這是“吳大猷科普獎”金簽獎和“2014中國好書”獎獲得者盧昌海的科普力作,典型的“盧氏”風(fēng)格之作。篇幅短小而內(nèi)容豐富,包括太陽的外部形態(tài)到內(nèi)部結(jié)構(gòu),時間跨度從遠(yuǎn)古時代到科學(xué)前沿,甚至幾十億年后的未來;敘述嚴(yán)謹(jǐn)而布局新奇,盡管從虛擬的古希臘“穿越”始,但文中論點都有論據(jù),邏輯推理嚴(yán)密;文字活潑生動而又有張力,文中大量使用口語、俗語及網(wǎng)絡(luò)語言,穿插著的作者的評論卻直指人心。書中還有一個特點,引導(dǎo)讀者運用邏輯推理、初等幾何知識和簡單的物理學(xué)原理,推算某些物理參數(shù),親身體驗科學(xué)探索的感覺。 本書簡介: 本書將從一次虛擬的古希臘之旅開始,逐步深入地向讀者介紹太陽這顆帶給我們光和熱,并且能讓我們觀察細(xì)節(jié)的既普通又獨一無二的恒星。本書既介紹了我們對太陽的當(dāng)前了解,也回溯了科學(xué)家們探索太陽奧秘的過程,并且還穿插了一些讓讀者可以自己參與的模擬探索。本書的內(nèi)容涵蓋了與太陽有關(guān)的從外部形態(tài)到內(nèi)部結(jié)構(gòu),再到物理機(jī)制的各個方面。本書融語言的生動風(fēng)趣與內(nèi)容的嚴(yán)謹(jǐn)翔實于一體,可以讓讀者在享受閱讀愉悅的同時體會科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)與激動人心,并學(xué)到豐富的知識。 作者簡介: 盧昌海,出生于杭州,本科就讀于復(fù)旦大學(xué)物理系,畢業(yè)后赴美留學(xué),于2000年獲美國哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)博士學(xué)位,目前旅居紐約。著有《那顆星星不在星圖上:尋找太陽系的疆界》、《太陽的故事》、《黎曼猜想漫談》(獲第七屆吳大猷科學(xué)普及著作原創(chuàng)類金簽獎)、《從奇點到蟲洞:廣義相對論專題選講》、《小樓與大師:科學(xué)殿堂的人和事》(入選“2014中國好書”),并曾在《南方周末》、《科學(xué)畫報》、《現(xiàn)代物理知識》、《數(shù)學(xué)文化》(任特約撰稿人)等報紙、雜志上發(fā)表一百多篇科普及專業(yè)科普作品。 個人主頁:http://www.changhai.org/ 新浪微博:http://www.weibo.com/ChanghaiNews 目錄: 一.重返古希臘 二.天文自助游:推算太陽的大小和遠(yuǎn)近 三.地心說vs日心說 四.日食——既尋常又稀有的奇觀 五.插曲:愛丁頓在1919 六.陽光里的奧秘 七.物理自助游:推算太陽的質(zhì)量、光度和表面溫度 八.光明的源泉恐怖的核心 九.細(xì)小的粒子巨大的謎團(tuán) 十.標(biāo)準(zhǔn)太陽模型vs粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型 十一.光子大逃亡 十二.太陽的脈搏 十三.謎團(tuán)錦簇的太陽大氣層 十四.太陽的過去和未來 一.重返古希臘 二.天文自助游:推算太陽的大小和遠(yuǎn)近 三.地心說vs日心說 四.日食——既尋常又稀有的奇觀 五.插曲:愛丁頓在1919 六.陽光里的奧秘 七.物理自助游:推算太陽的質(zhì)量、光度和表面溫度 八.光明的源泉恐怖的核心 九.細(xì)小的粒子巨大的謎團(tuán) 十.標(biāo)準(zhǔn)太陽模型vs粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型 十一.光子大逃亡 十二.太陽的脈搏 十三.謎團(tuán)錦簇的太陽大氣層 十四.太陽的過去和未來 附錄:太陽檔案 人名索引 術(shù)語索引 參考文獻(xiàn)前言《太陽的故事》初版于2011年,是我的第二本書,也是我迄今所有書中最受冷遇的一本。