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從一到無窮大 版權(quán)信息
- ISBN:9787201151304
- 條形碼:9787201151304 ; 978-7-201-15130-4
- 裝幀:簡裝本
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
從一到無窮大 本書特色
◆文本價值:從一粒原子,到無窮宇宙,一本書匯集人類認(rèn)識世界、探索宇宙的精彩發(fā)現(xiàn):數(shù)論、世界線、相對論、量子力學(xué)、核物理、遺傳學(xué)……
◆當(dāng)你翻開這本書,本書將帶你:玩數(shù)字游戲,感受時間與空間組成的奇妙四維世界;深入微觀世界,漫游由一個奇點(diǎn)爆炸而來的無窮宇宙。
從一到無窮大 內(nèi)容簡介
這本書將會回答你如下問題:
1.無窮大究竟有多大?
2.空間有里外之分嗎?
3.為什么三維世界里的人無法想象四維空間?
4.相對論是怎么"相對"的?
5.我們怎么才能看到原子的尺寸?
6.核反應(yīng)時究竟在發(fā)生什么?
7.生物與非生物的界限在哪里?
一,二,三……快進(jìn)入《從一到無窮大》的科學(xué)世界吧!
從一到無窮大 目錄
1961年版前言
**卷數(shù)字游戲
**章大數(shù)字
第二章自然數(shù)字和人造數(shù)字
第二卷空間、時間和愛因斯坦
第三章宇宙的奇異特性
第四章四維世界
第五章空間和時間的相對性
第三卷微觀世界
第六章下降的樓梯
第七章現(xiàn)代煉金術(shù)
第八章無序的規(guī)律
第九章生命之謎
第四卷宏觀宇宙
第十章不斷擴(kuò)展的地平線
第十一章創(chuàng)世年代
附錄
照片
索引
從一到無窮大 節(jié)選
數(shù)學(xué)通常被人們,尤其是數(shù)學(xué)家視為科學(xué)界的皇后,作為皇后,它自然不愿意和其他任何學(xué)科產(chǎn)生曖昧的關(guān)系。因此,在某次"理論數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)聯(lián)合會議"上,有人請大衛(wèi)·希爾伯特作一次公開演講,希望借此彌合兩派數(shù)學(xué)家之間的隔閡。希爾伯特是這樣開場的:
"我們常聽別人說,理論數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)互為寇仇。但實(shí)情并非如此。無論是過去、現(xiàn)在還是未來,理論數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)從來就不是寇仇,事實(shí)上,它們也不可能成為寇仇,因?yàn)槎咧g毫無相似之處。"
不過,雖然數(shù)學(xué)情愿保持超然的地位,盡量遠(yuǎn)離其他學(xué)科,但反過來說,其他學(xué)科(尤其是物理)卻很喜歡數(shù)學(xué),它們總是竭盡所能地想跟數(shù)學(xué)"打成一片"。事實(shí)上,時至今日,理論數(shù)學(xué)幾乎所有分支都已經(jīng)成為科學(xué)家解釋物理世界的工具,其中包括那些曾經(jīng)被人們認(rèn)為純粹得沒有任何實(shí)用價值的理論,例如群論、非交換代數(shù)和非歐幾何。
不過,哪怕是在今天,數(shù)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)仍有一套龐大的體系一直堅守著"無用"的高貴地位,它唯一的作用就是幫助人們鍛煉智力,這樣的超然絕對配得上"純粹之王"的桂冠。這套體系就是所謂的"數(shù)論"(這里的"數(shù)"指的是整數(shù)),它是*古老、*復(fù)雜的理論數(shù)學(xué)思想之一。
奇怪的是,盡管數(shù)論的確是*純粹的數(shù)學(xué),但從某個角度來說,它又是一門基于經(jīng)驗(yàn)甚至實(shí)驗(yàn)的科學(xué)。事實(shí)上,數(shù)論的絕大多數(shù)命題來自實(shí)踐人們嘗試用數(shù)字去做各種事情,然后得到一些結(jié)果,由此形成理論。這樣的過程和物理學(xué)別無二致,只不過物理學(xué)家嘗試的對象是現(xiàn)實(shí)中的物體而非理論化的數(shù)字。數(shù)論和物理學(xué)還有一個相似之處:它們的某些命題得到了"數(shù)學(xué)上"的證明,但另一些命題仍停留在經(jīng)驗(yàn)主義的階段,等待著*杰出的數(shù)學(xué)家去證明。
