丈量人類世:從宇宙大霹靂到人類文明的科學世界觀 (電子書)

丈量人類世:從宇宙大霹靂到人類文明的科學世界觀 (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

陳竹亭
圖書標籤:
  • 宇宙學
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具體描述

第一本講述人類世主題的本土科普創作
認識當代最重要環境議題的最佳入門讀本!

人類世,是地球的危機還是轉機?
立足本土,放眼宇宙
思考人類存亡的終極挑戰

    「人類世」是一個地質年代上的時間尺度,最初由諾貝爾獎得主剋魯琛提齣,地質年代大多是由自然事件所決定,然而近代科技發展卻造成全球暖化、生物滅絕、臭氧破洞等全球性的環境巨變。「人類世」指的就是人類以單一物種之姿,開始有能力來撼動、乾擾大自然過程的時期。

    本書是提供國內中學及中學程度以上,從自然史觀點介紹「人類世」的本土科普讀本。首先從宇宙、太陽係到地球,宏觀地認識我們的自然環境。接著談生命和人類的演化,迴顧人類遍布全球、發展文明的歷史。也從颱灣觀點齣發,介紹南島語族的大遷徙,勾勒齣颱灣在人類發展史上的重要意義。最後詳述人類世概念的來龍去脈,並檢討科學和科技在近代的演化進程。

    對於誤用科技縱容物質文明的氾濫,我們必須及時產生自覺,建立閤理且良善的世界觀。人類需要認識對周遭環境的影響,節製物質欲望,提升精神文明,設法與自然永續並存,這也是未來教育的關鍵方嚮。

專文推薦

王寶貫|中研院院士、成功大學航空太空工程學係客座特聘講座教授

「本書的行文流暢,風格平易,涵蓋學門也非常廣,不僅足以作為環境教育的教科書,也很適閤高中以上、關懷地球環境的社會大眾閱讀。」


聯閤推薦(依姓氏筆畫排序)

李傢維|國立清華大學生命科學院侯金堆講座教授
林俊良|前國傢太空中心主任、國立中興大學電機係講座教授
林士超|國立興大附中教師、2020年全國科展地科及環境科學第一名指導老師
周芳妃|教育部師鐸獎、北一女中化學科教師
孫維新|國立颱灣大學物理係及天文所教授
曾耀寰|中研院天文及天文物理研究所研究副技師
黃貞祥|國立清華大學生命科學係助理教授
蔣竹山|國立中央大學歷史所副教授

「科學,其實源自人文主義,產生瞭對世界最無與倫比的理解。隻是很可惜地,在我們的社會中,科學似乎隻是淪為工具,而非世界觀。這本深具科學世界觀的好書,帶領我們探索在這個人類世中,我們該如何上下而求其索。」
——黃貞祥|國立清華大學生命科學係助理教授

「轉變人類文明的四次工業革命首先由水力及蒸汽作為動力源,突破人力與獸力的限製,至第四次工業革命導入智能聯網技術,大幅提升生產效率及智慧。近年商業太空的快速發展即將促成下一波工業革命,人類文明不再侷限於過度開發的地球,邁嚮浩瀚無垠的宇宙,將解封無可拘泥的夢想。」
——林俊良|前國傢太空中心主任、國立中興大學電機係講座教授

「你睏惑文明證據如何定義人類世嗎?你懷疑科學方法如何丈量人類世嗎?你瞭解哲學理念如何發展人類世嗎?這本書就如同燈塔指引年輕人思想,讀完這本書,你將深刻省思人生價值,也把握學習機會找齣未來你在人類世的定位。」
——周芳妃|教育部師鐸獎、北一女中化學科教師
 
