理解科學叢書·那顆星星不在星圖上：尋找太陽係的疆界 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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編輯推薦

　　

　　關於太陽係及其行星的故事的書不少，《那顆星星不在星圖上：尋找太陽係的疆界》絕對是質量的一本。作者文筆清新活潑，語言生動，讓人看得欲罷不能。另一方麵內容前沿，即便是老故事也含有新進展。剪裁閤理，描述正確，太陽係的探險曆史長久，研究枝杈極多，作者能擇重點而講，有極高的科學見解。是科學和文學完美結閤的典範。比如，天王星早在1690年就被記錄過，為何直到1781年纔被發現？“海王星檔案”隱藏瞭重大秘密嗎？冥王星緣何會被降級？遙遠的奧托雲天體有可能被觀測到嗎？太陽會有伴星嗎？等等這些問題都有很精彩的解讀。
　　用細膩的筆觸描寫太陽係探索的武俠大片。相信每個讀者都會愛上《那顆星星不在星圖上：尋找太陽係的疆界》。
　　
　　“吳大猷科普奬”金簽奬獲得者盧昌海的新作，榮獲中宣部、中國圖書評論學會、央視“2014中國好書”榜科普生活類一名，入圍《環球科學》2014美科學閱讀。

內容簡介

　　

　　《那顆星星不在星圖上：尋找太陽係的疆界》主要介紹人類探索太陽係疆界的曆史，並對一些常被人以訛傳訛或誤解、誇張的曆史事件進行分析與澄清。《那顆星星不在星圖上：尋找太陽係的疆界》共分32章。其中第1章簡單迴顧近代之前人類對行星的瞭解，第2～4章介紹天王星的發現，第5～7章介紹小行星帶的發現，第8～10章介紹天王星齣軌之謎及天文學傢們為解決該謎團所作的早期努力，第11～16章介紹亞當斯與勒維耶對海王星的預言及海王星的發現，第17～19章介紹英法兩國有關海王星預言的優先權之爭，第20～21章介紹並分析由海王星檔案所引發的新爭論，第22章介紹尋找火神星的失敗努力，第 23～27 章介紹冥王星的發現，第28～30章介紹柯伊伯帶及其發現，第31章介紹行星新定義及冥王星的降級，第32章介紹奧托雲及有關太陽伴星的猜測。
　　內容通俗易懂，文筆生動風趣，考據嚴謹深入，適閤廣大天文愛好者及大中學生閱讀。

作者簡介

　　盧昌海，齣生於杭州，本科就讀於復旦大學物理係，畢業後赴美留學，於2000年獲美國哥倫比亞大學物理學博士學位，目前旅居紐約。著有《從奇點到蟲洞：廣義相對論專題選講》、《太陽的故事》、《黎曼猜想漫談》，並曾在《中國青年報》、《數學文化》、《科幻世界》、《現代物理知識》、《中學生天地》、《科學畫報》等報紙、雜誌上發錶幾十篇科普及專業科普作品。

精彩書評

　　

　　一口氣讀完瞭盧昌海先生的這本書，感覺好像是在與讀者麵對麵座談，又好像牽著讀者的手，在科學和曆史的領域內為讀者導遊，娓娓道來，用的是口語，大白話，調皮的網絡語言，甚至現實的政治術語。作者掌握瞭非常豐富的物理學史和天文學史的細節，介紹得比我讀過的任何其他天文學史書籍都更詳細。作者在行文中，還經常穿插一些小問題，要求讀者思考一些具體問題，做一些推導，或估計一些參數的值，使讀者能夠與作者同步前行。這也是很好的做法。
　　——北京大學教授 秦剋誠
　　
　　此書介紹瞭太陽係外圍行星的發現，昌海將其曆史過程娓娓道來，讀者可以從中瞭解到， 實際科學過程與哲學教科書上的理想化處理之間的差距，也可以更深刻地領悟科學發現的過程。這其中，還包括90年代因為意外地重新發現丟失多年的 “海王星文件” 而引發的人們對這一曆史過程的反思。同時也介紹瞭近年來人們在太陽係外圍發現大量柯伊伯帶天體 (KBO)，以及冥王星因此丟掉 “行星” 稱號的故事。從中學生到專業的天文學傢，讀這本書都不會覺得乏味，也都可以從這本書中瞭解到不少知識。我嚮一切對天文學感興趣的讀者推薦這本書。
　　——北京天文颱研究員 陳學雷
　　

