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大师写给你的科学通识课-电子书下载

人文社科 2022年7月12日

简介

《通俗天文学》:极简通俗天文百科全书 本书从宇宙结构讲起,介绍了天体的运行情况,包括太阳系、如何确定天体的位置、地球的周年运动等,进而讲述了观察天体的工具——望远镜——的发展变化。 书中还详细介绍了耳熟能详的恒星、行星、星团、星系,以及彗星、流星、小行星等各种天体,并在最后新增了宇宙星系、探索地外生命章节,包括UFO、地球的起源、探索太阳系和银河系等,全面呈现了赖以生存的宇宙的主要构成形态以及各自的特点、宇宙的过去未来等丰富的天文学知识。
《物种起源》:改变世界历史进程的生物学巨著 主要讲述了生物变异、生存斗争、杂种性质、地质记录的不完整性、生物分布等内容。在本书中,达尔文首次提出了进化论的观点,证明物种的演化是通过自然选择和人工选择的方式实现的,反对唯心神造论和物种不变论,使当时生物学各领域的概念和观念发生了巨大变化。
《自然史》:给万事万物赋予有趣灵魂的畅销百年自然通识 动物卷:从牛、羊、猫、狗、鸡讲到莺、鸢、鹤、蜂、鹰,动物们在布封笔下闪耀出不一样的光芒;植物卷:全天下的植物到底有多少种,与我们人类又有什么奇妙的连结?神奇的植物就算不说话也能吸引你的目光;矿物卷:从熟悉的石墨到很多连名字都没听说过的矿石,细数地球上的宝藏。只有了解了这些知识,才是真正地挖到宝。人类卷:布封作为现代进化论的先驱者之一,曾大胆地提出“人应当是动物中的一员”。自然的世代:描绘了宇宙、太阳系、地球的演化。
《几何原本》:初中生都能读懂的数学史诗 成书于公元前300年左右,全书13卷,是古希腊数学家欧几里得的一部不朽之作。它既是一本数学著作,也是哲学巨著,标志着人类首次完成了对空间的认识。《几何原本》自问世之日起,在长达2000多年的时间里,历经多次翻译和修订,自1482年首个印刷本出版,至今已有1000多种不同版本。 欧几里得建立了定义和公理,并研究各种几何图形的性质,从而确立了一套从公理、定义出发,论证命题得到定理的几何学论证方法,并系统地总结了泰勒斯、毕达哥拉斯及智者学派等前代学者在实践和思考中获得的几何知识,集整个古希腊数学的成果与精神于一身。对人们理性推演能力的影响,即对人的科学思想产生了深刻且巨大的影响。
《相对论》懂不懂相对论是物理学家的事,会不会用是自己的事, 利用好的话,你可能就是下一个比尔•盖茨 ★现代物理学最伟大的基础理论,探索人类生命的终极问题 微小的质量蕴涵着巨大的能量,一个E=mc2公式改变人类看待世界的方式。 ★相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念 “四维时空”、“弯曲空间”、引力波、电磁理论等概念都源于相对论! 没有相对论阐述时空相对性,我们怎么探索宇宙?看大师如何阐释空间和时间观念,带你重新认识宇宙万物的运行。 ★你的生活方方面面都受相对论影响! 没有相对论,电子产业难以发展,信息科技也基本报销,你的手机、电脑都会变成半个世纪之前的那样…… 没有相对论,我们没法发射航天器,卫星无法升空,天气预报无法精准,GPS更不可能出现…… ★与伟大的灵魂深度对话,像爱因斯坦一样思考 跟着爱因斯坦一步步推导相对论,打开思维的尺度! ★收录爱因斯坦珍贵旧照,见证天才科学家的成长!
《从一到无穷大》一本人类探索世界的科学史书,各领域的最佳入门书| ● 畅销70余年,启迪了无数人的科学梦,当今世界最有影响的科普经典名著之一 ● 爱因斯坦、清华大学校长、四川大学校长、硅谷投资人等世界各地名人推荐的科普经典 ● 塑造一个人的价值观或宇宙观的好书,搭建从过去到未来的阶梯 ● 视角广阔,仿佛自然世界的GPS系统,可以塑造一个人的科学思维,帮助建立自然科学的整体观念,明白科学史上几次关键性的思维革新 ● 思路自然流畅,语言简明易懂,真正让你知其所以然的经典科普: 从数学到物理,化学,生物,最后的宇宙演变……真的是一到无穷大! ● 以魔术般的技巧使科学知识妙趣横生,让人在恍然大悟和莞尔一笑中意犹未尽地领略科学的魅力 科普能写到这份上,真是叹为观止!