我們不妨以"質(zhì)數(shù)問題"為例。質(zhì)數(shù)指的是不能被比它小的數(shù)字(除了1以外)整除的數(shù),例如1,2,3,5,7,11,13,17,等等,但12就不是質(zhì)數(shù),因?yàn)樗梢员硎緸?X2X3。
質(zhì)數(shù)的個數(shù)是無限的嗎?還是說存在一個*大的質(zhì)數(shù),比它大的任何數(shù)字都可以表示為已有質(zhì)數(shù)的乘積?首先提出這個問題的正是歐幾里得(Euclid)本人,他以一種簡單而優(yōu)雅的方式證明了質(zhì)數(shù)有無窮多個,所以并不存在所謂的"*大質(zhì)數(shù)"。
為了驗(yàn)證這個命題,我們暫且假設(shè)質(zhì)數(shù)的個數(shù)是有限的,并用字母N來代表已知*大的質(zhì)數(shù)。現(xiàn)在,我們將所有質(zhì)數(shù)相乘,*后再加1,數(shù)學(xué)式如下:
(1×2×3×5×7×11×13×...×N)+1
這個式子得出的結(jié)果當(dāng)然比所謂的"*大質(zhì)數(shù)"N大得多,但是這個數(shù)顯然不能被任何一個質(zhì)數(shù)(*大到N為止)整除,因?yàn)樗怯蒙厦孢@個式子構(gòu)建出來的。根據(jù)這個數(shù)學(xué)式,我們可以清晰地看到,無論用哪個質(zhì)數(shù)去除它,*后必然得到余數(shù)1。
因此,我們得到的這個數(shù)字要么是個質(zhì)數(shù),要么能被一個大于N的質(zhì)數(shù)整除,無論哪個結(jié)果都必將推翻我們*初的假設(shè):N是*大的質(zhì)數(shù)。
我們剛才采用的證明方法叫作"歸謬法"(reductioadabsurdum),它是數(shù)學(xué)家*愛的工具之一。
既然我們知道質(zhì)數(shù)有無窮多個,那么我們不妨問問自己:有沒有什么簡單的辦法能將所有質(zhì)數(shù)按照順序一個不漏地列出來呢?古希臘哲學(xué)家暨數(shù)學(xué)家埃拉托斯特尼(Eratosthenes)首次提出了解決這個問題的辦法,我們稱之為"篩選法"。
既然我們知道質(zhì)數(shù)有無窮多個,那么我們不妨問問自己:有沒有什么簡單的辦法能將所有質(zhì)數(shù)按照順序一個不漏地列出來呢?古希臘哲學(xué)家暨數(shù)學(xué)家埃拉托斯特尼首次提出了解決這個問題的辦法,我們稱之為"篩選法"。你只需要寫下所有整數(shù):1,2,3,4……然后篩出2的所有倍數(shù),再篩出3和5的所有倍數(shù),以此類推,繼續(xù)篩出所有質(zhì)數(shù)的倍數(shù)。埃拉托斯特尼篩選100以內(nèi)所有質(zhì)數(shù)的示意圖請見圖9,這些數(shù)字共有26個。利用這種簡單的篩選法,我們已經(jīng)列出了10億以內(nèi)的質(zhì)數(shù)表。
要是能列出一個公式來自動尋找所有質(zhì)數(shù)(而且只有質(zhì)數(shù)),那豈不是更快、更簡單?然而數(shù)學(xué)家琢磨了十幾個世紀(jì),依然沒有找到這樣的公式。1640年,法國著名數(shù)學(xué)家費(fèi)馬(Fermat)提出了一個公式,他認(rèn)為這個式子算出的結(jié)果都是質(zhì)數(shù)。
費(fèi)馬的公式是這樣的:2^(2^n)+1,其中n代表自然數(shù),例如1,2,3,4等等。
利用這個公式,我們可以得出如下結(jié)果:
2^2+1=5
2^(2^2)+1=17
2^(2^3)+1=257
2^(2^4)+1=65537
事實(shí)上,這幾個數(shù)的確都是質(zhì)數(shù)。不過大約一個世紀(jì)以后,德國數(shù)學(xué)家歐拉(Euler)卻發(fā)現(xiàn),按照費(fèi)馬的公式得出的第五個數(shù)(2^(2^5)+1=4294967297)不是質(zhì)數(shù),事實(shí)上,這個數(shù)等于6700417和641的乘積,費(fèi)馬計算質(zhì)數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式也因此被證偽了。
另一個能夠算出大量質(zhì)數(shù)的重要公式如下:
n^2-n+41
這個公式中的n同樣是自然數(shù)。我們將1到40的自然數(shù)代入這個公式,得到的結(jié)果都是質(zhì)數(shù),但不幸的是,這個式子走到第41步的時候栽了個跟頭。
事實(shí)上,
〖(41)〗^2-41+41=〖41〗^2=41×41
這是一個平方數(shù),不是質(zhì)數(shù)。
我們再介紹一個試圖尋找質(zhì)數(shù)的公式:
n^2-79n+1601
這個質(zhì)數(shù)公式適用于79以內(nèi)的自然數(shù),但卻被80打敗了!
