自然科学总论
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135千字
字数
2022-06-01
发行日期
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主编推荐语
BBC《仰望夜空》年度最佳天文学和太空书籍,一本权威天文学家写给大众的宇宙通识读本。
内容简介
本书从地球开始,由近及远,形象生动地讲述了太阳系、银河系、星系群、超星系团等天体系统,把它们等比例缩放,并与饼干、西瓜、篮球等类比;由浅入深,分别对星球、暗物质、空间、时间四个领域的天体物理研究成果做了详尽易懂的解读。
乔·邓克利在本书中,不仅以通俗的语言引导我们穿越天文学的历史,讲述每个阶段的曲折和惊喜,还着重讲述了那些被遗忘的女科学家,给予她们应得的赞誉和尊重。
目录
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版权信息
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引言
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第一章 我们在太空中的位置
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建立太阳系的模型
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太阳系诸行星
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银河系
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本星系群、星系团、超星系团
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宇宙的尺度
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第二章 我们来自恒星
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光与望远镜
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核聚变
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恒星的分类
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闪耀的一生
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中子星、黑洞、引力波
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恒星的起源
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寻找行星
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第三章 见不可见
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气体、尘埃与星系类别
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暗物质
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计算机模拟
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引力透镜
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暗物质的成分
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第四章 空间的本质
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空间在变化
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宇宙在膨胀
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大爆炸与宇宙年龄
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稳恒态理论与宇宙微波背景辐射
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暴胀理论
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宇宙是否无限大?
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第五章 自始至终
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最初的40万年
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黑暗时代与黎明降临
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星系的形成与发展
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加速膨胀与暗能量
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一些可靠的预测
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结语 展望未来
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教育资源
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参考文献
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致谢
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此书最令我难忘的不是宇宙秘密的浩瀚,而是天文学史上有那么多女天文学家和天文工作者的贡献却长期不为人知。
女性天文学家们,都经历了什么