如今,清華大學(xué)出版社以不怕虧損的絕大勇氣為此書出修訂版,本該“避親”的我也不便袖手旁觀,就厚顏為此書“吆喝”幾句吧。 《太陽的故事》雖然書名超土,題材也不稀有,但在我眼里,卻是比其姊妹篇《尋找太陽系的疆界》寫得更用心力并且也更好的。(《尋找太陽系的疆界》由清華大學(xué)出版社初《太陽的故事》初版于2011年,是我的第二本書,也是我迄今所有書中最受冷遇的一本。如今,清華大學(xué)出版社以不怕虧損的絕大勇氣為此書出修訂版,本該“避親”的我也不便袖手旁觀,就厚顏為此書“吆喝”幾句吧。 《太陽的故事》雖然書名超土,題材也不稀有,但在我眼里,卻是比其姊妹篇《尋找太陽系的疆界》寫得更用心力并且也更好的。(《尋找太陽系的疆界》由清華大學(xué)出版社初版于2009年,修訂版更名為《那顆星星不在星圖上:尋找太陽系的疆界》,于2013年出版。)為什么呢?因為后者是單純的“歷史題材”,而且是“尋找太陽系的疆界”這單一領(lǐng)域內(nèi)的歷史,受到慣常的全局性時間順序的限制。昔日魯迅的《中國小說史略》被誣為抄襲時,魯迅在回應(yīng)時說過這樣一句話:“自然,大致是不能不同的,例如他說漢后有唐,唐后有宋,我也這樣說,因為都以中國史實為‘藍(lán)本’。我無法‘捏造得新奇’”。像《尋找太陽系的疆界》那樣的題材也有類似的尷尬:別人依天王星、海王星、冥王星的順序?qū),我也只能這樣寫。不僅如此,由于“尋找太陽系的疆界”是比“中國小說史”還單一得多的領(lǐng)域,就連每個行星的發(fā)現(xiàn)者、發(fā)現(xiàn)過程等等也都沒得挑揀,更遑論“捏造得新奇”。因此對作者來說,雖可作——并且也作了——文筆上的發(fā)揮、細(xì)節(jié)上的考辨、以及局部結(jié)構(gòu)上的規(guī)劃等,總體的寫作自由度是比較小的,相應(yīng)地,獨特性也就比較低。 《太陽的故事》則不同,它側(cè)重于歷史但不是單純的“歷史題材”,而是科普與科學(xué)史的融合;而且它的歷史部分也并非單一領(lǐng)域內(nèi)的歷史,而是涉及到天文和物理的多個分支。這種復(fù)雜性給了作者很大的寫作自由度。作為結(jié)果,《太陽的故事》的整個結(jié)構(gòu)——以“穿越”而始,由幾何至物理,從核心到外圍,最后以太陽“通史”為終——都是我自己規(guī)劃,并且自認(rèn)為比較獨特的。這其中以《重返古希臘》為開篇的“穿越”式寫法更是我很久以前就萌生的一個寫作思路的貫徹,在我自己是頗為珍視的。另外,從內(nèi)容上講,《太陽的故事》涉及的知識點比《尋找太陽系的疆界》多得多,對科學(xué)方法和科學(xué)探索過程的介紹也深入得多;在寫作過程中,則參閱和甄選了多得多的資料。這些對作者來說都是更用心力并且也更好的地方。 因此,《太陽的故事》出修訂版是我非常樂意見到的。 不過另一方面,我也必須坦白,這修訂版所“修訂”的基本上也就只是“版”,以內(nèi)容而論實在是微不足道的(因此已有初版的讀者不必再次破費)。這一點其實是我所有作品的修訂版共有的特點。之所以如此,主要是——如我在《小樓與大師:科學(xué)殿堂的人和事》(《小樓與大師:科學(xué)殿堂的人和事》由清華大學(xué)出版社出版于2014年)一書的自序中所述——由于我寫作速度較慢,“使得寫作過程往往長到了對題材的興趣將盡而書稿遠(yuǎn)未完成的程度”。由此造成的后果,則是書稿的完成之日,往往也就是興趣的透支極限,從而在很長的時間之內(nèi)都不會再對同一題材感興趣,更不會去修訂。從某種意義上講,一本書出版后,在我眼里它本身也就成為了歷史,除訂正筆誤外,在文字上我一般是讓它維持原貌的。對這種有懶惰之嫌的做法,容我略作辯白:我作為一個喜歡買書的人,屢次吃過大幅變更內(nèi)容的“修訂版”的虧。比如有一年我買了一套有關(guān)民國大師的三卷本的“大書”,還沒高興太久,就聽說該書出了修訂版,“新增10萬字全新內(nèi)容”,讓“故事真正完整”。