黑洞簡史：從史瓦西奇點到引力波霍金癡迷、愛因斯坦拒絕、牛頓錯過的偉大發現 [Black Hole] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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[美] 瑪西亞·芭楚莎（Marcia Bartusiak）著，楊泓，孫紅貴譯

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發表於2024-12-23

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圖書介紹

齣版社：湖南科學技術齣版社

ISBN：9787535789853

版次：1

商品編碼：12026106

包裝：平裝

外文名稱：Black Hole

開本：16開

齣版時間：2016-08-01

用紙：輕型紙

頁數：264

字數：164000

圖書描述

産品特色

編輯推薦

適讀人群：青少年、普通大眾、天文愛好者

　　推薦理由1：一本引人入勝，帶來燒腦快感的讀物……為讀者提供瞭□前沿的視角，讓讀者觀看世界上□齣色的科學傢們如何挑戰宇宙中□奇怪的天體——黑洞。

　　推薦理由2：為我們帶來瞭一場奇妙的黑洞之旅，展示瞭這個概念的美和神秘，以及許多大科學傢包括愛因斯坦和霍金，都為之感受到的好奇或者癡迷。

內容簡介

《時間簡史》以來*動人心弦的宇宙之書詮釋恒星的終*演變如何改寫宇宙格局

★黑洞是一種怎樣的天體？既然光都無法逃逸，為何會有“霍金輻射”？

★黑洞內部究竟有什麼？相對論為何無法解釋？量子力學如何描述微觀視角下的黑洞？

★時空凹陷如何製造奇點？白矮星、中子星、類星體的相繼發現對黑洞理論的發展和人類尋找黑洞帶來怎樣的啓示？

★“宇宙頭號黑洞嫌疑犯”天鵝座X-1真的是黑洞嗎？你聽說過“麵條效應”嗎？想不想來一場奇妙的黑洞之旅？

從誕生之日起，黑洞理論便飽受非議，但這並不妨礙它成為天體物理學研究的焦點和人們對它的廣泛喜愛。瑪西亞?芭楚莎的《黑洞簡史》以時間為序，全麵闡述瞭這項偉大理論的誕生和發展如何與基礎物理理論的演進緊密纏結、相互促進，而對黑洞本質的研究將為我們帶來一個愛因斯坦夢寐以求的大一統理論，從而解決物理學上的終*問題。

作者簡介

　　瑪西亞·芭楚莎

　　★太平洋天文學會剋裏普剋·羅伯茨奬得主

　　★首位且兩度榮獲美國物理學會科學寫作奬的女性

　　★曾任美國國傢航空航天局（NASA）專職記者

　　★《發現》雜誌主編

　　★《自然曆史》雜誌專欄作傢

　　瑪西亞·芭楚莎是麻省理工學院教授，在物理學和天文學領域工作超過30年。作為美國科學促進會、科學研究學會會士，她在科研和科普方麵獲奬無數，多年來一直擔任《發現》雜誌主編及《天文學》雜誌顧問。

　　芭楚莎著述豐富，屢獲媒體熱捧，《紐約時報》更是三度將其不同著作評為“年度□值得關注書籍”，包括《愛因斯坦尚未完成的交響樂》《星期四的宇宙》及《通往黑暗的宇宙》。她現在和丈夫、他們的愛犬居住在馬薩諸塞州波士頓郊外的薩德伯裏。

精彩書評

　　一本引人入勝，帶來燒腦快感的讀物……芭楚莎為讀者提供瞭□前沿的視角，觀看世界上□齣色的科學傢們如何挑戰宇宙中□奇怪的東西：黑洞。

　　——亞當裏斯 2011年諾貝爾物理學奬得主

　　瑪西亞芭楚莎為我們帶來瞭一場奇妙的黑洞之旅，展示瞭這個概念的美和神秘，以及許多大科學傢包括愛因斯坦和霍金都為之感受到的好奇或者癡迷。

　　——沃爾特艾薩剋森《喬布斯傳》（Steve Jobs）、《本傑明富蘭剋林傳》（Benjamin Franklin）及《愛因斯坦傳》（Einstein）作者

　　你不需要博士文憑，也能享受這本講述黑洞如何從古怪理論變為必備常識的麯摺故事……這是一個很美麗的案例研究，敘述瞭科學觀點如何通過靈感、思索以及□終的觀察而得以成長。

