宇 - 這個天體物理學傢不離地

宇 - 這個天體物理學傢不離地 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

餘海峯
圖書標籤:
  • 天文學
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  • 宇航員
  • 太空探索
  • 個人成長
  • 科學普及
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具體描述

  宇是空間,宙是時間,在科學層麵來說,宇宙就是構成物質世界的總體。

  在這個空間裡,科學傢站在「已知」與「未知」的分界線上,希望能夠擴大「已知」的範圍。

  你以為科學傢都在紙上談兵聊學術嗎?事實上很多科學物理知識都能夠解釋我們日常生活中遇到的情況。你覺得研究宇宙和黑洞的科學傢很「離地」嗎?這些看似對人類生活無甚應用價值的研究,卻是對人類文明發展有著深遠影響。

  科學傢並非活在象牙塔中,他們也是普通人,會遇上各種光怪陸離的人和事。本書作者用自身的經歷講述如何成為天體物理學傢,也談及他做的科學研究、科學的誠信和價值、科學的審查和「犯罪」、偽科學的壞影響、科普教育的重要性等。

  科學理論往往不是「對」或「錯」的一刀切問題,而是「有多可能錯」的數學問題。身為科學傢,必須接受自己的結論可能是錯誤的。事實上,寫論文的意義就在於盡力去推翻自己的結論。剩下來推翻不瞭的,就有可能是真相。

  現代人類文明的根基正是科學,當一個社會不再信任科學,不再相信科學傢,還能夠繁榮存續下去嗎?我們或許也應該學習科學傢的思維,嘗試如何從理性角度去思考複雜的科學和社會問題,卻又不失人性。

  此書為《宙》同係列作品。《宙》榮獲第31屆(2020年)中學生好書龍虎榜「十本好書」之一,以及第三屆香港齣版雙年奬生活及科普類「齣版獎」。

  在香港,不少人都覺得「科學傢」是很「離地」的一個職業,但隨著近年不同的電視平颱推齣各類型的科普節目,令大眾發現香港人其實也熱愛科學,而且亦有不少人從事科學研究,本書作者就是其中之一。他除瞭是香港電颱《五夜講場——真係好科學》節目主持,也經常接受不同電颱、電視或報章雜誌訪問。

  全書彩色印刷,配以圖片和相片,閱讀起來輕鬆有趣,也更「貼地」。

  本書除瞭令讀者瞭解到如何成為一名科學傢,以及科學傢究竟做什麼外,科學審查和「犯罪」行為都十分值得各人反思,尤其在「偽科學」充斥的年代,我們更要學習以科學傢的理性角度去思考和判斷,尋找事實真相。

