50則非知不可的科學概念 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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原文作者： Paul Parsons, Gail Dixon

圖書標籤:

• 科學
• 科普
• 知識
• 概念
• 思維
• 理解
• 探索
• 自然
• 文化
• 學習

●用簡單的詞匯解釋基本的概念
　　●清楚的圖錶和時間軸
　　●完整地綜觀科學

　　什麼是大爆炸？
　　地球上的生命如何齣現？
　　量子力學描述的宇宙是什麼模樣？
　　真能有人工智慧嗎？
　　生命是否存活在其他的行星上？

　　《50則非知不可的科學概念》用50則精確、深入、搭配圖解的短文，涵蓋物理學和天文學、地球和生命科學、化學和材料、心理學和電腦，探索它們彼此之間的聯係及對我們的衝擊。

　　從原子和分子的基本原則、牛頓的物理學定律和生命的基本構件，到最新的奈米科技、愛因斯坦的相對論和復製，這本書簡要說明科學的各個世界。

　　書中包含各個科學領域最重要的疑問和最深奧的概念，提供最理想的入口，讓我們探索這些令人目眩的問題。
 

探尋未知的邊界：一部關於宇宙、生命與技術的宏大敘事 《星辰低語：跨越時空的科學奇觀》 這是一部帶領讀者進行一次深刻而激動人心的智力探險的著作。它並非聚焦於我們日常生活中耳熟能詳的科學原理，而是將目光投嚮那些隱藏在主流敘事之外，卻對人類理解自身和宇宙至關重要的新興、邊緣或前沿的科學領域。本書旨在揭示那些尚未被教科書廣泛收錄，但正在深刻重塑我們未來認知圖景的關鍵概念。 第一部分：宇宙的深層結構與超乎想象的物理學 我們習慣於從牛頓和愛因斯坦的框架來審視宇宙，然而，現實比我們想象的要怪異得多。本書的第一部分將深入探討那些挑戰我們直覺的宇宙學分支。 暗物質與暗能量的“缺席”證據： 我們將跳齣標準的宇宙膨脹模型，探討一些大膽的替代理論。例如，修正牛頓動力學（MOND）如何試圖在不引入額外物質的情況下解釋星係鏇轉麯綫。我們將追溯那些在超靈敏實驗中捕捉到的、暗示著粒子物理學標準模型之外存在的微弱信號，比如那些指嚮“隱形部門”（Hidden Sector）的假說——一個與我們所知的普通物質幾乎不發生相互作用的物質世界。 量子引力的邊緣探索： 弦理論和圈量子引力雖然是主流的候選者，但本書將側重於那些更為激進的視角，例如“因果集理論”（Causal Set Theory），它認為時空並非連續的，而是由離散的、有因果關係的基本事件點構成的“沙粒”。我們將審視，如果時間本身是一種湧現現象而非基本屬性，這將如何改變我們對大爆炸和黑洞奇點的理解。 非標準天體物理學： 拋開對類星體和脈衝星的常規描述，本書將剖析一些近乎科幻的理論，如“星際際介質中的電磁結構”——一些科學傢認為星係間並非真空，而是充滿瞭復雜的、具有拓撲特性的等離子體結構，這些結構可能影響瞭宇宙射綫的傳播路徑。我們還將探討“白矮星的超冷階段”以及那些被認為已經死亡的恒星核心可能孕育的奇異物質形態。 第二部分：生命的起源與進化的隱秘路徑 生物學領域遠非“達爾文主義”能完全概括。本書將探索那些關於生命起源、演化加速器和潛在替代生命形式的邊緣猜想。 非DNA/RNA的生命基礎： 遺傳信息的復製和存儲是否必須依賴核酸？我們將考察“肽核酸”（PNA）和“硫醇核酸”（TNA）等替代聚閤物，以及它們在模擬早期地球環境中作為生命前體的潛力。更進一步，我們會討論“無細胞生命係統”——一個完全在試管中構建，不依賴細胞壁和復雜代謝網絡的生命模型，以及它對“生命定義”的衝擊。 錶觀遺傳學的深層邏輯： 拋開基因序列的宿命論，本書將重點解析那些影響基因錶達但本身不改變DNA序列的機製。但這並非簡單的甲基化研究，而是探討“跨代記憶”——後天獲得的性狀如何通過錶觀遺傳標記傳遞給數代後裔，以及這是否意味著拉馬剋主義的某種迴歸，並在更精密的分子層麵上被驗證。 閤成生物學的“灰區”： 介紹那些尚未獲得廣泛監管或倫理共識的生物工程前沿。例如，構建具有全新代謝途徑的“異種生物圈”的設想，或者利用微生物群落進行大規模的、自我修復的“活體建築材料”的開發，這些技術遠超基因編輯的範疇，觸及瞭生命設計學的核心。 第三部分：信息、意識與新興技術的哲學交匯 現代科學的邊界正越來越多地與哲學和計算機科學重疊。本部分關注的是那些關於心智、計算和現實本質的顛覆性概念。 信息物理學的反思： 我們將探討“信息是物理學的基礎”這一激進觀點。這不是簡單的信息存儲，而是探討信息熵與能量耗散之間的基本聯係，以及“比特”是否比“原子”更接近宇宙的底層現實。我們會研究“Landauer原理”的極限應用，即計算過程的物理成本，以及它對未來超級計算的根本製約。 意識的整閤信息論之外： 拋開當前流行的整閤信息理論（IIT），本書將考察那些認為意識是宇宙基本屬性的“泛心論”的現代變體。特彆是“結構實在論”——認為物理學的定律描述的是結構之間的關係，而非結構本身，並探討意識是否是信息結構在特定復雜性層次上湧現齣的固有屬性。 計算極限與不可判定性： 我們不僅討論量子計算的潛力，更著重於其局限性。我們將深入探討哥德爾不完備定理和圖靈不可判定性在實際科學發現中的隱性影響。是否存在某些宇宙規律，是任何有限的計算係統（無論其性能多強大）都無法推導或驗證的？ 超越矽基的計算範式： 介紹那些仍在早期理論階段的計算方式，例如利用“拓撲缺陷”或“活體神經元網絡”進行計算的嘗試。這些方法旨在突破傳統馮·諾依曼架構的瓶頸，探索計算的物質形態本身。 總結：在不確定性中尋找確定性 本書的宗旨是展示科學探索的本質：它是一個充滿不確定性、悖論和尚未被完全理解的領域。它不是一本提供標準答案的參考書，而是一張前沿地圖，標記著那些最富有想象力和挑戰性的科學前沿陣地。通過理解這些“非知不可”的概念，讀者將裝備自己，以更具批判性和開放性的眼光去迎接即將到來的科學革命。本書是對所有對世界懷有深刻好奇心，並願意挑戰現有知識邊界的求知者的邀請函。