　　——《華爾街日報》

　　《黑洞簡史》是一本閃耀著光芒的佳作……這本充滿智慧的書□有趣的地方之一，就是看曆史上的物理學傢們如何各顯神通地否認、鄙視黑洞理論。啪啪啪地打臉。

　　——《華盛頓郵報》

　　這是一本上乘的科學佳作，與那些令人生厭的科學人物傳記不同，芭楚莎摒棄瞭乏味的人物事件和讓人無法喘息的語言，撰寫瞭這本十分有趣而雋永的書。

　　——《科剋斯書評》

　　芭楚莎對科學理論生動簡明的敘述以及對科學傢背後人格之深刻洞察，讓這本書娛樂性和嚴謹性兼備。一本難得的佳作。

　　——《齣版商周刊》

　　愛因斯坦把宇宙徹底弄亂後，又拼命想要在裏麵尋找某種秩序，這個諷刺的事實並沒有睏住芭楚莎。這本筆觸輕盈、富有趣味性的著作中包含瞭大量學問。

　　——《新科學傢》

　　《黑洞簡史》生動有趣，幽默的個人風格非常強烈，更清晰記錄瞭許多大事件背後的科學曆程。芭楚莎不愧為一名備受贊譽的科普作傢。

　　——《科學新聞》

　　芭楚莎詳細地講述瞭黑洞興起的故事……為我們帶來一段清晰而且完整的曆史……從18世紀對質量大到光都無法逃逸的星球的沉思，到今天對真正存在的黑洞的研究，都盡有敘述。

　　——《空間評論》

　　生動有趣……如果你想知道過去一百年裏黑洞概念經曆瞭怎樣戲劇性的變化，就翻開這本書吧。黑洞從錶麵上的數學謬誤變成瞭迄今為止我們所知道的□奇怪、奇特的物體。

　　——《旁觀者》

　　芭楚莎的書追溯瞭黑洞在科學史上經曆的麯摺曆史……其中包含瞭很多曆史上著名物理學傢的趣聞軼事。

　　——《科學美國人》

　　若換成彆的科普作傢來寫這個題材，或許要費盡心思纔能把它寫得有趣一些，但芭楚莎做起來卻舉重若輕。除瞭對硬科學外，芭楚莎對科學曆史和人物研究也頗下功夫。哪怕患有□嚴重的科學恐懼癥的讀者，也能從這本書中得到滿意而愉悅的閱讀體驗。

　　——《論壇雜誌》

　　生動有趣的作品……絕不用擔心閱讀時會感到枯燥。芭楚莎齣色地記錄瞭人類理解黑洞的麯摺曆程，從牛頓到愛因斯坦，再到今天我們嘗試將萬有引力擴展到量子領域的努力。

　　——《泰晤士高等教育》

　　芭楚莎以生花妙筆為科學體製本身畫像，揭示瞭它的潛在規範以及塑造其演變路徑的人物個性……敘述瞭一個尚待繼續展開的理念的背景故事。

　　——《經濟學人》

　　對一段精彩曆史可靠而且可讀性很強的記敘。

　　——《文學評論》

　　一本妙筆生花的好書，非常注重曆史細節，齣人意料地展現瞭大量記敘詳盡的檔案資料，精彩絕倫地敘述瞭黑洞與廣義相對的曆史。

　　——《普通讀者》

精彩書摘

　　第 4 章恒星危機不可避免的引力坍塌

　　白矮星的發現不過是驚人的恒星革命的前奏，一旦電子簡並壓與來自恒星內部的引力之間的平衡被打破，恒星又將如何演化？年輕的錢德拉計算齣瞭白矮星的質量極限，而一旦超過這個極限，恒星的坍塌將不可阻擋。這種大膽的言論以相當直率的方式拋齣，招緻一位頂級物理學傢的無情嘲諷，一場力量懸殊的對決就此開啓。

　　天狼星的搖晃

　　“史瓦西奇點”這個詞語首次齣現時，人們將其視為奇聞怪談，沒有人真的料想到，有朝一日它會從科技期刊裏跑齣來，成為活生生的現實。但是20 世紀早期，天文學上一係列令人震驚的新發現迫使那些保守的理論物理學傢不得不永久性地改變他們的態度。此處□值得一提的是，那顆圍繞著夜空中用肉眼能看到的□亮的恒星——天狼星而慢慢鏇轉的暗星。天狼星位於大犬座，長期被人們稱為“犬星”。

　　天狼星及其伴星的發現曆程開端於19 世紀的普魯士。弗裏德裏希威廉貝塞爾任普魯士柯尼斯堡天文颱颱長時，為方位天文學製定瞭新標準。1838 年，這位天文颱颱長因首次直接測量齣恒星的距離而獲得瞭巨大的聲望。在當時，這項任務可謂是天文學上□大的挑戰。之後，貝塞爾將注意力轉嚮瞭恒星的運動。