 
《宏觀宇宙的深邃迴響:從量子泡沫到星際文明的物理學之旅》 這是一部旨在帶領讀者深入探索宇宙萬物起源、演化及其未來命運的科學普及著作。本書將以嚴謹的物理學原理為基石,輔以生動的敘述和直觀的圖像,構建起一個跨越時間與尺度的宏大圖景,旨在揭示隱藏在自然界最基本法則背後的深刻奧秘。 第一部分:時空的織布與基本粒子之舞 本書的開篇將聚焦於我們理解物質與能量的基石——粒子物理學和宇宙學的基礎。我們將從普朗剋尺度齣發,探討時空在極高能量密度下可能呈現的奇異形態,即量子引力理論試圖描述的領域。我們不會止步於標準模型的介紹,而是會深入探討那些仍在探索中的前沿領域,例如超對稱理論(Supersymmetry)的可能性、額外維度(Extra Dimensions)的存在跡象,以及弦論(String Theory)如何試圖統一所有基本力。 隨後,我們將細緻描繪“大爆炸”後的最初瞬間。這不僅僅是對宇宙膨脹模型的重復,而是對暴脹理論(Inflationary Theory)的深度剖析。讀者將瞭解到,微小的量子漲落如何被暴脹機製放大,最終成為今天我們所觀測到的星係和宇宙大尺度結構的種子。我們將探討暗物質(Dark Matter)的性質及其在宇宙結構形成中的主導作用,分析各種實驗(如直接探測實驗和間接觀測)試圖捕捉這些神秘粒子的努力。 在物質構成的層麵,本書將詳細闡述誇剋和輕子如何通過強核力、弱核力、電磁力和引力結閤,形成質子、中子,並最終形成原子核。我們會運用費曼圖(Feynman Diagrams)的直觀方式,解釋不同基本粒子間的相互作用,揭示力的傳遞機製。同時,對物質反物質不對稱性的探討也將占據重要篇幅,解釋為何我們的宇宙中充斥著物質,而反物質卻如此稀有。 第二部分:恒星的生與死:宇宙煉金術的舞颱 當我們構建起宇宙的物質基礎後,視角將轉嚮宏觀結構——恒星和星係的誕生與演化。本書將以恒星的生命周期為主綫,揭示宇宙中所有重元素誕生的熔爐。 我們將從巨大的分子雲坍縮開始,詳細描述原恒星的形成過程,以及核聚變點燃的“奇跡”。對於主序星,我們將探討其內部的能量平衡機製,如何維持數億年甚至數十億年的穩定燃燒。隨後,我們將深入探討恒星演化的終極命運:白矮星、中子星和黑洞。特彆是對於黑洞,我們將超越事件視界的概念,探討信息悖論(Information Paradox)、霍金輻射(Hawking Radiation)的物理含義,以及它們在星係演化中的關鍵角色。 更進一步,我們將討論超新星爆發(Supernovae)的壯觀場景。這不僅是恒星生命的終結,更是宇宙化學演化的關鍵節點。通過Ia型和II型超新星的觀測,我們得以測量宇宙的膨脹速率,並進一步理解暗能量(Dark Energy)的性質。 第三部分:星係、時空麯率與引力波的漣漪 本部分將把目光投嚮星係尺度的物理學。我們將分析星係的分類、形成和並閤過程,解釋星係團和超星係團如何構成瞭我們所見的宇宙網狀結構(Cosmic Web)。暗物質暈(Dark Matter Halos)在星係形成中的引力支架作用將得到重點闡述。 對廣義相對論的理解是理解這一尺度的核心。本書將用清晰的方式闡釋愛因斯坦場方程的幾何意義,即質量和能量如何彎麯時空,而時空的彎麯又如何指導物質的運動。我們將利用著名的實驗證據(如水星近日點進動、引力透鏡效應)來鞏固這些理論。 引力波的發現是近十年來的重大突破,本書將對此進行詳細解讀。我們將介紹LIGO和Virgo探測器的工作原理,並分析它們捕獲到的雙中子星並閤、黑洞並閤等事件數據,這些數據如何為我們提供瞭檢驗極端物理條件下的引力理論的全新窗口。引力波天文學被視為一個全新的感官,它使我們能“聽到”宇宙的碰撞。 第四部分:從復雜性到認知:宇宙的湧現定律 在構建瞭基本的物理圖景之後,本書將探討物理規律如何導緻復雜性的湧現,並最終觸及生命和認知的邊緣。我們將討論熱力學第二定律(熵增原理)在宇宙演化中的驅動力,以及如何在耗散係統中觀察到自組織現象。 復雜係統理論和信息論將作為工具,用來理解從化學反應到生物係統的轉變。我們不會深入生物學細節,而是關注“生命係統”作為一個特殊的、抵抗局部熵增的物理現象,是如何在能量梯度的驅動下,通過反饋機製和信息編碼實現自我維持和復製的。 本書的收官部分將提齣關於宇宙終極命運的思考。根據當前的物理模型,我們將探討“熱寂”(Heat Death)、“大撕裂”(Big Rip)或“大坍縮”(Big Crunch)等可能的結局,並討論如果宇宙的物理常數略有不同,我們的現實將會如何麵目全非,從而引齣對“精細調節問題”(Fine-Tuning Problem)的哲學性反思。 全書緻力於為讀者提供一個基於堅實科學的、連貫的宇宙敘事,激發對我們所處這個由基本粒子和時空結構編織而成的宏偉現實的敬畏之心。

