全新现货 牛津通识课（全4册）9787544392730 凯瑟琳·布伦德尔海南出版社
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作者(英)凯瑟琳·布伦德尔[等]著
出版社海南出版社
ISBN9787544392730
出版时间2020-05
版次1
装帧平装
开本19开
定价108元
货号R_9804325
上书时间2024-05-23
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- 《黑洞是什么 | What Is a Black Hole?》 黑洞就是一个引力很强的空间区域。任何东西——甚至连光——都因为不够快，不能从其内部逃离。虽然这一概念*初是在理论物理学家丰富的想象中被构思出来的，但现在我们已在宇宙中发现了数个黑洞，并且它们以万计。尽管这些黑洞是不可见的，但它们以一种很容易被探测到的方式与周围环境相互作用，并对其产生影响。确切地说，这种相互作用的性质取决于相对黑洞的距离：太近的话是不能逃脱的，但更远的地方就会出现一些戏剧性的壮观现象。19 年，安·尤因（Ann Ewing）在一篇报道1963 年于得克萨斯州举办的一个研讨会的文章中提到了“黑洞”一词，然而她从未说明是谁发明了这个词。1967 年，美国物理学家约翰·惠勒（John Wheeler）需要一个词作为“引力坍缩的恒星”的简写，于是开始推广这个术语—— 不过坍缩的恒星这一概念早在1939 年就由他的美国同事罗伯特·奥本海默（Robert Oppenheimer）和哈特兰·斯奈德（Hartland Snyder）提出来了。事实上，关于现代黑洞概念的数学基础在1915 年就已诞生了。物理学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）在空间中有孤立无转动的质量的条件下解出了爱因的重要方程（在他的广义相对论中被称为场方程）。 在此之后过了 年，印度物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）研究了恒星时会发生什么。以此为基础，英国的亚瑟·爱丁顿爵士（Sir Arthur ington）解决了一些相关的数学问题——比奥本海默和斯奈德的工作稍早一点。爱丁顿的计算表明，当大质量恒星耗尽所有燃料时会坍缩形成黑洞，不过爱丁顿自己在1935 年向天文学会宣称其物理含义是“荒谬的”。尽管这个概念看起来荒谬，但黑洞无疑是我们的银河系乃至整个宇宙物理现实的重要组成部分。1958 年，美国的大卫·芬克尔（David Finkelstein）取得了一步展，他明确了黑洞周围存在一个单向表面。这对于我们将在下一章中讨论的内容具有重要的意义。这个表面的存在不允许光从黑洞内部强大的引力中脱离，而这也是黑洞是黑色的原因。要理解这种现象是如何产生的，我们首先要理解物理世界的一个深刻的特性：任何运动的粒子或物体都存在一个*速度。 快是有多快 丛林法则之一是：不想死得快，就得跑得快。除非你异常狡猾或者善于伪装，否则只有足够敏捷才能存活下来。哺乳动物摆脱劣势的*速度取决于其质量、肌肉力量和新陈代谢之间复杂的生化关系。宇宙中运动*快的实体所能达到的*速度是由没有质量的粒子所呈现的，例如光的粒子（被称为光子）。这个*速度被地定为每秒299 792 458 米，相当于每秒186 282 英里，几乎比空气中的音速快100 万倍。如果能以光速旅行，我将能够在十四分之一秒内从我在英国的家中到达澳大利亚，就是一瞬间的事。从离我们*近的恒星，也就是太阳出发的光只需要8 分钟就可以到达我们这里。而从太阳系*外层的行星海王星出发，光子到地球的行程时间也只有几个小时。我们说太阳离地球有8 光分，而海王星离我们有几光时。这会导致一个有趣的后果，如果太阳停止发光或海王星突然变成紫色，地球上的任何人发现这些重要信息都分别需要花上8 分钟或几小时。 现在让我们来考虑光线从太空中更加遥远的地方传回地球的时间有多长。我们的太阳系所在的银河系是一个长达几十万光年的星系。这意味着光从银河系的一侧到另一侧需要几十万年。离本星系群（银河系是其中的重要成员）*近的星系团，也就是天炉座星系团，离我们有几光年。因此，在围绕天炉座星系团中的某颗恒星运行的行星上如果有一位观察者，手头配备了恰当的仪器回看地球，可能会看到恐龙在地球上徘徊。不过这只是由于宇宙浩瀚得令人难以置信，才使得光的运动看起来迟缓且费时。但当我们开始考虑如何将火箭发射到太空时，宇宙规定光速是上限这一点就会带来一种有趣的效应。 《光是什么 | What is Light?》 光使我们看到周围的世界。我们通过对光的感知来收集物理世界的*手信息，并观察它们的变化。从这个角度来说，光的这种承载与传递信息的能力，也许就是它*重要也是*显著的特征。 眼见为实 视觉帮助我们找到自己在周围环境中的位置，同时也帮助我们定义外部事物，为我们构建出一幅真实的世界图景。不仅如此，视觉所激发的想象力远超视觉本身。在图1里我们可以看到·理奇蒙德（George Richmond）的画作《光的创造》，它表现了光在人类心灵中占据了核心的位置。英语中还有很多由光的概念衍生出来的词汇，例如insight（洞察力），illumination（既可以译作光源，也可以译作启迪），clarity（清晰，既可以表示画面或声音的清晰，也可以表示思维能力的清晰)。这些词汇都与人的品质或是世界的物理特性有关。在拉丁语中，有这样两个描述光的词语，一个是lux，一个是lumen。它们分别从物质的角度与形而上学的角度对行描述。本书的放在前者，即从物质的角度来解析光的概念。在哲学、神学、心理学、艺术和文学领域，光的物理特性与其特有的诗意交织纵横，使得光也常被拿来作比喻，表达对世界的思索，毕竟几乎所有人都感知过光。正是由于光的物理特性，以及人们通过对光的思索而产生的意识观念，使光成为科学家与哲学家们数来久不衰的研究对象。光赋予了生命。毫不夸张地说，光与我们人类甚至地球得以存在的生物反应过程和化学反应过程息息相关。可以说，光塑造了我们对周围事物的认知。从常验出发，也能理解到光的这种重要性。例如，我们用光行照明，既可以是太阳或者月亮发出的自然光，也可以是人造光。大多数的常见光源都使用电力，但有时候我们也使用化学造光源，例如燃烧。光源的不同特征会影响我们对周围环境的感知，因为不同的光源为它所在的物理空间营造了不同的“绪”。 光使生命成为可能。地球上的能量主要源自于太阳。光是太阳辐射能量的一种主要方式括可见光和我们无法直接观测到的不可见光。想象一下，你躺在阳光下的沙滩上，或者坐在室外的花园中，你身上感受到的“温度”就是因为太阳辐射出的某种不可见光的作用。这只是光的生理效应的一个例子。 地球为保证生命延续，持行着一系列令人惊叹的生化反应过程。在这一过程中，光扮演着重要的角色，在它的助力下，“无用分子”二氧化碳被转化为“有用分子”氧气。这一反应的逆反应，即将氧气转化为二氧化碳，来自于生物的呼吸以及燃料的燃烧。 在太阳光数万年时间的作用下，地球上的生态圈、以及可以提供其他能源的地质特征得以形成。没有太阳能，不管是煤炭还是石油都不可能形成。但是，我们对于这些化石能源的利用正在改变太阳光影响地球的方式。太阳辐射的一些不可见光，例如紫外线，可以被地球和大气所吸收。但是其他不可见光，例如红外线，则会被大气反射回去。同理，由地球表面产生的红外线会被困在大气层之下，导致地球表面温度升高。"
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