目錄

序
自序
引言

1. 遠古蒼穹
2. 樂師星匠
3. 巡天偶得
4. 命運弄人
5. 虛席以待
6. 失而復得
7. 名份之爭
8. 軌道拉鋸
9. 眾說紛紜
10. 數學難題
11. 星探齣擊
12. 三訪艾裏
13. 殊途同歸
14. 劍橋夢碎
15. 欲迎還拒
16. 生日之夜
17. 名動天下
18. 軒然大波
19. 握手言和
20. 秘密檔案
21. 先入之見
22. 火神疑蹤
23. 無中生有
24. 歧途苦旅
25. 農傢少年
26. 寒夜暗影
27. 大小之謎
28. 深空隱秘
29. 巔峰之戰
30. 玄冰世界
31. 冥王退位
32. 疆界何方
附錄 冥王星沉浮記

精彩書摘

　　記得念小學的時候，讀過一篇課文，叫做 “數星星的孩子”，講述漢朝天文學傢張衡的童年故事。時隔這麼多年，小學的很多課文我已經忘記瞭，但那篇數星星的課文卻依然曆曆在目。那時候，我住在杭州的郊外，傢門口有一個池塘，在許多個晴朗的夏夜裏，我和小夥伴們常常坐在池塘邊仰望星空。那時候，郊外的天空還沒有被都市的燈光所汙染，在廣袤的天幕下，那一顆顆璀璨奪目的星星顯得格外的晶瑩和美麗。自遠古以來，這種無與倫比的美麗就吸引瞭一代又一代的追隨者，他們中的一些人甚至將自己的一生都獻給瞭探索星空奧秘的科學事業。人類尋找太陽係疆界的故事隻是科學史上的幾朵小小浪花，但在那些故事中，有浪漫，也有艱辛；有情理之中，也有意料之外；有功成名就的興奮，也有錯失良機的遺憾。它們就像天上的星星一樣美麗動人……
　　28、深空隱秘
　　發現冥王星之後，湯博並未離開尋找太陽係疆界的孤獨事業，他投入瞭另外13年的漫長時光，繼續搜索更遙遠的行星。他的搜索範圍超過瞭整個夜空的2/3，他所涵蓋的最低亮度達到瞭17等，他對比過的天體多達九韆萬個。在那13年裏，他發現瞭6個星團、14顆小行星及一顆彗星，但卻沒能發現任何冥王星以外的新行星。
　　那麼，冥王星軌道是否就是太陽係的疆界呢？既然觀測一時還無法迴答這個問題，天文學傢們便展開瞭理論上的探討。不過那探討不再是像亞當斯與勒維耶那樣的精密計算。由於冥王星的發現已屬巧閤，在那之後的天文學傢們即使在做夢的時候，恐怕也很少會再幻想重演一次筆尖上預言新行星的奇跡瞭。但是，精密的預言雖不可能，粗略猜測一下太陽係的疆界在哪裏卻還是可以的。
　　那樣的猜測幾乎立刻就齣現瞭。冥王星發現之初，美國加州大學的天文學傢利奧納德(Frederick C. Leonard)就猜測冥王星的發現有可能意味著一係列海外天體(trans�睳eptunian object，TNO)將被陸續發現。應該說，在經曆瞭天王星、海王星及冥王星的發現之後，單純作齣這樣一個猜測已無需太高級的想象力瞭。不過，比單純猜測更有價值的是，1943年愛爾蘭天文學傢埃奇沃斯(Kenneth Edgeworth)提齣的稍具係統性的觀點。
　　在介紹埃奇沃斯的觀點之前，讓我們稍稍介紹一下太陽係的起源學說。在科學上，幾乎任何東西——人類、生命、地球乃至宇宙——的起源都是值得探究的課題，太陽係的起源也不例外。自18世紀康德(Immanuel Kant)和拉普拉斯(Pierre�睸imon Laplace)彼此獨立地提齣瞭著名的星雲假說以來，天文學傢們關於太陽係起源的主流觀點是，太陽係是由一個星雲演化而來的。這其中行星的形成，乃是來自於星雲盤上的物質彼此碰撞吸積的過程。
　　按照這種理論，行星形成過程的順利與否與星雲物質的密度有很大的關係。星雲物質的密度越低，則引力相互作用越弱，星雲盤上物質相互碰撞的幾率越小，從而吸積過程就越緩慢，行星的形成也就越睏難。當星雲物質的密度低到一定程度時，行星的形成過程有可能緩慢到在太陽係迄今50億年的整個演化過程中都無法完成，而隻能造就一些“半成品”：小天體。埃奇沃斯認為，海王星以外的情形便是如此。那裏的星雲物質分布是如此稀疏，以至於行星的形成過程無法進行到底，而隻能形成為數眾多的小天體。由此他提齣，人們將會在海王星之外不斷地發現小天體，且那些小天體中的某一些會偶爾進入內太陽係，成為彗星。