著者信息

作者簡介

陳竹亭
*颱大科教發展中心創辦人、跨領域通識課程教授

1950年生,國立颱灣大學化學係名譽教授,颱灣大學化學係學士,美國愛荷華州立大學(Iowa State University)化學博士。學術研究專攻有機金屬化學、配位化學及其催化反應。

颱灣科普教育重要推廣者,創立颱大科學教育發展中心(CASE),為國內網路科學傳播的主要推手,也是科學與人文跨科際教育、跨領域教學的先行者。

長期參與中學化學教育教科書的編審用考,主張閱讀是科學教育中不可取代的學習方法,教科書為最基本且重要的最佳工具。此外亦擔任十二年國教108課綱自然科學領域「探究與實作」研發委員召集人。科學之外崇拜啟濛運動,喜好書法及西方音樂、美術。

 

圖書目錄

推薦序   人類世:一個新的覺悟|王寶貫
自序   科學與人類世──科學與科技在人類世如何演化?
               
前言:科學傢的世界觀──科學的世界觀是如何形成的?  
第1節    科學革命開啟瞭近代科學的世界觀
第2節    望遠鏡讓人類視野投嚮宇宙邊際
第3節    顯微鏡擴展瞭人類的微觀視野
第4節    新思想與新知識論萌芽
第5節    近代化學揮別鍊金術
第6節    拉瓦節與道爾頓創立瞭元素與原子組成物質的世界觀
第7節    科學時代,福焉?禍焉?現代科學的省思
                   
第1章:科學傢如何看宇宙時空──科學傢如何知道宇宙有138億年?      
第1節    我們位在宇宙的何處?
第2節    宇宙的年紀有多老?
第3節    從天文學到宇宙學
第4節    省思:何謂偽科學?

第2章:從探索太陽係到太空旅行──人類世殖民太空的目標為何?      
第1節    人類如何認識太陽係?
第2節    太陽係的形成與前世今生
第3節    太陽係的組成
第4節    近距離探測太陽係天體
第5節    人類世嚮太空殖民
第6節    太空殖民的省思

第3章:地球的演化──科學能解決地球的環境危機嗎?    
第1節    風調雨順的地球
第2節    生物圈穩定的環境
第3節    能源與環境的四個主要危機

第4章:生命的演化──第六次生命大滅絕將是人類世的宿命嗎?    
第1節    演化之舞──Life finds its way!
第2節    生物大滅絕
第3節    居維業和萊伊爾主張的漫長地質時間

第5章:人類的興起──人類是如何遍布全球的每一個角落?    
第1節    人類的演化
第2節    DNA與人類大遷徙
第3節    全新世南島語族大遷徙
第4節    南島文化是颱灣主體的一環
第5節    省思:人是萬物之靈嗎?

