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科学外史

《科学外史》(套装三册)系国内科学史学者江晓原为法国科学杂志《新发现》之中文版所撰写的专栏文章结集。本书为该系列first本,作者从历史上种种趣事入手,揭示科学之前世今生,将科学从人们盲目迷信和崇拜的神坛上请下来,还其应有面目。共分为“昨夜星辰”“千秋寂寞”“性命交关”“四大发明”“兵凶战危”“外星文明”“似真似幻”“科学政治”8个主题。

编辑推荐
适读人群 :1. 一般的科学文化爱好者。2.好奇心、求知心旺盛的青年学生群体。3.对科幻文学、电影感兴趣的年轻白领群体。
中国first个天文学史专业博士,国内科学史学者、跨界学术名人江晓原代表作——将科学从人们盲目崇拜的神坛上请下来,还其应有面目,注重科学、技术与社会、文化的关联与互动,以学术眼光分析逸闻趣事,阐述耳目一新之论点。

国内“新”科普著作佼佼者,“轻阅读”与“深思考”的完美结合,在“手倦抛书”式的休闲中揭开科学的重重面纱,颠覆“唯科学”神话——这是人人都可看懂的通俗科学史,也是好玩易读的科普故事小说,更是提倡人文精神、破除唯科学主义的现代科技反思录。 3册129 篇短文涵盖天文地理、宇宙太空、科技科幻,不仅细数科坛史上种种趣事,也考量科学与社会、科学与人类的关系:“的科学技术,已经是脱缰的野马,人们对于科学技术,早已不是担心它发展得太慢,而是担心它发展得太快,担心它会失控”。

“中国好书”系列,刘慈欣赞誉 “在有趣、新奇的知识背后一以贯之的是对科学和人性的严肃思考”——《科学外史》自出版后好评如潮,荣获中央电视台、中国图书评论协会“中国好书”,上海图书奖一等奖,年度中国影响力图书,科普类风云图书等多项荣誉。科幻作家刘慈欣、果壳网创始人姬十三等众多科坛名人倾情推荐。

精装版系列隆重问世,更臻美善,值得珍藏。图文细致修订,阅读体验excellent。

作者介绍
江晓原,上海交通大学讲席教授,科学史与科学文化研究院首任院长。1982年毕业于南京大学天文系天体物理专业,1988年毕业于中国科学院,中国first个天文学史专业博士。1994年中国科学院破格晋升教授。1999年在上海交通大学创建中国first个科学史系。已在国内外出版著作约百种,发表大量书评、影评及文化评论。学术思想在国内外受到高度评价并引起广泛反响,新华社曾三次为他播发通稿。

目录
自序
昨夜星辰
为什么孔子诞辰可以推算
天狼星颜色之谜: 中国古籍解除恒星演化理论的困扰
那颗彗星,它是哈雷彗星吗
《周髀算经》里那些惊人的学说
谁告诉了中国人寒暑五带的知识
三件奇物的复制问题
古代历法:科学为伪科学服务吗
望远镜及其在中国的早期谜案和遭遇
千秋寂寞
羊皮书上的一场科学史奇案
泰山北斗《至大论》(上)
泰山北斗《至大论》(下)
星占之王:从《四书》说起
他还是地理学的托勒密
一个改变了世界的历史伟人
伽利略的两本书:霍金都会搞错
开普勒:星占学与文学的交点
传记中的牛顿:从科学家到炼金术士
爱因斯坦:曾经的“民科”
霍金:老生常谈也能作出新贡献
《大设计》:一个科学之神的晚年站队
性命交关
中国一项真正的世界
取悦女性还是战胜女性
作为养身之道的房中术
“内丹”之谜:自然奥秘还是人间神话?
四大发明
重新评选中国的“四大发明”
司南:迄今为止只是一个传说
火药及其西传:究竟是谁将骑士阶层炸得粉碎
中韩印刷术发明权争夺战回顾(上)
中韩印刷术发明权争夺战回顾(下)
兵凶战危
钓鱼城:战争史诗中的技术
杀人武器背后的人道底线
为何航空母舰只剩了十分之一
萨哈罗夫和福明海军少将的故事
外星文明
费米佯谬:随口一言竟成纲领
“费米佯谬”之中国解答
UFO谈资指南
星际航行:一堂令人沮丧的算术课
似真似幻
上古长寿之谜:西方和东方的故事
玛丽?雪莱还能当科幻的祖师奶奶吗
克拉克:一个旧传统的绝响
科学家与电影人之同床异梦
“科学技术臣服在好莱坞脚下”
多世界:量子力学送给科幻的一个礼物
科学政治
疯狂的恶棍与天才数学家
日食的意义:从“杀无赦”到《祈晴文》
FBI监控爱因斯坦: 一种科学政治学
变暖:幻影中的科学政治学
饮用水加氟:一个温故知新的故事
毒品大麻:一个科学研究的故事