那一刻的心情,固然有一分是嘆服作者的勤奮,卻有九分是為自己的版本缺了“10萬字全新內(nèi)容”,及故事的并非“真正完整”而沮喪。我希望,喜歡我作品的讀者無需在短短幾年間就嘗到同樣的沮喪——當(dāng)然,前提是作品本身不會在那樣的時間內(nèi)過時,而這,我寄望于寫作時付出過的心力,以及科學(xué)史這個我所側(cè)重的領(lǐng)域本身的相對穩(wěn)定。 最后,讓我以對修訂之處的羅列,來結(jié)束自己的“吆喝”吧: 1.增添了一篇“自序”(即本文)。 2.訂正了幾處筆誤(大都為措辭、標(biāo)點、譯名的微調(diào))。 3.變更了書名——“太陽的故事”這個超土的書名作為本書受冷遇的替罪羊,遭到了編輯的撤換。我效仿昔日的歷史暢銷書《上下五千年》,提議了“上下百億年”作為新書名。 4.增添了手繪插圖。 5.增添了人名和術(shù)語索引。 以上就是對這本修訂版的說明,但愿有更多的讀者注意到并喜歡上本書。作者的語言和文筆太生動了,好像是在與讀者面對面座談,又好像牽著讀者的手,在科學(xué)和歷史的領(lǐng)域內(nèi)為讀者導(dǎo)游,娓娓道來,用的是口語,大白話,調(diào)皮的網(wǎng)絡(luò)語言。 ——北京大學(xué)秦克誠教授十四.太陽的過去和未來 按我們目前對物理學(xué)定律的了解,在四維的物理時空中,我們可以在三個空間維度中自由運動,卻只能在時間中“隨波逐流”,既不能回到過去,也無法隨意前往未來?扇祟惖暮闷嫘膮s偏偏對許多事物的過去和未來頗懷有濃厚興趣,大至宏偉的宇宙,小至普通的生命,人類都想知道它的過去和未來。就連懵懵懂懂的小孩有時也會問:我是從哪里來的?我們太陽之旅的最后一站就要來回應(yīng)這種好奇心,去探索太陽的過去(起源)是怎樣的?它的未來(歸宿)又將如何?這些問題不僅是我們的好奇心所系,而且與人類的命運不無關(guān)系——假如人類能在地球上存在得足夠久的話。 但過去和未來既然是去不了的地方,我們又如何能探索呢?這個看似嚴(yán)重的問題并沒有難倒科學(xué)家。事實上,我們這整個太陽故事,都是在探索去不了的地方:從太陽的核心到它的大氣層,哪兒都不是我們能去的,但通過科學(xué)方法,我們依然得到了許多能與觀測相印證,從而有很高可信度的結(jié)果。探索太陽的過去和未來也是如此。從某種意義上講,它甚至比前面幾章的探索還略微容易些,因為有大量的參照物可供借鑒。那參照物就是其它天體,它們各有各的年齡,有的尚處于“襁褓”階段,有的是“小伙子”,有的已“人到中年”,有的則已步入“古稀”。通過對它們的觀測,我們就能知道太陽的過去和未來大致會是什么樣子的,并印證有關(guān)太陽演化的理論或假說。這就好比對不同年齡的人進(jìn)行觀察,我們就能知道自己的過去和未來大致會是什么樣子的。 當(dāng)然,我們也不能低估這種探索的難度。畢竟,判斷天體的年齡是需要知識的,那種知識的獲取則是有一定難度的。事實上,單是破除天體永恒完美的宗教式觀念,從而使天體的年齡概念有意義,就經(jīng)歷了一個漫長的過程(參閱第三章)。對天體年齡的具體判斷則更復(fù)雜,在理論和觀測上都是很有難度的。直到今天,科學(xué)家們?nèi)栽跒橛^測及判定某些特定年齡段的天體而努力著。這種難度導(dǎo)致的一個結(jié)果,就是有關(guān)太陽演化的早期理論大都帶有較大的猜測性,而且主要局限于關(guān)注太陽的起源。至于太陽的歸宿,在連太陽為什么會發(fā)光那樣的問題都尚未得到解決的年代,是很難進(jìn)行有價值的探索的,因此直到二十世紀(jì)三十年代之后,才有值得一提的發(fā)展。今天,隨著太陽模型的逐步完善以及觀測、計算技術(shù)的快速發(fā)展,我們對太陽演化的研究已變得越來越定量,也越來越有可信度了。當(dāng)然,這一切距離“結(jié)題”無疑還差得很遠(yuǎn),這么大的課題幾乎注定是要長期探索的。 