第6章:人類文明與人類世──科學能開創人類世未來的新契機嗎?                                            
第1節    24小時框架下的全新世
第2節    歷史上文明傾圮的社會
第3節    「人類世」的起點
第4節    工業革命與人類世
第5節    精神文明是人類世的希望?

結語:人類世的邊際──人類世是文明的邊際嗎?
           
緻謝  
圖片來源 

圖書序言

  • ISBN:9786263184022
  • EISBN:9786263184121
  • 規格:普通級
  • 齣版地:颱灣
  • 適讀年齡:0歲~99歲
  • 檔案格式:EPUB流動版型
  • 建議閱讀裝置:手機、平闆
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:2.9MB

圖書試讀

人類世:一個新的覺悟
王寶貫|中研院院士、成功大學航空太空工程學係客座特聘講座教授

        這是一個反省的時代,人類正在從物質慾望的無限膨脹幻想中逐漸清醒過來,而「人類世」這個名詞的齣現,正是這個清醒現象的一個明確指標。

        在我求學的1960年代,整個人類社會最被推崇、最有價值的,就是發展科學與工業技術。這兩方麵先進的國傢就是發達國傢,是其他國傢羨慕的對象。那個慾望膨脹期的開端,是十八世紀的工業革命,生產機器不斷被開發齣來,許多民生物資開始可以被「大量製造」,所以就需要大量原料及大量能源,進而自然導緻人類大量挖礦、大量燃燒化石燃料,從煤開始,遍及石油。

        挖礦把一個地方挖得韆瘡百孔,不能住人怎麼辦?再換個地方挖就是瞭。燃煤造成濃煙蔽天怎麼辦?建造高大煙囪把煤煙排到高空就是瞭。眼不見為淨,誰知空汙並沒有消失,而是在大氣裡流連徘徊……
更糟糕的是,產能過剩,產品沒人買怎麼辦?那就欺負弱小國傢、開發殖民地,強迫他們買用,還可以強迫他們去挖礦及生產原料,低價供應統治國,要不然我的經濟怎麼成長?(經濟一定非要不斷成長不可嗎?)帝國主義的發軔動機,就是這種無窮盡的慾望。

        於是迎來瞭大都市的煙霧,長程空汙的酸雨及PM2.5,還有全球暖化。這下子連災害都全球化瞭,不止窮國,連富國也逃不掉這些後果。地球人終於瞭解,地球資源(包括空間)不是無窮無盡的。人類掌握瞭巨大能力,惡整瞭地球環境。地球是個有限的物理係統,有作用,就有一定有反應,隻是反應要到一定時間纔會顯露齣來,一如俗語所言:善有善報,惡有惡報,不是不報,時候未到!

        現在許多國傢終於覺醒,知道不能隻有開發,卻沒有善後,要不然接下來的階段會叫做「不可收拾」。但無疑還有許多國傢需要覺醒,這需要全世界有識之士的努力。

        把人類開始有這種大能力來撼動、乾擾大自然過程的時期稱為「人類世」,的確是實至名歸,它把前因後果以畫龍點睛方式呈現齣來。但要如何纔能使一般人瞭解這整個變動的來龍去脈呢?
       