 
《暗流湧動:宇宙深處的秘密》 捲首語:在寂靜中聆聽星辰的迴響 宇宙,一片無垠的畫布,其上點綴著億萬光年外的奇跡與謎團。我們仰望夜空,試圖破譯那些古老的光芒所攜帶的信息。本書並非一本循規蹈矩的天體物理學教材,它是一場深入宇宙肌理的探險,一次對那些最令人心馳神往的未解之謎的哲學追問與科學求索。我們將暫時放下對日常引力的依賴,潛入時空的褶皺,去觸碰那些定義瞭存在邊界的極限現象。 第一章:時空的幾何與引力的漣漪 時空,不再是牛頓經典物理學中那個被動的舞颱,而是由物質和能量塑形的動態實體。本章聚焦於愛因斯坦的廣義相對論如何徹底顛覆瞭我們對引力的認知。 1.1 彎麯的航道:引力場中的測地綫 我們將詳細探討,為什麼行星圍繞恒星鏇轉,並非因為一股神秘的“拉力”,而是它們遵循著時空幾何構成的最短路徑——測地綫。我們追溯愛因斯坦場方程的數學美感,解析其如何精確描述物質如何扭麯時空結構。重點分析光綫在強引力場中的偏摺效應,如著名的愛丁頓實驗,以及它在現代引力透鏡技術中的應用。 1.2 穿越寂靜的漣漪:引力波的探測革命 引力波,時空本身的波動,是宇宙中最劇烈的事件留下的迴響。本章將深入介紹LIGO和Virgo等地麵乾涉儀的精妙設計原理,解釋它們如何捕捉到兩個黑洞或中子星並閤時産生的微弱時空漣漪。我們不僅迴顧首次探測事件GW150914的裏程碑意義,更展望未來LISA等空間探測器將如何揭示超大質量黑洞的閤並史,以及對早期宇宙信息的捕獲潛力。 1.3 奇點的前奏:黑洞的結構與分類 黑洞,時空被無限壓縮的終極邊界。我們將剖析史瓦西半徑、事件視界和奇點這三個核心概念。討論不同類型的黑洞:恒星級黑洞、中等質量黑洞,以及位於星係中心的超大質量黑洞。特彆關注信息悖論——落入黑洞的物質信息是否真的永遠丟失瞭?霍金輻射的理論意義及其對量子引力理論的挑戰。 第二章:宇宙的生命周期:從暴脹到暗能量主導 宇宙的演化史是一部宏大敘事,充滿瞭爆發性的增長和持續的冷卻。本章將帶領讀者追溯宇宙的起源,並探討當前驅動其加速膨脹的神秘力量。 2.1 創世之初的瞬間:暴脹理論的構建 宇宙大爆炸理論麵臨“視界問題”和“平坦性問題”時,暴脹理論應運而生。我們詳細考察暴脹時期,宇宙在極短時間內經曆的指數級膨脹,如何解釋瞭宇宙微波背景輻射(CMB)的均勻性與各嚮同性。探討暴脹的驅動機製,以及暴脹遺留下的原始量子漲落如何成為後來星係形成的“種子”。 2.2 宇宙微波背景:宇宙的“嬰兒照片” CMB是宇宙誕生約38萬年後,光子首次自由傳播的快照。本章將解讀WMAP和普朗剋衛星提供的CMB數據圖譜。解析圖中細微的溫度波動(各嚮異性)的物理含義,它們提供瞭關於宇宙的年齡、麯率和早期物質密度的關鍵參數。介紹CMB中的“極化”信息,即E模和B模,後者被認為是引力波直接留下的印記。 2.3 隱形的骨架:暗物質的蹤跡 引力效應遠遠超過可見物質所能解釋的範圍,暗物質構成瞭宇宙物質密度的絕大部分。我們審視支持暗物質存在的關鍵證據:星係鏇轉麯綫、星係團的運動、引力透鏡效應以及宇宙大尺度結構形成的模擬結果。討論目前主流的候選者,如WIMPs(弱相互作用大質量粒子)和軸子,以及地下和太空探測實驗的最新進展與睏境。 2.4 宇宙加速器的謎團:暗能量的迴歸 在近一個世紀的預期中,宇宙膨脹應因引力而減速,但觀測顯示它正在加速。暗能量,一種具有負壓力的神秘能量形式,正在主導宇宙的命運。本章探討宇宙學常數(真空能)模型,以及更具動態性的替代理論,如五維場(quintessence)。分析SNIa(Ia型超新星)觀測如何精確測量瞭宇宙的加速曆史,以及未來任務(如歐幾裏得空間望遠鏡)將如何約束暗能量的性質。 第三章:極端天體的物理學:超越常規的物質狀態 恒星的死亡並非終結,而是通往宇宙中最奇異物體的門戶。本章聚焦於那些在極端密度、溫度和磁場下運行的天體現象。 3.1 中子星的物質工廠:超高密度下的物理學 中子星,是恒星坍縮後的殘骸,密度驚人,一茶匙物質重達數十億噸。我們將探索中子星的內部結構:從堅硬的“核殼”到內部的超流體和誇剋物質區域。討論脈衝星作為宇宙中最精確的時鍾,如何被用於測試廣義相對論,以及它們雙星係統中對引力波的獨特貢獻。 3.2 活躍的宇宙引擎:活動星係核(AGN)與吸積盤 在許多星係的中心,潛伏著超大質量黑洞,它們吞噬周圍的氣體和塵埃,釋放齣宇宙中最強大的輻射。本章解析吸積盤的物理過程,從光子的産生到噴流的形成。分類討論不同的AGN類型(如類星體、射電星係),以及這些能量輸齣如何影響宿主星係的演化——“恒星形成反饋”機製。 3.3 伽馬射綫暴(GRB):宇宙中最亮的光 GRB是宇宙中瞬間釋放齣最多能量的事件,持續時間從毫秒到數分鍾不等。我們將探究兩種主要的GRB起源模型:長暴源於大質量恒星的塌縮(超新星伴隨),短暴則被認為是中子星或黑洞的並閤事件。討論這些高能光子如何穿透星際介質,以及它們在宇宙學探針中的潛在用途。 第四章:理論的邊緣與未知的疆域 科學的邊界正是最激動人心的前沿。本章將探討那些尚處於數學推導和實驗驗證初期的前沿物理概念。 4.1 量子場論與引力的交匯點 在黑洞視界或大爆炸的極早期,廣義相對論和量子力學必須統一。我們將簡要介紹超弦理論和圈量子引力等試圖實現這一目標的框架。探討這些理論對額外維度或時空“量子化”的預測,以及它們如何可能提供對信息悖論的新解答。 4.2 探索係外行星的生命跡象 天體物理學的終極問題之一是“我們在宇宙中是孤獨的嗎?”本章關注係外行星的發現技術(淩日法、視嚮速度法等)和對宜居帶的定義。深入討論大氣光譜學如何識彆生物標記物(如氧氣、甲烷),並評估當前對“超級地球”和“類地行星”的探測結果對費米悖論的潛在影響。 4.3 宇宙學的未來:多重宇宙的推測 如果我們的宇宙並非唯一,那麼其他宇宙會是什麼樣的?本章探討源自暴脹理論或弦論景觀(String Landscape)的多重宇宙模型。討論如何從理論上區分可觀測的(“泡泡宇宙”碰撞)和完全不可觀測的宇宙結構,並反思這種理論對科學可證僞性的哲學挑戰。 結語:無盡的探索 本書旨在展示天體物理學既是一門精確的測量科學,也是一門富有想象力的藝術。我們所知越多,未知的深淵便顯得越發浩瀚。星辰的光芒是曆史的饋贈,而理解它們,就是我們對自身在時空坐標係中位置的深刻理解。這場對宇宙本質的探索,遠未到達終點。

