Why Science?

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出版者:Teachers College Press
作者:James S. Trefil
出品人:
页数:224
译者:
出版时间:2007-11-1
价格:USD 22.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780807748305
丛书系列:
图书标签:
  • 科学哲学
  • 科学史
  • 科学普及
  • 科学教育
  • 科学方法论
  • 知识论
  • 理性思考
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具体描述

《星际漫游指南:宇宙的边界与生命的起源》 简介: 在浩瀚无垠的宇宙剧场中,我们所处的蓝色星球不过是一粒漂浮的微尘。本书以一种宏大而又细腻的笔触,带领读者进行一场跨越时空的深度漫游。这不是一本冰冷的科学教科书,而是一部充满人文关怀与哲学思辨的宇宙史诗。我们试图回答的不是“为什么”探索,而是“如何”理解我们身处的这个奇迹般的现实。 第一部分:宇宙的创生与演化——从奇点到星系的呼吸 本书的第一部分聚焦于宇宙的诞生及其漫长而壮丽的演化历程。我们从标准的宇宙学模型——大爆炸理论——出发,但着重探讨其前沿的未解之谜。我们不会停留在描述膨胀的速率上,而是深入剖析暴胀理论的精妙数学结构,以及它如何解决了视界问题和磁单极子问题。 随后,我们将目光投向早期宇宙的“黑暗时代”。这是一个电磁波尚未能够自由传播的时代,物质密度极低,宇宙近乎均匀。我们详尽描绘了第一批恒星——第三星族星(Population III stars)——的形成过程。这些巨量的、由氢和氦构成的恒星,是宇宙中所有重元素的熔炉。它们的短暂而剧烈的生命,通过超新星爆发,将碳、氧、铁等元素播撒到太空中,为后续行星和生命的诞生奠定了物质基础。 接着,我们探讨星系的形成与结构。从矮星系之间的引力俘获到大型星系团的形成,本书采用最新的数值模拟结果,结合哈勃望远镜和詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测数据,构建了一幅动态的宇宙图景。我们特别关注暗物质和暗能量的作用,试图揭示它们如何如同无形的骨架,塑造着宇宙的宏观结构。暗物质的非重子性质、其潜在的粒子形态(如WIMPs或轴子)的搜寻进展,以及暗能量占据宇宙总能量密度三分之二的奇异现实,都将得到深入且易于理解的阐述。 第二部分:行星的诞生与宜居性的多维解析 离开星系的尺度,我们将视角收缩至恒星系统。本书深入剖析了原行星盘的物理过程,解释了岩石行星(如地球)和气态巨行星(如木星)形成机制的根本差异。通过开普勒、TESS等任务发现的海量系外行星数据,我们建立了一套全新的“宜居性模型”。 传统的宜居带(Habitable Zone)概念被拓宽。我们引入了“生物圈的动力学稳定性”、“行星磁场的保护作用”、“板块构造的碳循环”以及“大卫星对气候稳定的影响”等多个维度。例如,我们详细分析了潮汐锁定对类地行星气候的极端影响,以及大型气态行星(如木星)在清除内太阳系小行星方面的“清道夫”作用。 此外,本书专门开辟章节探讨了极端环境下的生命潜力(Astrobiology)。从木卫二(Europa)和土卫二(Enceladus)冰层下液态海洋的热液喷口,到土卫六(Titan)的甲烷湖泊,我们审视了生命所需基本要素——溶剂、能量梯度和复杂化学反应——在非水环境中的可能性。我们不预设生命必须以碳基形式存在,而是从信息存储和能量代谢的通用角度,探讨了硅基生命或氨基生命在理论上的可行性边界。 第三部分:生命的起源与进化的宏伟叙事 本书的核心部分之一,是对生命起源的严谨探索。我们避免陷入“神创论”或“单一偶然事件”的误区,转而系统梳理“深层生物学”的各项前沿理论。 从米勒-尤里实验的现代复现,到RNA世界假说的最新证据,我们追溯了生命分子如何从无机物中自发地组织起来。我们详细介绍了聚合反应的催化机制,特别是粘土矿物和深海热液喷口在催化这些过程中的关键作用。 在探讨生命进化时,本书跳出了传统达尔文主义的局限,纳入了“水平基因转移”、“表观遗传学”以及“基因组的突变与选择压力”的复杂互动。我们探讨了寒武纪生命大爆发的驱动力,是地质变化、氧气富集还是生态位饱和。我们还比较了地球生命史上的五次大灭绝事件,分析了它们如何为后续的生命形态腾出生态空间,以及这些灾难事件对生物多样性演化轨迹的永久性重塑。 第四部分:人类世的挑战与星际文明的展望 最后一部分将目光投向人类文明的未来。我们首先审视了人类对地球生态系统的影响,定义了“人类世”的科学界限,并探讨了气候变化、生物多样性丧失等问题在深层地质时间尺度上的意义。 随后,我们将探讨人类迈向星际文明的必要技术路径。这包括:新型推进系统(如核聚变火箭、反物质推进的理论瓶颈)、星际尺度的通信延迟问题,以及“戴森球”等巨型工程的能量需求与可行性。 本书的结尾部分,是一场关于地外智慧的理性对话。我们回顾了费米悖论(Fermi Paradox)的经典表述,并探讨了“大过滤器”(Great Filter)可能存在于哪个阶段——是生命起源,是智慧的诞生,还是星际扩张前的自我毁灭。我们不提供答案,而是提供一个评估我们自身在宇宙中位置的框架:我们的独特之处是否在于我们提问的能力,还是我们尚未到达的未来? 通过对天体物理学、地球化学、生物学和信息论的交叉融合,《星际漫游指南》旨在激发读者对我们所处宇宙的敬畏之心,引导他们从微观的分子到宏观的星系,以一种整体性的视角,理解这场持续了138亿年的宏大叙事。它提供的是理解宇宙运作机制的工具箱,而非预设的终极真理。

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