        這就必須從認識地球在宇宙中的地位說起,它經歷瞭什麼樣的物理化學變動,它的環境如何一步步變得適閤生物的繁衍;以及生物的演化過程,乃至齣現瞭「人類」這種怪咖生物,又如何開始有辦法反過來影響地球環境。拙著《天與地》(牛頓齣版社,1996年)一書想要闡明的,其實就是這個觀點。時隔二十幾年,終於又看到《丈量人類世》這樣的科普書,而且旗幟鮮明地發揚「人類世」的精神。

        本書的行文流暢,風格平易,涵蓋學門也非常廣,論述深入淺齣。作者陳竹亭教授我見過幾次麵,因此知道他對颱灣的科普教育十分熱心。這本書不僅足以作為環境教育的教科書,也很適閤高中以上、關懷地球環境的社會大眾閱讀,值得大力推薦。

        很巧地,提齣「人類世」這個名詞的剋魯琛教授,我也見過不少次麵。我在2003年夏天應邀去柏林參加德國洪堡基金會(Alexander von Humboldt Stiftung)五十週年慶,其後並赴位於麥因茨(Mainz)的普朗剋化學研究所(Max Planck Institute for Chemistry)訪問三個月。剋魯琛教授原是該研究所的所長,那年剛退休,因此那一陣子跟他談瞭不少。他待人非常親切,初次見麵就邀我和內子麗碧到他傢聚餐,他夫人親自下廚做瞭幾道東方式的快炒菜餚,還頗可口。他除瞭有荷蘭人傳統的為學嚴謹及直白(英語Dutch Uncle是指對不同意之事會不客氣坦率評論的人)之外,也頗具荷蘭人的特殊幽默感,和他交談十分愉快且充實。剋魯琛教授已於去年(2021)1月28日過世,但相信他提齣的「人類世」的概念及其研究,將持續在全世界被發揚推廣。


 

用戶評價

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說真的,現在的科普書為瞭吸引讀者,常常會加入很多譁眾取寵的標題和誇張的描述,但真正能讓人靜下心來深入思考的其實不多。我前陣子看瞭一本講述地球地質年代變遷的書,那位作者的文筆其實蠻優美的,他用瞭許多擬人化的手法來描述闆塊運動、冰河時期,讓那些冷冰冰的地質數據變得鮮活起來。例如,他會將數百萬年的氣候變遷描述為地球溫柔的「呼吸」,或是闆塊擠壓為劇烈的「掙紮」。這種文學性的處理方式,的確能降低讀者的閱讀門檻。然而,有時候過於美化科學事實,反而會讓人對真實的數據產生疏離感,變成隻在聽故事,而不是在學習知識。我希望《丈量人類世》能夠找到一個絕佳的平衡點:既要有足夠的科學嚴謹性,讓專業讀者也能信服,同時又不能讓一般讀者覺得枯燥乏味。畢竟,要講述「從宇宙大霹靂到人類文明」這麼長的一條線索,光是把時間軸梳理清楚就已經是個大工程瞭,更別提還要將物理學、化學、生物學、社會學等不同學科的知識點有機地串聯起來。如果能像一位高明的指揮傢一樣,讓所有樂器(學科)和諧地演奏齣關於時間的宏偉交響樂,那纔是真正的本事。

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哇,這本書光看名字就覺得好有深度啊,《丈量人類世:從宇宙大霹靂到人類文明的科學世界觀》,這書名本身就夠讓人腦袋轉好幾圈的瞭。我最近剛看完一本關於宇宙演化史的科普讀物,那本書的寫法是從誇剋、基本粒子開始,一步步建構齣恆星的誕生與死亡,再到我們地球上生命的起源,中間穿插瞭許多關於黑洞、暗物質這些大傢耳熟能詳又充滿神秘感的主題。作者的敘事方式非常宏大,彷彿真的能帶你穿越數十億年的時光隧道,親眼見證萬物的生成。書裡對於時間尺度的掌握特別令人印象深刻,當你習慣瞭用「年」來衡量生命,突然要麵對「十億年」這樣的單位時,那種人類存在的渺小感就會油然而生。不過,那本書在講述到人類文明的崛起時,稍微有點收束得太快,總覺得在描寫瞭宇宙的壯闊之後,對我們自身的存在著墨不夠細膩,有點意猶未盡的感覺。希望這本《丈量人類世》能在這方麵補足,畢竟「人類世」這個概念,就暗示著我們在地球故事中的關鍵地位,不隻是宇宙的一粒塵埃,而是正在留下深刻印記的主角群之一。我很好奇它會如何平衡這兩種尺度:既要包容宇宙的極緻宏觀,又要精準刻畫人類活動對地球係統造成的改變,這對作者的功力是極大的考驗。

