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從一到無窮大 版權信息
- ISBN:9787559446831
- 條形碼:9787559446831 ; 978-7-5594-4683-1
- 裝幀:一般輕型紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
從一到無窮大 本書特色
◎宇宙大爆炸理論推動者、聯合國教科文組織卡林伽科普獎獲得者喬治·伽莫夫代表作,被翻譯成十余種語言,暢銷70余年。 ◎清華大學校長、四川大學校長推薦。內容涉及物理、化學、生物、數學、天文學五大學科,閱讀這本書,了解科學的底層邏輯,形成更立體、更清晰的學科框架和知識網絡。 ◎精心修復128幅作者手繪插圖,重點、難點全注釋。
從一到無窮大 內容簡介
《從一到無窮大》是當今世界極具影響力經典科普名著。1947年首次出版后,陸續被翻譯成10余種語言在全球出版發行,影響了眾多科研、科普工作者以及無數莘莘學子。 從一粒原子到無窮宇宙,本書以生動的語言文字介紹了20世紀以來的一些重大科學進展,深入淺出地探討了宏觀世界和微觀世界、數論、空間和時間的相對性、熵、基因、原子結構、核裂變和太陽系的起源等人類科學史上的成就和謎題,涉及數學、物理學、天文學等諸多學科領域。 全書圖文并茂、幽默生動、深入淺出,是認識世界、探索宇宙的必讀經典。
從一到無窮大 目錄
目錄
**部分 數字游戲
**章 大數 / 002
第二章 自然數和人工數 / 025
第二部分 空間、時間和愛因斯坦
第三章 空間異于尋常的性質 / 042
第四章 四維世界 / 067
第五章 時空的相對性 / 088
第三部分 微觀世界
第六章 下降的階梯 / 120
第七章 現代煉金術 / 155
第八章 無規則定律 / 203
第九章 生命的奧秘 / 241
第四部分 宏觀世界
第十章 越來越廣闊的視野 / 278
第十一章 創世紀時期 / 303
從一到無窮大 節選
第二章 自然數和人工數 一、*基礎的數學 數學經常被人們譽為科學的皇后,數學家們尤其喜歡這樣說。既然貴為皇后,當然不能自降身價,與其他知識分支攀扯不清。在一次“基礎數學與應用數學聯席大會”上,為了消除兩種數學家間的敵意,希爾伯特曾應邀作一次公開演講。當時,他是這樣說的: 經常有人說,基礎數學和應用數學是相互對立的。然而,這并不是事實。不管是過去,還是未來,這兩者其實都不曾對立過。為什么這樣說呢?因為它們之間毫無共同之處,這也就注定了它們對立不起來。 可是,數學雖然想保持純粹,并竭盡所能地不與其他科學扯上關系,但其他科學一直以來卻總是極力與它“親近”,特別是 物理學。現在,基礎數學的每一個分支,包括像抽象群理論、非交換代數和非歐幾里得幾何這樣的,一直被認為是*純粹、不可能被應用的學科,幾乎都可以被用來解釋物理世界的這個特征或那個特征。 不過,到目前為止,有一個巨大的數學分支成功地保住了自己的“純粹”,除了被用來做一些腦力訓練外,它幾乎沒有什么用。這個被譽為“純粹王者”的數學分支,就是基礎數學思想中*古老、*繁雜的產物之一——“數論”(這里是指整數)。 可是,數論雖然是一種*純粹的數學,但從某種角度來說,它又可以被稱為一種經驗科學,甚至也可以稱為一種實驗科學。不得不說,這確實是一件奇怪的事。之所以會這樣,是因為數論命題的建立,絕大部分都和嘗試用數字做某些事情有關,就好像 物理學定律的提出與嘗試用物體做不同的事情有關一樣。除此之外,數論和物理學還有一點十分相似,那就是“在數學上”,數論雖然有一部分命題得到了證明,但還有另一部分命題仍然停留在經驗階段,并且直到今天,依舊令*優秀的數學家們殫精竭慮。 為了說明這一點,我們用質數問題來舉個例子。何為質數?即無法用兩個或兩個以上更小整數的乘積來表示的數,比如 2、 3、5、7、11、13、17 等,都是質數。反過來,12 就不是質數,因為它可以寫成 2×2×3。那究竟有多少個質數呢?