作者介绍

西蒙•纽康(Simon Newcomb,1835—1909):《大英百科全书》称“纽康是那个时代最显赫的天文学家之一”。美国籍加拿大天文学家、数学家。美国天文学会创始人,是个能深入浅出地把学问做活了的明白人。纽康一生获奖颇丰,荣获1874年英国皇家天文学会金奖,1890年英国皇家学会科普利奖,1898年太平洋天文学会布鲁斯奖。
查尔斯•达尔文(Charles Darwin,1809—1882):英国博物学家、生物学家、地理学家,也是对人类历史最具影响力的人物之一。1859年出版《物种起源》,动摇了当时的神创论,从此改变大家看待生物进化的方式。《物种起源》如今被视为演化论的《圣经》,达尔文也被尊称为“进化论之父”。
布封(Buffon,1707-1788):18世纪时期法国著名的博物学家、作家,最早质疑“神创论”的科学家之一。布封对现代科学最大的贡献就是撰写了博物学巨著《自然史》。这是一部说明地球与生物起源的通俗性作品,是布封倾其心力,耗时40年写成。全书共44卷,前36卷于布封在世时完成,后8卷由他的学生于1804年整理出版。布封是人文主义思想的继承者和宣传者,在他的作品中惯常用人性化的笔触描摹自然界中的动植物。布封的塑像矗立在法国皇家植物园中,上面写着:“献给与大自然一样伟大的天才。”
欧几里得(公元前330—前275年):古希腊人,被誉为“几何之父”,是古希腊最负盛名、最有影响力的数学家之一,最著名的著作《几何原本》奠定了欧洲数学的基础,被公认为是历史上最成功的教科书。
阿尔伯特•爱因斯坦(1879.3.14-1955.4.18) 现代物理学开创者与奠基人,相对论之父 被美国《时代周刊》评选为20世纪的“世纪伟人” 20世纪著名的德裔美国科学家,伟大的物理学家、思想家和哲学家。爱因斯坦创立了光量子论及质能相当公式,并在阐明布朗运动、发展量子统计法方面卓有成就。1905年,他创立了狭义相对论,并于1916年以此推广到广义相对论。之后,他致力于建立相对论“统一场论”,尝试将电磁场理论与弓|力场理论统一起来。1922年,他获得了补发的1921年度诺贝尔物理学奖,以表彰其在理论物理学方面的贡献,尤其是光电效应定律的发现。爱因斯坦堪称现代物理学的首席代表,他的思想和成就是现代科技和文明极其辉煌的象征。
乔治•伽莫夫(1904-1968) 享誉世界的物理学家和宇宙学家,杰出的科普作家,以倡导宇宙起源于“大爆炸”的理论闻名。 伽莫夫一生正式出版了25部著作,其中有18部是科普作品。他的科普著作深入浅出,对抽象深奥的物理学理论的传播起到了积极的作用,《从一到无穷大》是他的科普代表作,被译成十几种语言畅销各国,启迪了无数热爱科学的年轻人走上科学的道路。 由于在普及科学知识方面所作出的杰出贡献,1956年,他荣获联合国教科文组织颁发的卡林加科普奖。
译者:陈子鹏 新生代年青天文译者 北京师范大学天文学系理学学士,天文科普工作者,星空摄影师。参与翻译书籍有《超越太阳系》《太空的故事:太空先驱》《太空的故事:宇宙空间站》《太空历险》《通俗天文学》。