著者信息

作者簡介    

餘海峯


  天體物理學傢,工作包括科研、教學和科學普及。

  獅子仔Simba的爸爸,天體物理學傢。德國馬剋斯.普朗剋地外物理研究所天體物理學博士,瑞典皇傢理工學院博士後研究員,香港大學理學院助理講師。香港電颱《五夜講場——真係好科學》節目主持,《立場新聞》、星匯點、Big Bang Academy科學顧問,颱灣物理學會《物理雙月刊》前副總編輯。曾齣版的科學普及著作:《星海璿璣》、《宙》、《宇》、《David博士21個宇宙大探索》。



 

圖書目錄

代序 陳惠玉教授
代序 許宗宇教授
自序 何敏輝

第一章:我的職業是科學傢
科學傢的「存在感」
科學傢隨時變間諜?
怎樣纔稱得上是「科學傢」?
德國小鎮上的科研重地
科技≠科學
在香港做科學傢隻是夢想嗎?
 
第二章:在歐洲開展科學傢之路
不懂德文的我到瞭德國讀博士
唯一「尊重」老師的學生
亦師亦友的伯樂
博士後遇到的問題
踏上北歐土地
重迴德國

第三章:如何成為科學傢
探索大自然需要好奇心
費曼兒時的探索小故事
科學傢要具備天賦嗎?
「可證偽性」的科學概念
科學傢須具備數學能力和統計學知識
科學就是對大自然做的統計
統計齣希格斯粒子
親訪大型強子對撞機

第四章:我的高能量天體物理學研究之路
有天分,也要有基礎
一本書,改變我的一生
學習「如何學習」
讀博士也要講機遇
否極泰來的博士生學位
從複製和嘗試中找到研究方嚮
 
第五章:盲眼的科學
科學界的「犯罪」
學術期刊講心也講金?
同儕審查論文流程
「盲眼」的審查
愛因斯坦的憤怒?!
造假的代價
 
第六章:好科學.壞科學
見證人類首次直接探測到重力波
廣義相對論的最後預言
黑洞會發光嗎?
論文的爭議,「誠實」VS「吸引眼球」
金星上的磷化氫分子
科學傢的責任
 
第七章:真科學.偽科學
北歐冰天雪地裡犯的錯
虛無假說
化約的藝術
不需要那個假設
奧坎剃刀
天外來客
 
第八章:研究伽瑪射線暴的輻射機製
窮小子成為天體物理學之父
伽瑪射線暴和超新星爆發
能毀天滅地的伽瑪射線暴
研究伽瑪射線暴的伽瑪射線光譜
證明自己是錯的

第九章:科學普及物理喵
進入星匯點,開始科普工作
從香港飛到慕尼黑的邀請
竟然當上副總編輯?!
進入大氣電波
再寫科普書
真係好科學?
我想科學普及

後記:科學探索路上帶給我的人和事
擁有一座城堡的物理學會
五角大廈
的士驚魂記
好好享受科學探索的經歷

圖書序言

  • ISBN:9789888484836
  • 規格:平裝 / 200頁 / 15 x 21 x 1 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 齣版地:香港

圖書試讀

用戶評價

评分

這本書的潛在影響力,我覺得可能在於它對年輕一代科學興趣的啟發。在這個大傢都追求速成和即時滿足的時代,科學探索往往需要極大的耐心和長期的投入。如果這本書能用它獨特的、親民的筆觸,成功地「圈粉」瞭一批原本對科學抱持距離感的年輕人,讓他們意識到,原來搞懂宇宙的運作原理,並不一定需要天賦異稟的數學細胞,更需要的是一顆充滿好奇的心和清晰的邏輯思考,那可謂功德無量。我希望書中的觀點能帶有一種鼓勵性,去打破那種「科學傢都很遙不可及」的刻闆印象。如果內容能夠展現齣,即使是最頂尖的科學傢,在麵對宇宙的浩瀚時,也會有迷惑、也會有驚嘆,這種真誠的分享,會讓讀者感到自己與知識的距離更近瞭。總之,它不該隻是一本傳授知識的工具書,而應該是一把引領心靈飛嚮星辰大海的鑰匙。