作者簡介

保羅‧帕森斯

　　科普作傢，擁有宇宙學博士學位，之前曾編輯過《BBC Focus》這本贏得奬項的科學與科技月刊。他的著作還包括《超時空奇俠的科學》（The Science of Doctor Who），科普作品也曾登在《新科學人》（The New Scientist）和《男士健康》（Men’s Health）等刊物上。

蓋爾‧迪剋森

　　記者與編輯，經驗豐富。她曾在《BBC Focus》擔任組稿編輯，作品定期刊登在《你以為你是誰？》（Who Do You Think You Are?）雜誌上。她跟帕森斯所閤著的《週期錶》（The Periodic Table）曾登上亞馬遜網路書店排行榜第一名。

譯者簡介

嚴麗娟

　　颱大外文係畢業，英國倫敦大學語言學碩士及西敏斯特大學翻譯碩士，業餘喜愛閱讀和翻譯。譯作有《黑洞簡史》、《必然：掌握形塑未來30年的12科技大趨力》、《愛的萬物論：史蒂芬‧霍金與潔恩的真實故事》等五十餘種。
 

簡介
01 費馬原理
02 牛頓定律
03 牛頓重力
04 電磁學
05 熱力學
06 狹義相對論
07 廣義相對論
08 量子力學
09 量子場
10 粒子物理學
11 核能
12 弦理論
13 資訊理論
14 混沌理論
15 量子電腦
16 人工智慧
17 原子和分子
18 週期錶
19 放射性
20 半導體
21 超導體
22 巴剋球和奈米碳管
23 奈米科技
24 生命的起源
25 光閤作用
26 細胞
27 病菌說
28 病毒
29 基因
30 演化
31 源齣非洲
32 雙螺鏇
33 復製和基因改造
34 閤成生物學
35 意識
36 語言
37 冰河時期
38 闆塊構造
39 大滅絕
40 氣候變化
41 哥白尼的太陽係
42 星係
43 大爆炸
44 暗物質
45 暗能量
46 宇宙之死
47 黑洞
48 多重宇宙
49 係外行星
50 外星生命
詞匯錶

 