　　貝塞爾多年來一直從事老星錶的修訂工作，為瞭追蹤天狼星和南河三是如何隨著時間的流逝在星空中移動的，他親自進行瞭一些天文測量工作。到瞭1844 年，他已掌握瞭相當多的數據。他宣稱，天狼星和南河三的運動並非如人們想象的那般平穩，而是呈現明顯的輕微搖晃——類似波浪式的起伏運動。憑藉其非凡的智慧，貝塞爾大膽斷言：這種晃動是由圍繞著它們鏇轉的看不見的天體引起的；暗星之於亮星，就像一位時時緊拽著母親裙裾的小男孩。根據他的估計，天狼星的暗星圍繞著亮星鏇轉一周的時間約為50 年。

　　這一發現顯然令貝塞爾興奮不已。他在給英國皇傢天文學會的信中這樣寫道：“這個發現……對整個實用天文學意義重大，我認為值得大傢關注。”

　　確實有天文學傢關注瞭此事。一些人試圖通過望遠鏡辨認天狼星的伴星，但不巧的是，在貝塞爾報告他的發現時，天狼星B（作為一顆小體積的伴星而逐漸被人們所熟識）正位於和閃亮的天狼星A □近的位置（從地球觀測者的角度），光度本就微弱的天狼星B很難被人們觀測到。在隨後的數年中，也無人能成功地找到這顆□亮恒星的伴星。

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前言/序言

　　前言

　　黑洞這個概念是如此誘人，它將探索未知的興奮感與對潛在危險的恐懼感巧妙結閤，令人難以自拔。想象一段接近黑洞邊緣的旅程，就好比靠近尼亞加拉大瀑布的懸崖邊，注視著眼前近乎垂直、驟然跌落的洶湧湍流，危險近在咫尺，但我們仍能安之若素地欣賞眼前美景，因為我們知道，有堅固的柵欄保護著我們。那麼，將視綫擴展到整個現實世界中，我們也深知，我們是安全的——謝天謝地，離地球□近的黑洞也遠在數百光年之外，所以我們能高枕無憂而不無心跳地間接體驗著這暗黑天體帶來的神秘刺激感。

　　黑洞是雞尾酒會上所有天體物理學傢都□有可能被問及的天體，理由很簡單：它離奇古怪，神秘莫測。正如知名黑洞專傢、加州理工學院的理論物理學傢基普索恩所寫的：“很多人認為，像獨角獸和惡魔一樣，黑洞似乎更應當齣現在科幻小說或古代神話裏，而不是真實的宇宙中。”

　　得剋薩斯大學天體物理學傢J. 剋雷格惠勒甚至將黑洞稱為一種文化意象：“幾乎所有人都知道黑洞的象徵意義：張開血盆大口吞噬一切的怪獸，任何東西都難逃其魔掌。”

　　和人們對“外星人”的看法一樣，曾幾何時，“黑洞”概念荒誕無稽，純屬奇談怪論，而現在則傢喻戶曉。僅是讓物理學傢接受這個概念，就花費瞭數十年的時光。像人們喜歡引用的一句格言所說：所有真理的成長都要經曆三個階段，首先是遭到無情的嘲笑，然後是承受激烈的反對，□終被當成理所當然欣然接受。黑洞理論的發展無意間成為這句格言的□好詮釋。

　　正是黑洞，迫使天文學傢和物理學傢們開始認真對待愛因斯坦□令人矚目的成就——相對論，並將之推上巔峰。而在此之前有那麼一段時期，相對論經曆瞭令人絕望的低榖。愛因斯坦曾被《時代》雜誌譽為“20 世紀風雲人物”，然而，這樣的殊榮對於20 世紀中葉的科學界很難想象。在那個時代，世界上極少有大學開設廣義相對論課程，因為物理學傢認為廣義相對論無法進行實際應用。□優秀、□聰慧的物理學傢大多湧嚮瞭物理學的其他領域。英國科學傢1919 年在非洲的日全食觀測結果成功地證實瞭愛因斯坦的廣義相對論，隨即掀起瞭討論廣義相對論的熱潮。但在此之後，這位因之獲得極大聲譽的理論物理學傢關於引力的新見解被大大忽略瞭。對於低速環境下的日常生活和普通星體的運動，艾薩剋牛頓的引力理論已給齣瞭很好的解釋，那麼，何必要關注廣義相對論對其微不足道的修正呢？這種修正又有什麼作用呢？“愛因斯坦的預測對牛頓理論的修正是如此微小，”一位批評傢指齣，“我不知道為何要因此大驚小怪。”過瞭一段時間，愛因斯坦完善後的引力理論成為雞肋似乎已是定局。到1955 年愛因斯坦去世前，廣義相對論研究幾乎到瞭門可羅雀的地步，隻有屈指可數的幾位物理學傢依然為此奮戰。在愛因斯坦去世那一年，作為愛因斯坦的親密老友，諾貝爾物理學奬得主馬剋斯玻恩在一次會議上坦承：“廣義相對論對我來說就像一件精美的藝術品，我隻是站在遠處，欣賞並艷羨著它的美。”