　　無獨有偶，1951年，美籍荷蘭裔天文學傢柯伊伯(Gerard Kuiper)也注意到瞭太陽係物質分布在海王星之外的急劇減少。與利奧納德類似，他也認為那樣的物質分布會形成一係列小天體而非大行星柯伊伯並未在自己的論文中提及埃奇沃斯的工作，這一點使得後來有曆史學傢對他是真的不知道埃奇沃斯的工作，還是暗中“藉用”瞭對方的想法産生瞭疑問。。但與利奧納德以及後來的天文學傢們不同的是，柯伊伯認為那些曾經存在過的小天體早已被冥王星的引力作用甩到瞭更遙遠的區域，不會再存在於距太陽30～50天文單位的區域中瞭。換句話說，他認為在冥王星軌道的附近曾經有過大量的小天體，但目前已不復存在。在這點上，柯伊伯犯瞭一個可以原諒的錯誤，他以為冥王星的質量接近於地球質量(這在當時被認為是有可能的)，從而有足夠的引力來做到這一點。而事實上，如我們在上章中介紹的，冥王星的質量隻有地球質量的0.21%。
　　埃奇沃斯與柯伊伯的想法在接下來的十年間並未引起重視。但常言道: 是金子總會發光的。一個閤理的想法縱然一時沉寂，終究還是會復活的。1962年，在美國工作的加拿大天文學傢卡梅倫(Alastair Cameron)提齣瞭類似的看法。兩年後，美國天文學傢惠普爾(Fred Whipple)也加入瞭這一行列。惠普爾的研究比前麵幾位更加深入，除瞭猜測在海王星之外存在類似於小行星帶的結構外，他還試圖研究那些小天體對天王星和海王星軌道的攝動，但沒能得到可靠的結果。1967年，惠普爾及其閤作者又研究瞭七顆軌道延伸到天王星之外的彗星，試圖尋找來自海外天體的引力乾擾，結果也未發現任何可察覺的乾擾。由此他們估計齣那些小天體——如果存在的話——的總質量必定遠小於地球質量。他們的這一估計在如今看來是頗有前瞻性的，但在當時卻是一個有點令人沮喪的結果，因為它意味著觀測那些小天體將會是一件非常睏難的事情。
　　除瞭這些從太陽係起源角度所做的分析外，天文學傢們從另一個完全不同的角度齣發，也殊途同歸地提齣瞭海王星以外存在大量小天體的假說。這個不同的角度便是彗星的來源。彗星是太陽係中最令人矚目的天體，當它們拖著美麗的尾巴(彗發)齣現在天空中時，常常是萬人爭睹的天象。天文學傢們注意到，太陽係中的彗星按軌道周期的長短大緻可分為兩類: 一類是長周期彗星，它們的軌道周期在兩百年以上，長的可達幾韆、幾萬、甚至幾百萬年。另一類則是短周期彗星，它們的軌道周期在兩百年以下，短的隻有幾年。短周期彗星的存在給天文學傢們帶來瞭一個難題。因為這些彗星上能夠形成彗發的揮發性物質會因頻繁接近太陽而被迅速耗盡，而且它們的軌道也會因反復受到行星引力的乾擾而變得極不穩定。計算錶明，短周期彗星的存在時間應該很短，相對於太陽係的年齡來說簡直就是彈指一瞬。但我們卻在直到太陽係誕生50億年之後的今天仍能觀測到不少命如蜉蝣般的短周期彗星，這是為什麼呢？天文學傢們認為，唯一的可能是太陽係中存在一個短周期彗星的補充基地。
　　這個短周期彗星的補充基地究竟在哪裏呢？1980年，烏拉圭天文學傢費爾南德斯(Julio Fern�~ndez) 提齣瞭一個後來被普遍接受的假說，即短周期彗星來自海王星之外的一個小天體帶。他並且推測那些小天體的視星等約在17～18之間(比湯博曾經搜索過的天體更暗，但這個亮度後來被證實為仍是顯著的高估)。在他頗具影響力的論文中，費爾南德斯援引瞭柯伊伯的文章，卻忽略瞭埃奇沃斯的工作。費爾南德斯的這一粗心大意導緻的後果是，人們多少有點烏龍地用柯伊伯的名字命名瞭那個小天體帶。而事實上，如我們在上麵提到的，在所有曾經猜測過那個小天體帶的天文學傢中，柯伊伯幾乎是唯一一個認為它目前已不復存在——從而與費爾南德斯的假說及後來的觀測結果截然相反——的人。費爾南德斯的假說提齣之後，1988年，幾位在美國加州大學及加拿大多倫多大學工作的天文學傢通過計算機模擬手段，對這一假說進行瞭檢驗。他們的檢驗錶明，由那樣一個小天體帶所産生的短周期彗星無論在數量還是軌道分布上都與實際觀測有著不錯的吻閤。
　　因此，到瞭20世紀80年代末，來自不同角度的理論分析均錶明，在海王星的軌道之外很可能存在一個小天體帶，它是行星演化過程中的半成品，同時也是短周期彗星的大本營。但到那時為止，那個遙遠的天區除瞭一顆孤零零的冥王星外，在觀測意義上還是一片虛空。
　　距離給瞭外太陽係神秘的麵紗，天文學傢們卻要揭開麵紗來尋找隱秘。
　　……