這個數量是無窮無盡的嗎?還是說存在著一個*大的質數,但凡一個數比這個*大的質數還要大,那它就可以用幾個已有質數的乘積來表示?**個解決這個問題的人是歐幾里得(Euclid),他輕而易舉地就證明了,質數的個數沒有極限,所謂的“*大質數”根本不存在。 為了研究這個問題,我們先假設已經知道的質數其個數是有限的,并用字母N來表示其中*大的那個。現在,我們將所有已知的質數相乘并加 1,將它寫成(1×2×3×5×7×11×13×... ×N)+1。然后就會發現,與所謂的“*大質數”N 相比,這個 數顯然要大得多,而且從這個數的結構上來看,無論我們用這些 質數中的哪一個來除它,*后都會剩下一個 1。也就是說,不管 是哪一個質數(到N 為止,包括N),都不可能將它除盡。 由此可以推斷,這個數很可能本身就是一個質數,如果不是,那它就必定能被一個比 N 更大的質數整除。可是,當初我們假設條件時就已經說了,N 才是*大的質數,剛才提到的兩種情況顯然都與這一點相矛盾。 這種證明方法就是數學家們*喜歡用的歸謬法。 既然知道了質數的個數是無限的,那我們難免想知道是否有 辦法將所有質數全部寫出來。針對這個問題,古希臘哲學家和數 學家厄拉多塞(Eratosthenes)想到了一種被稱為“過篩”的方法。 應用這種方法時,我們要先寫出完整的自然數列,即 1,2,3,4...,然后將 2 的倍數、3 的倍數、5 的倍數等全部刪掉。圖 9顯示的就 是厄拉多塞在使用“過篩”法,他對前 100 個數進行過篩,*后剩下 26 個質數。這種方法雖然簡單,但卻有大用。事實上,我們已經利用這種方法制作出了 10 億以內的質數表。 如果能設計出一個可以快速自動推算出所有質數且只推算質數的公式,那就太好了。可令人惋惜的是,雖然幾個世紀以來, 人們一直在堅持不懈地努力,但卻始終沒有找到這樣的公式。法國著名數學家費馬(Fermat)在 1640 年時曾宣稱,他已經設計出 了一個只產生質數的公式,即 22n )+1——其中 n 取自然數的值, 如 1、2、3、4 等。 我們通過這個公式可以得到: 221+1=5,222+1=17, 223+1=257, 224+1=65537。 這幾個數無一例外,確實都是質數。可是后來,瑞士數學家歐拉(Leonard Euler)卻對這個公式提出了質疑,當時距離費馬 宣布發現這個公式大概已經過去了一個世紀。歐拉用事實證明了費馬的公式是錯誤的,因為按這個公式推導出的第五個數并不是質數,而是6 700 417 和 641 的乘積。 還有另一個備受矚目、可以產生很多質數的公式,即 n2- n+41。這個公式中的 n 和上個公式中的一樣,也取 1,2,3 等自 然數的值。可惜后來人們發現,這個公式的適用性十分有限,n 必須選取 1 到 40 之間的自然數,一旦超過 40,這個公式產生的 數就不一定是質數了。比如當 n=41 時,帶入這個公式得到 412- 41+41=412=41×41。顯然,這個算式的結果并非質數,而是一個平方數。 除此之外,人們還嘗試過用另一個公式來產生質數,這個公式就是 n2-79n+1601。可惜*后的事實證明,這個公式也無法保證能夠一直產生質數。事實上,當n 是 1 到 79 之間的某個自然數時,這個公式確實能產生質數,但當 n 等于 80 時,所得的結果就不是質數了。 因此直到今天,人們依舊沒有找到只產生質數的普遍公式。
從一到無窮大 作者簡介
喬治·伽莫夫(George Gamow) 享譽全球的物理學家、天文學家,“大爆炸”理論推動者,頂ji科普作家,被奉為科普界一代宗師。 在伽莫夫一生正式出版的25部作品中,有18部是科普作品。他的科普著作深入淺出、幽默生動,對抽象深奧的物理學理論傳播起到了積極的推動作用。1956年,聯合國教科文組織將卡林伽科普獎頒發給伽莫夫,以表彰他在普及科學知識方面做出的突出貢獻。
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