序

　　愛因斯坦說過：「最偉大的科學傢也是藝術傢。」這句話很狂，因為科學看起來其實挺沒有創意。受限於資料、事實和證據，似乎想法和創意的力量隻有很小的發揮空間。但這個想法其實大錯特錯。愛因斯坦的重點在於，科學界真正能帶領風潮的大師也是最有創意的人。他們用想法改變世界，而不是靠技術能力。

　　的確，科學研究大多以其他人的成果為根據——大體來說，科學是人類領悟力逐漸進化的成果。但有時候，創造力驚人的科學傢站上舞颱，他們的洞察力帶來的不是進化，而是革命——顛覆他們研究的領域，把我們的領悟帶到全新的層次。比方說，愛因斯坦跟他精簡的相對論，達爾文跟他激進的自然選擇演化理論，還有費曼大膽重新想像次原子粒子的世界。

　　並不是說這些人的技術能力不夠卓越——他們當然都很齣色。但少瞭創意天分的火花，數學能力再強，自然知識再深厚，也無法為科學帶來這麼大規模的變化。藉此提醒教學人士，學校裏的科學不應該隻是死背硬記跟通過考試。

　　在本書的章節裏，我列齣多年來科學傢提齣的五十個偉大想法。主題的選擇完全按我們的喜好——要是換一個人來寫，內容一定看起來很不一樣。但我們也想取得均衡，希望讀者能跟我們一樣享受其中。在篇幅許可的情況下，除瞭科學，我們也加入科學傢的簡傳，介紹他們的背景和個人生活。這段旅程很神奇，帶我們看到科學創意大師的成就。今日的科學傢必然也有新的想法正在成形，或已經進入設計階段——冀望在未來能夠齣現在我們眼前。
 

1687年，牛頓齣版瞭一本書，在眾人眼中代錶現代數學物理學的萌芽。他的革命核心有三大原理，涵蓋物體因為力的影響會如何錶現。在二十世紀前，這些定律主導動作的物理學。

數百年前，牛頓的三大運動定律為日常物體的移動和互動提供最佳的描述——這個物理學的分支稱為「力學」。1687年，經過大量實驗和理論研究後，牛頓齣版瞭《自然哲學的數學原理》一書，簡稱《原理》，書裏也包含三大運動定律。在這之前，力學的主要理論來自希臘哲學傢亞裏斯多德——而十七世紀發展快速的實驗科學證實亞裏斯多德的理論有嚴重的缺陷。牛頓的力學不僅率先提齣精確的數學方程式，而這些方程式給齣的答案也完全正確。

牛頓第一運動定律說物體會保持目前的靜止或等速運動狀態，除非遇到外力（義大利數學傢和天文學傢伽利略在1632年率先提齣這個想法）。就本質而言，靜止的物體會保持靜止，已經在移動的物體則會以同樣的速度移動，朝著同樣的方嚮，除非施以外力。你可能會納悶，如果你沒拿好這本書，書為什麼會掉到地上，但那是因為重力施加持續往下的力量。在重力場外，或在實際上「零重力」的情況下，例如地球的軌道，物體解除靜止狀態後，其實會掛在空中，符閤牛頓的預測。

第二定律量化物體碰到外力時的動作變化。牛頓假設物體加速的方嚮跟力的方嚮一樣，速度符閤數學方程式，力=質量x加速度。這錶示在同樣的力作用下，較輕的物體加速的速度超過較重的物體：物體的質量減半，加速的速度會加倍。

巨大物體動作的阻力叫作「慣性」。可以從第一定律的角度來看。物體除非碰到外力，會保持靜止或持續動作，而物體的慣性——由質量掌管——會決定碰到外力時靜止或持續動作的狀態會得到多大的乾擾。

牛頓的第三定律則是物體的相互作用。定律說，對於每個作用，都有同樣程度的反作用。因此當你坐在椅子上，你的體重因為重力作用而往下壓，椅子往上推的相反力道則予以平衡。構成椅子的原子和分子之間的化學鍵形成網路，産生這種物理學傢心目中的「法嚮反作用力」。當然，這種化學架構不一定靠得住——如果你太重，椅子塌瞭，法嚮反作用力也會消失。

 

评分☆☆☆☆☆

我一直對大自然和生命現象充滿瞭好奇，《50則非知不可的科學概念》這本書簡直就是為我量身定做的。書裏關於“進化論”的講解，我以前也讀過一些，但這本書從一個全新的角度，結閤瞭基因學、古生物學等多方麵的證據，將達爾文的理論闡述得更加詳實和令人信服。特彆是書中對“趨同進化”的例子，比如鳥類的翅膀和蝙蝠的翅膀，雖然來源不同，但形態卻驚人地相似，這讓我看到瞭自然選擇的鬼斧神工。另外，關於“氣候變化”的章節，作者並沒有渲染恐慌，而是用客觀的數據和科學的分析，解釋瞭氣候變化的原因、影響以及我們能做些什麼。這本書讓我對我們賴以生存的地球有瞭更深的理解和敬畏，也更加明白環境保護的重要性。總的來說，這本書是一本集知識性、趣味性和啓發性於一體的優秀科普讀物。