在线阅读部分章节
星际航行:一堂令人沮丧的算术课
一万年太久,只争朝夕
霍金近心血来潮,就地外文明、外星人等话题发表了意见,引发了媒体对此类话题的很大兴趣。话题之一,就是关于人类进行星际航行的可能性。
与地外文明话题联系在一起的“星际航行”,当然不包括在我们自己太阳系中进行的星际航行——这种航行人类已经能够进行,尽管目前还只能在离地球不太远的地方(比如火星)稍转一转。由于到目前为止从未发现我们太阳系之内有别的文明,所以与地外文明联系在一起的“星际航行”总是指在恒星之间的航行。
要讨论这样的星际航行,我们可以先从非常简单的算术开始思考。
通常人们都愿意从离太阳系近的一颗恒星——半人马座的比邻星——开始思考,比邻星距离我们太阳系4.3 光年,也就是说,以光速从地球到比邻星要运行4.3 年。
目前人类实际能够达到的高星际航行速度是多少呢?
从地球上飞出太阳系所需要的“第三宇宙速度”,人类已经能够实际达到,因为我们相信已经有航天器能够飞出太阳系(到底有没有飞出,其实很难确证),这个速度是16.7 公里/ 秒。注意这个速度连光速(300 000 公里/ 秒)的万分之一都不到。当然,按照常理,在此基础上再努力一下,增加一倍左右,达到30 公里/ 秒,应该说还是不太离谱的。
如果我们以30 公里/ 秒(光速的万分之一)的速度飞向比邻星,至少需要43 000 年。
如果我们能够达到3 000 公里/ 秒(光速的百分之一),飞到比邻星至少需要430 年(这里完全忽略了飞船出发后加速、到达前减速之类的过程所需要的附加时间)。但这个速度对人类目前的科技能力来说已经是遥不可及了。
其实在不少问题上,四百三十年和四万三千年是一样的。比如,这都大大超出了人类的正常寿命,也大大超出了机器的工作寿命(至少到现在为止,人类还没有机会实际考察任何现代机器设备能否安然工作四百年,更不用说宇宙飞船这样极度复杂的系统了)。
我个人觉得还有一个更大的问题,那就是,任何在地球上的人们有生之年看不到结果的实验、考察、探险等活动,虽然在理论上可以进行,但实际上人们总会意识到它对自己已经毫无意义,所以很难设想这样的活动会得到实施。
也许正是考虑到了这一点,英国皇家宇航学会在20 世纪70 年代进行的星际航行模拟研究“Daedalus 工程”(希腊神话中Daedalus 造了翅膀逃出迷宫),设想的飞行速度是30 000 公里/ 秒(光速的十分之一),这在此后许多关于星际航行的假想中被视为一个重要“门槛”。之所以考虑采用这个“门槛”,也许和上面提到的心理有关——如果花四十三年飞到比邻星,再等4.3 年让无线电报告传回地球,这样在我们有生之年(半个世纪内)还可以得到探险结果。
上穷碧落下黄泉,两处茫茫皆不见
星际航行是一个美丽的梦想,它既可以在当代科学主义纲领下不顾一切地被追求(现今人类的许多航天活动就是这样),也可以从古代纯粹的人文情怀中得到共鸣——《长恨歌》中那个道士还“排空御气奔如电,升天入地求之遍”呢。所以,尽管人类目前实际能够达到的航行速度只有光速的万分之一量级,但这并不妨碍科学家对星际航行展开丰富、系统而且大胆的想象。
这种想象已经提出了多种方案,大体可以分为两条路径。
一条路径是接受目前只能“慢速航行”的现实,考虑千百万年的长期航行。这样的航行必将面临一系列难以克服的困难。
首先是燃料从何处提供?目前人类都是采用固体、液体或气体燃料来驱动飞船,但是飞船出发时不可能携带43 000 年的燃料,目前也没有任何在中途添加燃料的能力。想象中的核动力也难以维持如此之长的年代。其次是机器设备的工作寿命,迄今为止还没有一架航天器持续工作过五十年,四万三千年谁敢指望?