　　事實上，愛因斯坦的理論超越其身處的時代幾十年，僅僅憑藉思索，他便能構建齣引力模型，而實際的實驗測量隻能遠遠地在後追趕。直到天文學傢用先進的科技手段獲得瞭宇宙中令人驚訝的新發現，科學傢們纔再一次且以更加審慎的態度看待愛因斯坦的引力觀。觀測者們於1963 年首次發現類星體——在遙遠而年輕的星係中心，類星體噴射齣相當於太陽輻射萬億倍的能量。類星體距地球非常遙遠，而4 年後，在近得多的太空中，觀測人員偶然間發現瞭第一顆脈衝星——一種快速鏇轉、發齣斷斷續續的射電嗶嗶聲的恒星。與此同時，衛星搭載的探測器在不同角度上皆探測到來自宇宙的強大的X 射綫流和γ 射綫流。所有這些嶄新的、令人眼花繚亂的信號錶明，那些坍縮星體，比如中子星和黑洞，其毀滅性的引力和令人暈眩的鏇轉使其成為無與倫比的宇宙發動機。隨著對新天體的監測不斷展開，曾經靜謐無聲的宇宙嚮人類展開瞭它生動的一麵——這似乎是屬於愛因斯坦的宇宙，在相對論之光的照耀下，到處都是巨無霸級的能量源。

　　天體物理學傢終於發現並欣賞到瞭廣義相對論更深層次的美，尤其當他們將其應用於黑洞研究時。獲得1983 年諾貝爾物理學奬的蘇布拉馬尼揚錢德拉塞卡說：“它們（黑洞）是宇宙中存在的□完美的宏觀物體。”黑洞為所有物理學傢帶來瞭他們在理論研究中夢寐以求的東西：簡潔與優美。“美是真理的光輝。”錢德拉塞卡在諾奬演講中如是說。

　　廣義相對論研究曾經是一潭死水，如今則風生水起。無論在理論還是實踐上，廣義相對論大放異彩。黑洞不再是荒誕不經的怪物，而是宇宙的重要組件。在每個發育完全的星係中心，似乎都存在著超大質量的黑洞，而星係的命運很可能就掌握在它們手裏。現代觀測望遠鏡已大幅拉近瞭我們和位於我們銀河係中心的那個巨大黑洞的距離，人類很快就能一睹其風采。同時，配備有全新設計的高精尖裝置的天文颱隨時待命，探測宇宙空間中不同黑洞相撞時釋放齣來的於時空中發齣低沉隆隆聲的引力波。曾任美國物理學會主席的約翰阿奇博爾德惠勒在他的自傳中寫道：“當我們意識到宇宙有多麼奇怪的時候，我們將首次瞭解它有多麼簡單。”

　　從18 世紀80 年代誕生關於黑洞的初步猜測，到20 世紀下半葉大量觀測證據的齣現證實黑洞的存在，黑洞概念的確立花費瞭人類兩個世紀多的時間。在這期間的大部分時間裏，宇宙中存在著這種奇怪天體的想法要麼被無情地忽視，要麼遭受到強烈的批判。黑洞研究者們永不言棄的堅韌和呐喊纔使得科學界□終承認黑洞的存在。

　　現在看來，物理學界曾經如此頑固，拒不接受黑洞概念的行徑著實令人費解。黑洞理論的設想其實相當簡單：它有驚人的質量，並且在鏇轉。在某種程度上，它與電子或誇剋這樣的基本物質沒有區彆。然而，物理學傢抗拒的也許是黑洞的終極本質：所有物質聚集於一個點內。一顆恒星竟落得如此結局，物理學傢們無法接受這樣的事實。顯然，個中原因更多來自於哲學而非自然科學。有個觀念根深蒂固：自然界不會也絕無可能如此瘋狂。值得慶幸的是，在過去半個多世紀裏，畢竟有一些物理學傢，盡管屈指可數，仍然逆流而行，不管黑洞理論在彆人看來瘋狂與否，都竭力推動著黑洞研究嚮前邁進。在廣義相對論誕生100 周年之際，這本書講述瞭在接受該理論的過程中那些令人沮喪的、足智多謀的、令人振奮的以及（有時) 又是幽默風趣的故事。本書不是關於黑洞的解剖學，也不是天文學或理論物理前沿研究成果的匯展，而是一項輝煌理論精彩無比、意義深刻的發展史。

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