現(xiàn)代太陽演化理論的奠基者一般被認(rèn)為是德國哲學(xué)家康德(ImmanuelKant,1724-1804)。1755年,這位對自然科學(xué)懷有濃厚興趣的哲學(xué)家在《自然通史和天體論》(GeneralHistoryofNatureandTheoryoftheHeavens)一書中提出了太陽系起源的所謂星云假說(nebulahypothesis)。康德這一假說的靈感由來是比較特別的,因為在他那個年代,人們對其它天體的年齡還缺乏認(rèn)識,從而無法以它們?yōu)閰⒄瘴?档率菑囊粋完全不同的角度,即太陽系與當(dāng)時正被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)中的星云之間的相似性,而得到的靈感。不過,康德畢竟是哲學(xué)家而不是科學(xué)家,他的著作雖然提出了星云假說的雛形,卻也充斥著純粹的臆想,比如他認(rèn)為絕大多數(shù)行星上都存在居民,而且在這純屬臆想的東西之上,還言辭鑿鑿地提出了離太陽越遠(yuǎn)的行星上的居民越優(yōu)秀那樣的荒唐結(jié)論。對此,英國哲學(xué)家羅素(BertrandRussell,1872-1970)作過一句很幽默的評價:“這種見解作為地球人的謙虛值得贊許,但并無任何科學(xué)依據(jù)”。 繼康德之后對星云假說作出重大貢獻(xiàn)的是法國數(shù)學(xué)家拉普拉斯(Pierre-SimonLaplace,1749-1827)。1796年,他在科普著作《宇宙體系論》(TheSystemoftheWorld)的附錄中獨立地提出了星云假說。拉普拉斯對星云假說的論述作為一部科普讀物的附錄,明顯不如康德的論述來得詳細(xì),但卻比康德的論述更緊湊、更物理、更注重于為假說尋找觀測依據(jù),并且也更注重于一些后來被證實為重要的因素,比如星云的自轉(zhuǎn)。由于拉普拉斯在科學(xué)界的聲望要明顯高于康德,他對星云假說的“插足”在很大程度上促成了這一假說在即將到來的十九世紀(jì)的流行。為了紀(jì)念拉普拉斯的貢獻(xiàn),后人將他的名字與康德并列,將星云假說稱為康德-拉普拉斯星云假說,簡稱星云說。 雖然有拉普拉斯作后盾,星云說的“星運”依然不是一帆風(fēng)順的,在經(jīng)歷了十九世紀(jì)的風(fēng)光后,星云說開始面臨越來越多的細(xì)節(jié)性困難,甚至一度走向了衰落。與這種衰落遙相呼應(yīng)的,則是一些其它假說——比如災(zāi)變說(認(rèn)為行星源于外來天體與太陽的碰撞)、爆發(fā)說(認(rèn)為行星源于太陽的爆發(fā))、俘獲說(認(rèn)為行星是太陽的“俘虜”)等——的“揭竿而起”。當(dāng)然,即便在所謂的衰落期,星云說仍有一定的發(fā)展,只是不再象十九世紀(jì)那樣唯我獨尊而已。二十世紀(jì)八十年代之后,隨著新恒星周圍的行星盤被觀測天文學(xué)家所發(fā)現(xiàn),星云說的命運迎來了新的轉(zhuǎn)機(jī)。時至今日,星云說雖依然面臨一些困難(太陽系作為一個比太陽更復(fù)雜的系統(tǒng),它的起源理論存在困難是意料中的事),其主流地位卻已基本無可撼動。而且星云說的困難大都集中解釋行星和衛(wèi)星的某些特征上,對于太陽的起源,則幾乎已達(dá)到了鐵板釘釘?shù)拇_切度。事實上,即便在所謂的衰落期,星云說的對手們也很少挑戰(zhàn)它對太陽起源的描述,而將注意力集中在行星和衛(wèi)星上。 有著兩百多年歷史的星云說奠定了研究太陽過去(起源)的理論框架,那么對太陽未來(歸宿)的研究又如何呢?這方面的研究歷史要短得多。這是因為決定太陽未來的最重要因素:太陽的能量來源,以及那來源可以支撐多久,直到二十世紀(jì)三十年代末才得到初步解決(參閱第八章)。
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