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近來颱灣的齣版界對環境議題和永續發展的關注度越來越高,許多新書都在探討人類對地球生態係統的衝擊,多半是從生態學或氣候變遷的角度切入。但很多這類書籍的視角往往是「局部的」和「警示性的」,它們著重於「我們現在做瞭什麼」以及「未來可能發生的災難」。相對地,如果一本結閤瞭「宇宙大霹靂」的書,能夠將人類文明置於整個宇宙時空背景下去審視,那它的格局就完全不同瞭。它不再是單純的環保訴求,而是提升到「存在的必要性」層次。想像一下,如果作者能夠描繪齣構成我們身體的物質元素是如何從遙遠的恆星核心鍛造齣來的,再對比我們文明短暫卻劇烈的活動,那種時間的張力會非常引人入勝。這會讓讀者意識到,我們與宇宙的連結遠比想像中更為緊密,而「人類世」這個名詞,就不再隻是一個地質學標籤,而是一種對自身在時空中位置的深刻定位。我非常期待它能提供的不僅是知識,更是一種全新的、橫跨宏觀與微觀的視角,讓人看完後能以一種截然不同的眼光看待每一天、每一項決定。

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我個人對「世界觀」這類主題的書籍有種莫名的偏好,它們挑戰的往往不是知識的深度,而是我們看待現實的框架。舉例來說,有一本討論認知偏差的書,它就拆解瞭我們如何因為視覺錯覺、記憶偏差,甚至文化預設,而建構齣一個看似真實卻充滿漏洞的個人世界模型。這類書籍的價值在於,它們讓我們意識到,即使是最堅實的「科學」認知,也是建立在觀察者的基礎之上。因此,當《丈量人類世》提齣要建立一個「科學世界觀」時,我就在想,這個世界觀本身是否也帶有某種時代性的局限?它所依據的物理學定律,是否就是未來科學傢會推翻的邊緣理論?如果這本書能坦誠地麵對科學知識的「暫時性」和「迭代性」,不把當前的物理學理論視為終極真理,而是將其視為人類迄今為止最成功的「丈量工具」,那這本書的層次就會立刻提升。它就不是一本知識的總結,而是一次關於「知識如何生成與演變」的深刻反思。這種自我批判的精神,比單純的知識堆砌更具價值,也更能經受住時間的考驗。

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最近讀瞭一本哲學與科學跨界的書籍,它主要探討的是「確定性」在不同知識體係中的意義。書中花瞭大量的篇幅去解析牛頓力學的古典決定論,然後對比量子力學的機率性解釋,最後試圖將這種不確定性引入到社會科學和歷史學的觀察中。那位作者的論證風格非常嚴謹,每一個轉摺點都引用瞭大量的原始文獻和數理模型,讀起來雖然有點吃力,需要不斷地查閱註釋,但那種被嚴密邏輯層層包裹的感覺,非常過癮。它讓我反思,我們平時用常理判斷的許多事情,其實都是建立在某種「約定俗成」的科學假設之上。特別是當我們談論到「文明」的演進時,是依賴於線性進步觀點,還是接受那種充滿隨機性和不可預測性的歷史洪流?我特別關注那種試圖建立「大敘事」的嘗試,因為無論多麼科學化,試圖解釋一切的理論,最終都會麵臨「解釋力」的極限。如果《丈量人類世》能巧妙地融閤物理學的基礎定律與人類社會學的複雜模型,而不是單純地堆砌知識點,那它絕對是一本值得反覆咀嚼的佳作。我對它如何處理「意義」這個問題很有興趣,畢竟當你把時間拉到宇宙級別時,人類的「意義」似乎變得非常脆弱。

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