第一性原理9787523605103

马库斯·乔恩

Marcus Chown

一位备受好评的科普畅销书作家，是BBC科学栏目常驻嘉宾，他于1982年毕业于加州理工学院，获得天体物理学硕士学位，目前担任《新科学家》杂志宇宙学顾问。他是《泰晤士报》年度科学图书奖作家，其作品曾多次入围英国皇家科学院年度图书奖决选，著有包括《奇怪的知识增加了》等多部畅销书，本书是他的全新作品，出版后即成为英国科普界备受推崇的力作。

第1章引力

第2章电

第3章全球变暖

第4章太阳为什么是热的

第5章热力学第二定律

第6章板块构造

第7章量子理论

第8章原子

第9章演化

第10章狭义相对论

第11章脑

第12章广义相对论

第13章人类演化

第14章黑洞

第15章标准模型

第16章量子计算机

第17章引力波

第18章希格斯场

第19章反物质

第20章中微子

第21章宇宙大爆炸

术语表

(飞行的)诀窍在于学会怎么把自己扔向地面但又不落地。

道格拉斯・亚当斯(Douglas Adams)

引力是一种“万有”的吸引力，即任意两个物体之间都存在这种力。街上路过你身边的行人和你之间就有引力，你口袋里的硬币和你之间也有引力。当然，你并不会注意到它们，因为引力实在太弱了一一尽管你可能并不这样认为，毕竟你得费好大劲儿才能跳起一米高，但很快就会被引力拉回到地面上。无论如何，引力真的很弱，如果你水平伸出手臂，就会发现质量高达几十万亿亿吨的地球所产生的引力，却不足以把你的手臂拽下来。

虽然引力本身很弱，但它的大小可以随着质量的增加而变大。自然界中还有另一种力一一电磁力，它既可以表现为吸引力，也可以表现为排斥力，因此在通常的质量中，电磁力是相互抵消的。和电磁力不同，引力总是让物体相互吸引(参见第2章)，因此引力的效果是可以积累的:物体质量越大，引力越大。正因如此，在口袋里的硬币以及街上路过的行人这些小物体上，引力所产生的作用是微不足道的，但对于像行星、恒星、星系以及整个宇宙这样庞大的物体来说，引力的作用就十分可观了。

实际上，我们可以推导出引力在多大阈值下会开始占据主导地位。先看一个原子，它是由一个带正电的原子核和一些围绕原子核旋转的带负电的电子组成的(参见第8章)。正是电子之间相互排斥的力让原子与原子不会撞在一起，从而让物体能够保持一定的形状。在最简单的原子一氢原子中，只有一个质子和一个围绕其旋转的电子，它们之间的引力非常微弱，只有它们之间电磁力的1040分之一。这意味着，如果一个物体所包含的原子数量超过1040个，那么引力的大小就会超过电磁力。

对于一个由岩石构成的物体来说，1040个原子所对应的直径约为600千米;而由冰构成的物体相对来说能够塞进更多的原子，其1040个原子所对应的直径约为400千米。当引力占据主导地位时，所有物质都会在引力的作用下形成最紧密的结构，也就是球形。因此，我们可以预言，太阳系中所有直径大于600千米的岩石天体都是球形的，而所有直径小于600千米的岩石天体则是土豆形状的。对于由冰构成的天体，这个阈值大约是400千米。可以肯定的是，在太阳系之外，这一预言也是成立的。

其实，人们最早认为引力就是磁力。1600年，英国科学家威廉・吉尔伯特(William Gilbert)用天然磁铁矿的碎块进行实验，他发现这种“磁石”的质量越大，其对铁……

本书作者马库斯·乔恩，是资深的科普畅销书作家，本书有21个章节，每个章节讲述了一个科学主题的核心知识点，内容涵盖从引力到黑洞，从狭义相对论到全球变暖等各种热门的科学话题。作者希望读者只理解每个要谈论的主题的中心概念，因为其他一切知识都是从这个概念延伸的。书中充满了令人惊叹的科学事实、有趣的科学史和杰出的科学家，这些都对我们社会的发展至关重要。本书内容生动有趣、轻松易读，可以帮助读者轻松了解这个时代最重要的科学思想和最关键的科学难题。