前言/序言

　　我與本書的作者是熟悉的。當年，我為復旦物理係高年級少數優秀學生開瞭一個討論班，學習量子理論初期發展的曆史，希望能夠更好地理解其中的一些難點問題。就是在這個討論班上，當時還是大學一年級新生的盧昌海，主動請求作個報告，要介紹海森堡的矩陣力學。可以想象，我當然是帶著極其懷疑的眼光答應瞭他的請求，主要還是不想傷害一個年輕人的熱情和自尊。但結果著實讓我和他的學長大吃一驚，他真的已經完全掌握這部分內容瞭！一年之後，他又提齣要免修物理係最重頭的全部“四大力學”， 即《理論力學》，《熱力學與統計物理》，《量子力學》和《電動力學》。為此，係裏專門為他組成陣容超豪華的名教授團隊， 一門門筆試加口試地進行。全部結束之後，每一位參加測試的教授都真的被這個年輕人的纔華摺服瞭。就我所知，一位低年級學生能免修全部的“四大力學”，在復旦物理係的曆史上還從未有過，而且成績還是無可爭辨的全優。或許這一“光輝記錄”還會保持相當長的時間吧。
　　就是這樣一位當年的纔子，今天已成為一位優秀的科普作傢。除瞭這本新版的《那顆星星不在星圖上—尋找太陽係的疆界》，清華大學齣版社還齣版瞭他的另外二部科普著作《太陽的故事》和《黎曼猜想漫談》，都很精彩。其中，後一本書還得到瞭大數學傢王元的褒奬和推薦。另外，昌海目前還在努力地寫作，相信會有更多的佳作問世。
　　迴想當年，一套《十萬個為什麼》，幾乎成為我們這代人青少年時期科普作品的代名詞。所幸的是，這種時代一去不復返瞭。今天的情景已完全不同瞭，書店裏的科普作品可謂琳琅滿目。多是多矣，然而拿起來翻閱幾頁後，還能不讓人失望的卻不多見。歸納起來可以說，一些作者對什麼是真正好的科普作品還缺乏認識。第一，科普作品絕非“淺”知識的堆積，更不是一堆知識，知識一堆。第二，科普作品需要將深奧的道理和知識用淺顯的語言講齣來，道明白，但它不應該被庸俗化，更不允許被誤導。第三，如果科普作品的文字（包括翻譯的文字），讀起來比作品內容本身還難懂的話，怎能不讓人沮喪而無語呢？
　　事實上，若非纔、學、識皆備，很難寫齣好的科普作品。昌海的這本書就是這樣一本難得的佳作，這是一次從地球齣發的太空“深度遊”。作者的“纔”就在於他能將那些重要“景點”的來龍去脈交代得清清楚楚，如數傢珍，讓人有身臨其境之感。在不知不覺，輕鬆愉快的氣氛中，對太陽係的結構形成瞭一幅生動的物理圖象。有彆於一般專業作品，一部好的科普作品，要求作者有好的文字。昌海的文字錶達不僅簡潔，乾淨，而且還能在一些節骨眼上展現幽默和詼諧，讀起來賞心悅目。作者的“學”體現在那些常被人認訛傳或誤解，誇張的曆史事件進行分析和澄清，證據確鑿，令人信服。在逐字逐句地通讀完這本書之後，最令我佩服的是作者的“識”，也就是他對物理或說對科學的品味。對於時間跨度如此之長，空間上如此遙遠而又神秘莫測的有關太陽係邊界的探索之路，在這樣一本小書中得到如此驚心動魄而又深入淺齣的刻畫，如果沒有好的品味，完全沒有可能做到。
　　俗話說，好東西應該與好朋友分享。昌海的這本書，在我身邊的朋友中已有相當大的“知名度”瞭，但那隻不過是幾個人而已。正是考慮到這一因素，當清華大學齣版社邀請我為新版的該書作序時，我欣然答應，而且可以很肯定地說，每個拿起這本書翻閱的人一定不會失望。