这还只是考虑无人航天器,如果载人,则宇航员要么“冬眠”,那飞船上的支持系统能工作千万年而不出差错吗?电影《2001 太空漫游》中冬眠宇航员因生命维持系统遭电脑切断而被“谋杀”的命运如何避免?要么在飞船上传宗接代,那这飞船就要被建设成一个小型的地球,这就更没谱了。况且还有近繁殖问题。
另一条路径当然是从加快航行速度上来着手,只要速度足够快,就可以消解上一条路径中的大部分困难。这时“Daedalus 工程”中的十分之一光速“门槛”就经常会被用到。已设想的至少有如下几种重要方案:
核聚变发动机。这正是“Daedalus 工程”本身所设想的方案,它用的是氢的同位素氘(D)和氦-3(3He )聚变,这样可以不需用水来冷却发动机,但是方案所需的数千吨氦-3 ,则只能到木星上去提取。所以这只是史诗般的假想,用来拍科幻电影可以,要实施的话目前人类根本没有这样的能力和财力。
反物质发动机。欲将物质转换成为能量,目前所知有效者,莫过于物质与“反物质”的相遇湮灭,能够释放出巨大能量。如果想把一吨重的设备,在50 年内送到比邻星,初步的计算表明,需要1.2 公斤反物质。但是目前人类的技术能力,在这方面还差得太远。关于反物质发动机在技术上离我们有多远,只要提到一个事实就够了:反物质不能存放在任何有形容器中(因为任何有形容器都是物质,两者一相遇就要湮灭爆炸),它只能被悬空拘束在一个真空磁场中。在丹?布朗的小说《天使与魔鬼》中,他只敢想象一克的反物质。而事实上,以人类现有的科技能力,哪怕只生产一毫克(一克的千分之一)反物质,就需要耗尽全世界的能源。
光帆飞船。它很容易在公众心目中唤起诗意的联想,但是真要实施的话,技术上的困难是骇人听闻的。飞船的光帆将大到数十平方公里,厚度则只有16 纳米(一毫米的十万分之一多一点)。这样的帆怎样张开?更别说还要操纵它了。还需要在土星和天王星之间的某个位置建造巨大的太阳能—激光转换器,设想中该转换器直径竟达一公里,据说射出的激光束可以远至40光年也不发散不过,这个宏伟的方案真要实施的话,它的能量消耗将是现今整个地球生产能力的几万倍。
何以解忧,唯有虫洞?
上面这些史诗般的狂想方案中,基本上都没有考虑人。人类向外太空的探险行动,派出无人飞船当然可以,但终总要派人去到彼处才行。而一旦考虑了人的因素,立刻出现两方面的困难。
首先是生理上的问题。在“Daedalus 工程”类型的方案中,要求飞船的巡航速度达到光速的十分之一,即每秒30 000 公里,这必然有一个现今难以想象的加速过程,人体瞬间能够承受多大的加速度?对某种加速度又能够持续承受多长时间?在民航客机起飞和降落时,这么一点点加速度就会使某些乘客不适甚至发病。宇宙飞船如果急剧加速,说不定刚起飞不久宇航员就七窍流血而死了。
其次是心理上的问题。如果奉派飞往比邻星,以光速的十分之一巡航,这对宇航员来说意味着什么?四十三年如一日在船舱里,到了比邻星后,即使能够顺利返回地球,那至少也得八十年以后了——这其实就是终身监禁啊! 世间有几人能够承受?
人类星际航行的真正出路,恐怕只能是目前谁也没见过的虫洞了。

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书名:科学外史
作者:江晓原
出版社:上海人民出版社
ISBN:9787208156616