱因斯坦演讲,当主持人请听众对 演讲者提问时,一位年轻人从后排座位上站起来说道:“爱因斯坦教授 告诉我们的东西并不是那么愚蠢,但是第二个方程不能从个方程严 格推出。它需要一个未经证明的假设,而且它也不是按照应有的方式成为不变的。”与会者都惊讶地回过头来注视这位似乎不知天高地厚的年轻人。爱因斯坦用心地听着,对着黑板思索片刻后对大家说:“后面那位年轻人说得完全正确。诸位可以把我今天讲的完全忘掉。”
在丹麦的哥本哈根,朗道深受“哥本哈根精神”的感染,他在那里只待了四个月左右的时间,但却对玻尔十分敬仰,终生只承认自己是玻 尔的学生。而玻尔也对这位年轻人非常欣赏,他这样评价朗道: “他 一来就给了我们深刻的印象。他对物理课题的洞识力,以及对人类生活 的强烈见解,使许多次讨论会的水平上升了。”后来朗道和好友佩尔斯 研究了将量子理论应用于电磁场的可能性,提出了在量子理论中电磁场 量的可观测性问题,并为此又专程赶到哥本哈根,与玻尔进行了长时间 的激烈讨论,启发玻尔和罗森菲尔德撰写了关于这个问题的著名论文。
明知苏联国内局势的险恶,朗道还是执意返回自己的祖国。1931 年春天朗道回国时,对好友罗森菲尔德说:“我必须为我的国家工作。这是一次长久的离别。也许是永久的离别,除非你来访问我们。”后来,只在 1933 年和 1934 年,朗道再度短期访问过哥本哈根。
如果说朗道欧洲之行造访哥本哈根和拜会玻尔是他重要的收获, 那么他在访问欧洲期间另外一个重要的会晤,就是在剑桥的由卢瑟福主 持的卡文迪什实验室,朗道结识了在这里工作的自己的同胞——同样是 苏联伟大的物理学家、诺贝尔物理学奖获得者——彼得·卡皮查,卡皮 查则成了朗道后来的生涯中非常重要的人物。
卡皮查在苏联物理界地位崇高。苏联政府向英国购回了卡皮查在剑 桥大学的实验设备,使他能够在国内继续从事低温领域的研究。剑桥的卢瑟福也鼎力支持,把整个实验室的设备运送给他,苏联政府专门为他成立了“物理问题研究所”。1937 年,朗道被邀请到卡皮查的研究所担任理论部主任,在那里有卡皮查的佑护,朗道如鱼得水,一直工作到 生命的终点。在这之前,朗道先后由于与顶头上司冲突而离开了列宁格 勒和哈尔科夫两个研究所。因为朗道在内心深处是个自由主义者,与当 时苏联的政治体制很难相容,同时又在学术问题上与研究所的领导有分 歧。在列宁格勒,尽管朗道是正确的,但却冒犯了这位权威的所长约飞, 使两人水火不能相容。两人的矛盾在一次朗道做学术报告后爆发,约飞 公然对朗道所讲的内容不以为然,而朗道则毫不客气地当众回敬道:“理 论物理学是一门复杂的科学,不是任何人都能理解的。”冲突到这般地 步,朗道后不得不离开列宁格勒。
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