　　金曉峰 復旦大學教授
　　自序
　　盧昌海
　　在我為自己的第三本書《黎曼猜想漫談》撰寫後記時，曾對前兩本書沒有前言或後記的原因作過這樣的解釋：
　　並不是不想寫，而是因為那兩本書的寫作及齣版過程都很平淡（或曰順利），沒什麼值得敘述的。若生添一篇前言或後記，不免有灌水之嫌。
　　現在，我卻要為那兩本書中的第一本——《尋找太陽係的疆界》——的修訂版“生添”一篇自序瞭，其“灌水之嫌”且容我辯白幾句（希望不會越辯越黑）。
　　之所以要寫這篇自序，主要有兩個原因。首先是因為距離本書初版的問世已經過瞭三年多，在如今這個快節奏的時代裏，算是一段不太短的時間瞭。而且對於本書來說，這三年多的時間頗具代錶性，甚至可以說是走過瞭一個生死輪迴，從而多少有瞭一點談“曆史”的資曆——就像久曆瞭歲月的人多少可以談點往事一樣。
　　其次是因為修訂版——或許是齣於促銷方麵的考慮——對書名作瞭變更。我雖由衷地希望齣版社不要因齣版我的作品而虧損，心底裏卻更害怕讀者因書名變更而將修訂版當成新書誤買以緻血壓升高，因此想在盡可能靠前的文字——即這篇自序——中提個醒。不過，這一提醒是否真有效力卻殊難預料，因為讀者買書前未必都會看自序，網購的讀者則是想看也未必看得到。倘若哪位讀者不幸仍中瞭書名變更之“招”，緻使足可購買若乾個漢堡包的私款流失，可到我的網站來留言解恨。
　　好瞭，現在言歸正傳，談點與本書有關的往事吧。本書的撰寫始於2007年3月，一開始隻是作為係列文章在我的網站上連載。連載瞭幾篇之後，恰逢杭州《中學生天地》雜誌的一位編輯來信約稿，我便提及瞭該係列，編輯看後錶示有興趣。於是自2007年9月起，本書的內容開始在《中學生天地》雜誌上連載。不過，由於雜誌方麵對字數有一定的限製，因此刊齣的往往是刪節版，尤其是到瞭後期，雜誌方麵希望在一年之內完成連載，比我自己對內容的規劃少瞭好幾個月，因此最後幾期刊齣的內容存在大幅度的刪節。但另一方麵，雜誌的連載雖有諸多欠缺，卻正是由於要嚮雜誌供稿，使那個係列成為我撰寫的篇幅相近的所有係列中最先完成的。從這點上講，雜誌的連載功不可沒。《尋找太陽係的疆界》的單行本於2009年11月齣版，成為我的第一本書，也在一定程度上得益於此。
　　不過，《尋找太陽係的疆界》的寫作及齣版過程雖然順利，齣版後的命運卻不無麯摺。初版的問世纔不過三年，就陷入瞭極大的窘境，其結果用我網站上一位網友的話說，是成為瞭“絕版名著”。當然，那是戲言——確切地說，後兩個字（“名著”）是戲言（雖然我很希望不是戲言），前兩個字（“絕版”）卻是事實（雖然我很希望不是事實），因為本書的初版確實已無處購買瞭（除非是購買舊書）。隻不過那並非因為賣得太好以緻脫銷，而恰恰相反，乃是因為賣得太不好，以緻於未及賣完，就被清瞭庫存。對圖書來說，可以說是“死”瞭一迴。
　　唯一值得慶幸的，是本書的零售雖十分失敗，卻“東邊不亮西邊亮”地中標瞭若乾個省份的中小學圖書的館配，從而成為瞭一些中小學生的“欽定”課外讀物之一。也許是因為這個緣故，齣版社決定為本書再冒一次險，齣一個修訂版。本書因此而有瞭如今這個“死而復生”的機會。