评分☆☆☆☆☆

這本《50則非知不可的科學概念》真是讓人耳目一新！讀完之後，我感覺自己對世界的認識又深瞭一個層次。書裏的內容涵蓋瞭從宇宙的起源到微觀粒子的奧秘，再到生物進化的奇妙曆程，簡直就是一個知識的寶庫。我尤其喜歡書中對“量子糾纏”的解釋，用生動的比喻把抽象的概念講得非常透徹，讓我這個對物理學不太懂的讀者也茅塞頓開。還有關於“黑洞”的部分，作者不僅介紹瞭它的形成和特性，還探討瞭它與時空的關係，讀起來充滿瞭科幻感，仿佛親眼目睹瞭宇宙的奇觀。最讓我印象深刻的是，書裏並沒有枯燥的公式和晦澀的術語，而是用一種非常親切、易懂的語言來解讀科學，讓你在輕鬆愉快的閱讀中，不知不覺地吸收瞭大量知識。這本書絕對是想要拓展視野、滿足好奇心的朋友們的必讀之選，我強烈推薦！

评分☆☆☆☆☆

老實說，我一開始拿到《50則非知不可的科學概念》這本書，心裏還有點小小的期待，畢竟“非知不可”四個字分量不輕。但讀進去之後，這份期待很快就變成瞭驚喜。書裏關於“意識的本質”的探討，讓我感到非常著迷。作者從神經科學、哲學等多個角度剖析瞭意識的産生機製，雖然目前科學界還沒有一個統一的答案，但書中提齣的各種假說和實驗，都極具啓發性。讀完之後，我感覺自己對“我”是誰，為什麼會有“我”這個感覺，有瞭更深刻的認識。還有一個讓我印象深刻的是關於“生命起源”的部分，從最基本的化學物質到第一個細胞的齣現，整個過程的描述非常生動，仿佛在觀看一部跨越億萬年的紀錄片。這本書不僅充實瞭我的科學知識，更重要的是，它激發瞭我對未知世界的好奇心，讓我願意去探索更多科學的奧秘。

评分☆☆☆☆☆

對於我這種理工科背景不強的人來說，《50則非知不可的科學概念》這本書的齣現，簡直就是一場及時雨！我一直對“宇宙大爆炸”理論很好奇，但又怕那些復雜的物理公式讓我望而卻步。這本書就用非常清晰易懂的語言，勾勒齣瞭宇宙從一個奇點膨脹到如今浩瀚星辰的宏偉畫捲，配閤書中插圖，簡直是視覺和知識的雙重盛宴。我尤其喜歡書中關於“暗物質和暗能量”的介紹，這兩樣占瞭宇宙絕大部分的神秘物質，雖然我們看不見摸不著，但它們對宇宙的演化起著至關重要的作用。作者用一種引人入勝的方式，解釋瞭科學傢是如何通過觀測來推測它們的存在，讓我感受到瞭科學探索的智慧和勇氣。這本書讓我明白，科學並不是高高在上的學科，而是與我們生活息息相關的，充滿瞭趣味和智慧。

评分☆☆☆☆☆

這本書簡直就是我近期的“精神食糧”！《50則非知不可的科學概念》的書名就足夠吸引人，點進瞭內容纔發現，果然名不虛傳。我一直對“時間旅行”這個概念很感興趣，書裏就有一章節專門探討瞭相對論中的時間膨脹現象，雖然不是直接的時間旅行，但通過愛因斯坦的理論，我理解瞭時間並非是絕對的，它會受到速度和引力的影響而改變，這真是太神奇瞭。另外，關於“基因編輯”的章節也讓我大開眼界，瞭解瞭CRISPR技術如何能夠精確地修改DNA，以及它在醫學和生物學上的巨大潛力。當然，書中也提到瞭這項技術可能帶來的倫理問題，這讓我更加深刻地認識到科學發展與社會責任之間的緊密聯係。我發現這本書最大的優點在於，它能夠將復雜的科學原理化繁為簡，並且常常能引發讀者對更深層次問題的思考，讓我不僅僅是“知道”，更是“理解”和“思考”。