评分

我對這本《宇 - 這個天體物理學傢不離地》的期待,主要集中在它的敘事風格上。通常,談論黑洞、暗物質這些主題,很容易淪為學術報告的轉述,變成一串串冰冷的數據和理論推演。但如果作者真的能做到「不離地」,我希望它能像是一個經驗豐富的長輩,坐在茶幾邊,泡一壺好茶,用他一輩子的觀察和體悟,把宇宙運行的規律,用最生活化的語言娓娓道來。想像一下,如果他能把廣義相對論的彎麯時空,比喻成傢裡那張被重物壓凹的床墊,讓你看得懂,摸得著,那種頓悟感絕對比死記硬背公式來得震撼人心。我特別想知道,他會怎麼處理那些跨學科的知識點,比如,當他談到恆星的誕生與死亡時,會不會連結到我們地球上元素的循環?如果能把宇宙的尺度感,巧妙地拉迴到我們日常的感知範圍內,讓讀者在每一次仰望星空時,都能多一分敬畏和理解,那這本書的價值就遠遠超過瞭一般的知識傳播,而昇華成一種生命哲學的啟發瞭。

评分

從行文結構來看,我猜這本書的編排一定是很講究的。這種題目,如果隻是單純按照時間軸或發現順序來寫,很容易讀者讀到一半就失去耐心。我期待它能採用一種更像「主題探索」的結構。或許開篇會從一個大傢都知道的疑問開始,比如說「為什麼天空是藍的,而宇宙是黑的?」然後,作者就順著這個線索,層層遞進地拆解到光子的特性、大氣散射,最後引申到宇宙微波背景輻射。這種由淺入深,不斷拋齣新問題又提供新視角的寫作手法,最能抓住讀者不斷翻頁的慾望。而且,如果作者真有「不離地」的本事,我期望書中能穿插一些他自己身為「天體物理學傢」的田野考察或觀測日常,那種親身經歷的細節描述,會讓理論更具重量感和人情味。畢竟,理論再美,沒有實際操作的印證,總少瞭點說服力,有實體的描繪,纔能讓抽象的知識變得有血有肉。

评分

這本書的封麵設計,說真的,很有意思。那種深邃的藍色調,配上抽象的光影線條,讓人一眼看過去,腦袋裡就會自動浮現齣星空、宇宙的意象,但又帶著一點點哲學思辨的味道,不像一般科普書那麼死闆。我猜作者在選圖上一定花瞭不少心思,畢竟「宇」這個字本身就帶有廣袤無邊的感覺,能把這種宏大的概念用視覺化語言呈現齣來,蠻厲害的。而且書名副標題的那個「不離地」,對我這種平時對天文物理有點興趣,但又怕被一堆複雜公式嚇跑的讀者來說,簡直是救星。它暗示瞭內容雖然談天體物理,但切入點會非常貼近生活,或者說,是用一種非常接地氣的方式來解釋那些高深莫測的理論。我還沒翻開內文,單憑這封麵和書名,就已經可以預期這是一本會讓人願意拿起、並且會想一直讀下去的書瞭,畢竟在這個資訊爆炸的時代,一本好的科普書,能抓住讀者的目光,讓他們願意停下來思考,就已經成功瞭一半。期待它能用一種優雅又親切的方式,帶領我們探索宇宙的奧秘,而不是一頭栽進去變成公式地獄。

评分

關於這本書的後續討論價值,這也是我很關注的一點。一本真正好的科普讀物,不應該讀完就束之高閣,它應該能成為朋友間、傢庭聚會時的談資。我猜測,作者在書中一定會觸及一些當前科學界仍在爭論的前沿議題,例如暗能量的本質、多重宇宙的可能性,或者對地外生命的樂觀或保守的態度。這些話題,如果能被作者用一種既尊重科學證據,又不失個人見解的方式呈現齣來,那麼讀者在闔上書本後,會自然而然地產生進一步的查證和討論的衝動。我甚至期待書裡能提供一些延伸閱讀的資源,引導讀者從「不離地」的入門體驗,逐步走嚮更深入的學術殿堂。一本好的書,它扮演的角色,是啟動讀者終身學習習慣的火種,如果它能成功地在讀者心中埋下對宇宙永恆的好奇種子,那麼這本《宇》就達到瞭它最高的文學與教育價值。

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