所以我們直到現(xiàn)在都沒能列出一個只能算出質(zhì)數(shù)的通用公式。
數(shù)論中還有一個既沒被證明也沒被證偽的有趣問題,人稱"哥德巴赫猜想"(Goldbachconjecture)。這個猜想是在1742年提出的,它宣稱任何一個偶數(shù)都能表示為兩個質(zhì)數(shù)之和。(在現(xiàn)代數(shù)學(xué)語言中,哥德巴赫猜想表述為:任何一個大于2的偶數(shù)都能表示為兩個質(zhì)數(shù)之和。這里同樣牽涉到1是否質(zhì)數(shù)的定義。)不用費(fèi)多少力氣你就會發(fā)現(xiàn),對于一些簡單的數(shù)字,這個猜想完全成立,比如說,12=7+5,24=17+7,32=29+3。然而數(shù)學(xué)家耗費(fèi)了無數(shù)心血,卻依然無法完全證實(shí)這個猜想,與此同時,他們也找不出任何一個反例。1931年,俄羅斯數(shù)學(xué)家施尼雷爾曼(Schnirelman)朝驗(yàn)證哥德巴赫猜想的目標(biāo)邁出了建設(shè)性的一步。他證明了任何一個偶數(shù)都能表示為不多于300000個質(zhì)數(shù)之和。30萬個質(zhì)數(shù)和2個質(zhì)數(shù)之間的確存在巨大的鴻溝,另一位俄羅斯數(shù)學(xué)家維諾格拉多夫(Vinogradoff)又將證明的結(jié)果進(jìn)一步推進(jìn)到了"4個質(zhì)數(shù)之和"。但是,維格拉多夫的"4個質(zhì)數(shù)"離哥德巴赫的"2個質(zhì)數(shù)"還有*后的兩步,看來這兩步才*難走,要*終證明或證偽這個難題,誰也說不清到底需要多少年或者多少個世紀(jì)。
呃,如此說來,要得出一個能夠自動推出任意大質(zhì)數(shù)的公式,我們距離這個目標(biāo)似乎還很遙遠(yuǎn),確切地說,我們甚至無法確定這樣的公式是否存在。(1966年,中國數(shù)學(xué)家陳景潤證明了"陳氏定理":任何一個充分大的偶數(shù)都可以表示為兩個質(zhì)數(shù)的和或者一個質(zhì)數(shù)與一個半質(zhì)數(shù)(2次殆質(zhì)數(shù))的和。嚴(yán)格地說,這是哥德巴赫猜想的一個弱化版本,但截至2018年,陳景潤的證明仍是驗(yàn)證哥德巴赫猜想的*好結(jié)果。)
從一到無窮大 作者簡介
喬治·伽莫夫
物理學(xué)家、天文學(xué)家,“大爆炸”理論推動者,提出了生物學(xué)的“遺傳密碼”理論,以及放射性量子論和原子核的“液滴”模型。
科普大師,一生共撰寫25部科普作品,其中以《從一到無窮大》為代表作。
存世數(shù)十年,被譯成十幾種語言傳至各國,啟迪了無數(shù)熱愛科學(xué)的年輕人走上科學(xué)的道路。
因?yàn)樗诳破辗矫娴某删停?956年聯(lián)合國教科文組織授予他卡林伽科普獎
陽曦
專注科普作品翻譯與科幻文學(xué)創(chuàng)作。
在《科幻世界》等雜志發(fā)表多部原創(chuàng)作品,《環(huán)球科學(xué)》等雜志長期合作譯者。
已出版譯作《趕往火星》《消失的調(diào)羹》《他們應(yīng)當(dāng)行走》等。
- 主題:
有一些損壞,但是在發(fā)貨前,有打過電話,所以有心理準(zhǔn)備,萬幸不影響閱讀。感覺這本書有點(diǎn)學(xué)術(shù),不知道能不能看懂,但是感覺很有用,對思維的拓展很有幫助
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