2006 年,冥王星被踢出 "九大行星俱乐部" 的几个月前,全世界的天文学家都在为之激烈辩论。一位八十多岁的英国老太太接受了相关采访并谈到:"在我这个年龄,我对这场辩论已经不关心了。尽管我更希望它还是一颗行星。" 这位拽拽的老太太就是冥王星(Pluto)的命名者 —— 维尼夏・伯尼。 1930 年,年仅 11 岁的维尼夏,从曾任牛津大学博德利图书馆馆长的祖父那里得知,美国罗威尔天文台发现了一颗新的行星,并且尚未命名。她自幼热衷于罗马和希腊神话,于是提议用罗马神话中的冥界之神 Pluto 的名字为新行星命名。她认为 Pluto 非常契合新行星的遥远与黑暗。 牛津大学的一位天文学家将她的这个提议转告给了罗威尔天文台。如此一来,维尼夏便成了世界上唯一给行星命名的女性。 这个故事充满了自然科学层面的浪漫与可爱。而在天文探索征途上,还有许多可圈可点的女性工作者值得我们铭记,她们把最青春靓丽的时光奉献给了浩渺的宇宙。威廉敏娜・弗莱明(1857—1911)【"收纳" 群星的女管家】 弗莱明早年居住在苏格兰,后移居美国。她在美国的第一份工作是时任哈佛天文台台长爱德华・皮克林的管家。皮克林很看好她的能力,并请她来天文台工作,据说当时他对天文台男助手的进度感到不满。她由此成为后来有 "哈佛人肉计算机" 之称的女性计算员的 "大姐头"。 来到天文台工作以后,她的管家之魂依然熊熊燃烧。她根据光谱特征对全天恒星进行分类,并制作了全新的分类系统。其中,"A 星" 是指大气层中氢含量最高的那些恒星,"B 星" 的氢含量略少一些,以此类推,分别用英文字母编号。她用这种分类系统给一万多颗星体赋予了 "名分"。 除此之外,她还发现了超过 310 颗变星、59 个气态星云和 10 颗新星,给团队的姑娘们带了个好头。安妮・坎农(1863—1941)【将天体分类做到极致的好姑娘】 坎农于 1880 年进入马萨诸塞州的威尔斯利学院学习物理学,在那里她感染了猩红热,几乎完全丧失了听力。1896 年,她加入哈佛天文台,之后一生中对大约 35 万颗星进行了分类。 1901 年,她采用一种比弗莱明的分类方法更为简单的恒星排序方式,把星体按照颜色从蓝到红进行了重排,用字母 O、B、A、F、G、K 和 M 将它们划分为七大类。 从坎农那个时代开始,人们一直在用一句广为流传的口诀来辅助记忆这几个字母:"噢,像个好姑娘(小伙)那样吻吻我吧(Oh Be A Fine Girl/Guy, Kiss Me)。" 1922 年,国际天文学联合会正式采用了她的分类体系,并沿用至今。 为纪念她,月球上的一座环形山以她的名字命名。美国天文学会还设立了 "安妮・坎农天文奖",该奖是至今唯一专门授予女性天文学家的奖项。亨丽爱塔・斯万・勒维特(1868—1921)【点亮宇宙的伟大女性】 勒维特起初学的是音乐,后来对天文学逐渐产生兴趣,便打算带着一身艺术细胞投身于天文学事业。虽然毕业后她身患重病,导致严重失聪,但她对天文学的热情依然高涨。 1895 年,她开始在哈佛天文台做计算员,领着比男性同行少得多的微薄工资,并且无权自行操作望远镜,也不具备探讨自身理论观点的自由。她的任务就是不辞辛苦地对不同夜晚拍摄的照片加以对比,寻找亮度有所变化的恒星。这项工作她完成得非常出色,一共发现了 2000 多颗变星。 勒维特还利用麦哲伦星云中的恒星找出了造父变星的脉动规律。这一规律后来被称为 "勒维特定律",在天文学界广为人知,并对著名天文学家哈勃的研究起到了至关重要的作用。 多年后,她的薪水依然只有男人的一半,53 岁便因癌症去世。为纪念她,第 5383 号小行星及月球表面的一座环形山以她的名字命名。塞西莉亚・佩恩 - 加波施金(1900—1979)【解开太阳燃烧之谜的学霸】 1919 年,塞西莉亚・佩恩 - 加波施金进入剑桥大学学习物理学、化学和植物学。在此期间,她听了亚瑟・爱丁顿关于观测证明广义相对论的演讲,激起了对天文学的兴趣。 她在剑桥大学完成了学业,但在当时的剑桥,女性无法获得学位。在和哈佛天文台台长哈罗・沙普利面谈后,她于 1923 年前往美国攻读天文学博士学位。 1925 年,她以一篇漂亮的论文成为拉德克利夫学院(现已并入哈佛大学)的首位天文学博士。在论文中,她正确地指出氢的含量在恒星中具有压倒性的占比。审查她的博士论文时,导师因为当时的传统观念,劝她撤回论文中关于太阳的元素组成和地球不同的结论。但几年后,随着证据越发确凿,导师也转而支持她的看法并经常给予赞誉。 因为她的研究成果,我们才得以知晓恒星持续燃烧的能量来源。此后,她一直留在哈佛大学,并成为天文系的第一位女教授,以及哈佛大学的首位女系主任。薇拉・鲁宾(1928—2016)【具有开拓精神的 "暗物质女皇"】 鲁宾是研究星系自转速度的先驱,她测定了数十个独立的星系,发现了实际观察的星系转速与原先理论的预测有所出入,由此为暗物质的存在提供了有力的证据。 20 世纪 40 年代末,她进入康奈尔大学攻读硕士学位,师从著名物理学家理查德・费曼,学习量子力学。 1965 年,她搬到了相距不远的华盛顿卡内基科学研究所,并申请使用帕洛玛天文台的 5 米口径海耳望远镜。这是当时全世界最大的光学望远镜,但在 1965 年以前,只有男性才有资格使用。鲁宾打破了陈规,成为首位获准使用该天文台望远镜的女性。 当时的天文台在设计时并未考虑过会有女性使用,因此她用纸剪了条裙子,贴在卫生间门上,就这样开辟了一间女厕所。 2019 年,美国众议院批准将兴建中的大型综合巡天望远镜命名为薇拉・鲁宾天文台,以纪念这位已故的女天文学家。 约瑟琳・贝尔・伯奈尔(1943— 至今) 【第一颗脉冲星的发现者】 1967 年,北爱尔兰天文学家约瑟琳・贝尔・伯奈尔发现了来自一颗遥远恒星的神秘无线电信号。当时她使用的射电望远镜是她在剑桥大学攻读研究生时,由她和导师安东尼・休伊什一起设计建造的。观测到的脉冲大约间隔 1 秒,规律性极强,以至于人们一度严肃地推测,这或许是外星生命 "小绿人" 发送的信号。这颗神秘恒星后来便被命名为 "脉冲星"。 这项发现为导师休伊什赢得了 1974 年的诺贝尔奖,然而伯奈尔却被明目张胆地遗漏掉了。这也是诺贝尔奖历史上有名的争议之一。在 2020 年一场于哈佛的演讲中,伯奈尔说明了媒体如何以令人作呕的 "标准采访" 来报导脉冲星的发现:休伊什会被问及天文学相关问题,而她则负责 "趣味" 部分,比如三围、交过几个男朋友、发色为何等。 虽遭受不公待遇,但她仍努力工作,获得了许多重要荣誉,并曾担任英国物理学会会长,为科学事业奉献至今。安德烈娅・盖兹(1965— 至今)【银河系中心的芭蕾舞者】 获得诺奖之前,美国天文学家安德烈娅・盖兹正率领着一个研究团队,利用夏威夷冒纳凯阿山上的 10 米口径凯克望远镜来研究银河系的中心。银河系中心的黑洞被称为 "人马座 A*",20 多年来,她和她的团队一直在追踪这个黑洞周围的恒星运行的轨迹。 2004 年,《发现》杂志将她列为美国前 20 位在各自领域表现出高度理解力的科学家之一。2020 年,她被授予诺贝尔物理学奖,以表彰 "在银河系中心发现了一个超大质量致密天体"。她是第四位获得诺贝尔物理学奖的女性,也是首位获得诺贝尔奖的女天文学家。 回忆起儿时穿着银白色芭蕾舞裙翩翩起舞的自己,她的眼神中仍充满热情。无论是芭蕾舞还是天文学,在追求梦想的道路上,不曾有任何因素能让她感到泄气。我们还要提到一个人,她就是普林斯顿天文学家乔・邓克利 —— 获得众多荣誉,是当代女性天文工作者的优秀代表。她在《群星的法则》中不光科普了丰富的天文学知识,还详述了这些伟大女性的研究成果,使其不再被隐入尘烟,让我们得以仰望她们在天文学里程碑上不可磨灭的光辉。 作为仰望星空的特殊群体,天文学家往往要有极大的耐心和毅力,从浩瀚的星空中抽丝剥茧,逐渐解开一个个谜团。而作为女性工作者,她们还要具有极强的韧性和开拓精神,以对抗男性群体的主导地位和世俗的偏见。也正因为上述这些高智商 "姐姐" 的努力与成就,如今才有越来越多的女性投身于伟大的天文学事业。
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