部分摘录:
与我们截至目前所研究过的天体相比,彗星的特别之处在于其特殊的形状、巨大的轨道偏心率以及罕见性。在相当长一段时间内,彗星的结构和本质都显得那么神秘,人类对这类天体一直有着很大的兴趣。我们对可以观测到的地球附近的一颗彗星(更准确的说法是太阳附近的彗星)进行研究后发现,这颗彗星由三个部分构成,每个部分并不是各自独立、相互区别,而是彼此融为一体。
首先,我们肉眼看见的是一个星状物,这是彗星的核,又叫“彗核”(cometary nucleus)。
然后,包裹核的是一片模糊的云状物,像雾一样一直延伸到边缘,因而我们无法看清它的边界,这片云状物被称为“彗发”(coma)。“彗核”与“彗发”结合起来构成彗星的头部,看起来就好像是透过云雾闪烁的星光。
最后是从彗星延伸出来的尾部,长短不一,各种各样。小彗星的尾巴短到几乎看不见,而大彗星的尾巴在天空中延伸,能占据很大面积。彗星尾部与头部相连的地方较窄而且明亮,逐渐远离头部后会变得较宽,也会越来越分散,因此它看起来总是类似于扇形。到最末,彗尾(cometary tail)变得模糊不清,与天空连成一片,肉眼难以追踪,也就看不清楚它到底消失在了什么地方。
彗星的亮度差异非常大,虽然明亮的彗星拥有耀眼的光芒,但大部分彗星是无法凭肉眼看见的。有时候,我们看到彗星却看不见它的尾部,当然,这是极其微弱的彗星才会出现的情况。有时候,我们几乎看不见彗星的核,只能看见一小片彗发,像一片稀薄的云彩,但中间会略亮一些。
历史记录显示,100年中能够以肉眼看见的彗星为20多颗,而通过望远镜对天空进行观察时,会发现彗星的数目比我们想象中的要多得多。目前,勤奋的观测者们每年都会发现一大批彗星。显然,这个数量的彗星在很大程度上都是偶然被发现的,但同时也取决于观测者搜索的技术。有时候,同一颗彗星会同时被多位观测者观察到。这时,在已知的一次彗星出现时,第一个将这颗彗星的准确位置上报给天文台的人,即被认为是这颗彗星的发现者。
尽管这样,彗星的命名仍然需要遵守一些规则,这是因为多数彗星的出现没有规律,随机性强,就算是周期彗星也都拥有很长的周期。彗星的名字通常使用发现者的名字进行命名,然后再将公历年份加在发现者的名字之前,最后根据这一年发现彗星的次序添加拉丁字母a、b、c……不过,发现者也可以自己命名。
彗星的运行轨道 望远镜被发明之后,人们便发现彗星像行星一样是绕着太阳运行的。牛顿指出,彗星的运动类似于行星的运动,同样受到太阳引力的支配。这两者最大的区别是,行星的轨道近似于圆形,而彗星的轨道狭长,以至于很多情况下难以确定彗星轨道的远日点位置。想必,许多读者希望准确地知道彗星轨道的基本情况以及对其产生制约的法则,下面我们就来一一解释。
牛顿说,物体只要受到太阳引力,就会沿着圆锥曲线运动。公元前4世纪,希腊数学家密勒克姆首先提出了圆锥曲线的概念,当平面与圆锥相交时可能会产生三条曲线,这时候,如果移动的平面与圆锥的任意母线都不平行,那么所得的截线是椭圆;如果移动的平面与圆锥的一条母线平行,那么所得的截线就是抛物线;如果移动的平面与圆锥的轴平行,那么所得的截线是双曲线的一个分支(把圆锥面换成相应的二次锥面时,则可得到双曲线)。由此,我们也就知道,圆锥曲线分为椭圆、抛物线和双曲线三种,第一种是人们都很熟悉的、首尾相连的曲线,而后两种都有两个分支,可以向远方无限延伸。抛物线的两个分支在很远的地方几乎会向同一个方向伸展,但双曲线的这两个分支则永远是分开的。
当理解了这些曲线,我们就可以进行一个思维实验,假设现在地球把我们留在了其绕着太阳公转轨道的某个点上。为了打发在太空中的寂寞时光,我们模拟开枪来消磨时间,想象子弹也像小行星一样绕着太阳运行。所有发射出去的子弹,如果速度低于地球的公转速度,即小于每秒29.8千米,它们就会绕着太阳运行,而且运行轨道会比地球的公转轨道小,无论子弹朝着什么方向射出都是一样的;如果子弹的速度与地球的公转速度相同,它们的运行轨道等于地球的公转轨道,而且周期相同,所有子弹会用一年的时间绕着太阳运行一周,最后汇聚于出发点;如果子弹的速度比地球的公转速度快,即大于每秒29.8千米,它们的运行轨道要比地球的公转轨道大,随着速度的增大,公转周期也会变长。假如子弹的速度大于每秒41.8千米,它们便能摆脱太阳的引力,沿着双曲线的一端一去不复返。无论我们朝着哪个方向开枪,最终都会出现这种情况。因此,在太阳周围一定区域内有着一定的速度限制,当速度超过了这个限制时,彗星便会挣脱太阳的束缚,一去不回;如果无法超越这个限制,太阳的引力就能够把它拉回来。
与太阳的距离越近,这个速度的限制也会越大。速度的限制与到太阳距离的平方根是反比关系,所以,如果到太阳的距离是原来的四倍,那么速度限制只有原来的一半。空间中任意一点的速度限制都能很容易地计算出来。在行星沿着轨道运行时,经过这一点的速度乘以2的平方根1.414即可。
因此,假如天文学家能通过观测得出一颗彗星经过运行轨道中的某个已知点的速度,就可以推算出这颗彗星飞离太阳的距离以及它的回归周期。通过分析这颗彗星在可见期内观测到的数据,天文学家就能得出关于这个问题的更准确答案。
实际上,我们发现的所有彗星的运行速度都没有超过上述限制。需要注意的是,在观测时,有些彗星的速度稍微大于太阳引力所允许的最大速度,但超出的部分可能存在于误差范围内,有些彗星的速度非常接近限制速度,但无法弄清楚它比限制速度小还是大。因此,这些彗星的运行轨道会在太阳系的边缘地区,需要经过几百年、几千年,甚至是几万年才能回来。有些彗星的运行速度又远远小于限制速度,它们绕着太阳公转一周的时间比较短,所以叫作“周期彗星”(periodic comet)。

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