　　那麼，這個所謂修訂版究竟在何處作瞭修訂呢？從正文上講，隻是更正瞭幾處筆誤，並擴充瞭一個注釋，可以說是微乎其微的（這是托“曆史題材”之福，因為科學史不像科學前沿那樣日新月異）。不過，圖書的修訂並不限於正文，本書的真正修訂是以下三類內容：
　　1. 插圖——修訂版添加瞭許多新插圖，而且是手工繪製的，不同於初版中那些來自互聯網的現成圖片。
　　2. 索引——包括人名和術語兩部分，索引在國外科普圖書中幾乎已是必不可少的組成部分，在國內科普圖書中卻還不太普遍，在我自己的作品中則是首次添加。
　　3. 文字——包括序言（由復旦大學物理係的金曉峰老師所撰）、附錄（由我2009年10月以刪節版形式發錶在《科學畫報》上的“冥王星沉浮記”一文的完整版整理而成）及自序（即本文）。
　　以上就是對本書及修訂版的簡單介紹。說實話，對於齣版社此次的“冒險行動”我是暗暗捏一把汗的。作為作者，我對自己作品的水準是有信心的，但作為有幾十年讀書、買書經驗的資深書迷，我卻深知那絕不等於能賣得好。玩過博客的朋友們大都知道，非著名作者在非熱門話題上哪怕寫上十篇“瀝血之作”，也趕不上知名人士貼一張寵物相片更有點擊數。這是大眾行為的鮮明特點，非獨博文如此。不過，在捏汗的同時，我還是要感謝清華大學齣版社的“冒險”，並且特彆感謝為本書及修訂版的齣版付齣巨大心力的鄒開顔編輯（她也是我其它幾本書的編輯）。另外，我也要感謝為本書修訂版撰寫序言的金曉峰老師，在平麵媒體或博客上為本書撰寫過書評的秦剋誠、陳學雷等先生，為本書繪製插圖的李璟小姐，以及本書過去、現在和將來的所有讀者。

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很好的東西，很好的東西

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文筆幽默嚴謹 書質量好 關於廣袤宇宙的著作最吸引人瞭

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那顆星星不在星圖上：尋找太陽係的疆界

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印刷質量很好的書，到手包裝也很好，多看書吧。

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質感非常好，收藏已久的書，內容還沒看，這次200-80的活動到貨後最滿意的三本書之一

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講述天王星、海王星、冥王星發現的過程，很好的科普讀物。

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書寫的很好，比較通俗的科普讀物

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卓老闆推薦的盧老師的書

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