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书名 万有引力
分类 人文社科-社会科学-社会学
作者 (英)布莱恩·克莱格
出版社 海南出版社
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简介
试读章节

正如前面所描述的那样,这一过程有一个瑕疵。带正电的氢离子不愿意彼此靠近,你把它们推得越近,电荷的排斥就越强烈。引发这种排斥的电磁力比引力要强得多。即使把一颗恒星的引力压力都包括在内,再加上已经聚集的热量,也不足以迫使带正电的离子紧紧地挤在一起,以至于熔合了。

最后的障碍被量子效应克服了。正如解释引力的广义相对论涉及的是很大的物体,量子理论解释了很小的物体的行为。氢核等量子粒子的奇特性之一,在于它们没有具体的位置。关于它们有可能在哪儿,只是存在一系列的概率。因此,尽管由于排斥,一对氢核极有可能因相距太远而无法熔合,但这种量子不确定性使一些粒子得以执行一种过程,这一过程被称作量子隧穿。

分居间距两端的粒子不穿越它们之间的距离的概率很低。尽管任何特定粒子经历隧穿的概率都很低,但一颗恒星中的粒子太多了,它们巨大的量使这种跳跃每时每刻都在发生。举个例子,太阳每秒钟把约400万吨物质转化成能量,所有能量都源自粒子熔化时质量所产生的细微差异。

在一颗正常的恒星内部,存在一种平衡。这是一种介于内向的引力和外向的压力之间的平衡。内向的引力把恒星内的所有粒子都拉向其中心。外向的压力则由两种压力构成,一种是传统的气压,是恒星中的气体粒子彼此弹离、抵制坍塌产生的结果;另一种是聚变过程中辐射的光的压力。这一反应正在太阳深处进行。当质量转化为能量时,它以光的形式出现。但是,光并非笔直地发出的。

光的任一特定光子只能穿越很小的距离,随后就会与另一个物质粒子发生碰撞,并且被吸收。到那时,光被重新发射。这一过程的表现就好像光是另外一个粒子,已经弹离了那一物体。作为一种结果,它赋予了那一物体一些能量。被重新发射的光子能量略微降低,物质粒子增加的能量则导致了抵制恒星坍塌的压力的增加。

由于光子离开恒星的速度非常缓慢,它们自始至终都在减少能量,在穿越一颗恒星的横截面的温度的差异中,就可以看到这一情况。举个例子,太阳的核心温度约为1000万摄氏度,而我们看见的外层则只有约5500摄氏度。光子离开太阳要花约1万~100万年的时间。在此过程中,会发生很多次吸收和再次发射。

与此同时,回溯到新形成的太阳系,绕着那颗年轻的恒星旋转的其他物质簇将会在引力的吸引下聚合起来,形成行星。当然了,并非所有的物质簇都会成功。这是一种复杂的相互作用。如果附近存在足够大的行星,小块物质可能永远没有机会聚合成另一颗行星。据推测,火星和木星之间的小行星带就源于此。小行星带曾经被设想为一颗行星的残骸,现在则被认为是前行星材料。由于其邻居破坏性的引力场,这些材料从来没有形成恒星。  这一切都要归因于引力。当我们丢下某物或跌倒时,这种无所不在的力可能是一种痛苦。但是,如果没有它,那么就不会有地球。如果引力在行星形成后莫名其妙地中断了,我们依然无法生存。把大气保持在适当位置的东西只有引力,舍此无他。至于使我们的脚牢牢地站在地球的表面上,就更不用说了。只要观察一下国际空间站的宇航员执行基本任务(其中包括常见的身体功能)时遭遇到的困难,你就会意识到,引力对日常生存是有益的。

P4-5

作者简介
布莱恩·克莱格(Brian Clegg),英国皇家科学研究所及皇家人文科学院成员,剑桥大学自然科学和兰卡斯特大学运筹学的硕士,英国有名科普作家,撰写过关于十一个科学主题的作品。他的书籍被翻译成多种语言,包括德语、西班牙语、葡萄牙语、中文、日语、波兰语、土耳其语、挪威语、泰语甚至印度尼西亚语。
书评(媒体评论)

尽管万有引力是四种宇宙基本力中微弱的一种,但它却是我们时刻经历的一种力。每个有好奇心的人都应该阅读一本关于万有引力的书,就是这本。克莱格的叙述能力从未衰退,他的语言明确易懂,既没有专业术语也没有烂笑话,更不会引发读者的数学恐惧症。”

——《科克斯书评》(Kirkus Reviews)星级书评

克莱格以易于理解的语言为读者解释了亚里士多德学科、黑洞和弦理论,揭示了一种我们熟悉的力的复杂与神奇,而它也会继续带给科学家更多惊喜。

——《出版人周刊》(Publishers Weekly)

目录

致谢辞

第一章 一种不可见的自然之力

 如果没有引力,一切都不可能发生

 引力的第一定义

第二章 引力思想的起源

 古希腊人的引力观念

 亚里士多德的宇宙观

第三章 一些关于引力的思想

 罗杰·培根的经历

 试验的根本性作用

 地球在旋转

第四章 打开隐藏真理的宝盒

 数沙者

 哥白尼的暗示

 勇气大于才智的反叛者

 牛顿的苹果

 物质的量

第五章 超距作用和其他引力之谜

 吸引的力

 以太介质

 潮汐与引力

 弹弓效应

第六章 扭曲宇宙

 爱因斯坦的三篇论文

 灵光乍现的时刻:等效原理

 时间与空间的性质

 胶皮模式

第七章 爱因斯坦的杰作

 追逐日食

 红移,蓝移

 广义相对论的数学运算

 引力探测器

第八章 四种力之中的一种

 解释引力的困难

 黑洞是什么

第九章 进入量子世界

 寻找量子引力理论

 优雅的弦理论

 圈量子引力理论

 来自石墨烯的灵感

 宇宙焰火

第十章 以太中的粒子和波

 爱因斯坦的引力波

 一个超越时间壁垒的机会

 引力波探测器

 让人意志消磨的引力波探索

第十一章 反引力

 人造引力

 磁悬浮

 阴谋论眼中的反引力

 反引力的伪科学

 反物质是否能产生反引力? 

第十二章 不要因为不懂就离开

注释

内容推荐

万有引力是公认的科学定律之一。从亚里士多德的哲学思辨,到伽利略的双球实验,从牛顿看到的苹果,到爱因斯坦预测的引力波,物理学家一直在努力解释引力的超距作用。牛顿虽然成功地预言了引力,却无法解释它在遥远的距离上是如何起作用的。爱因斯坦注意到引力和加速度可以相互转换,以此为前提创建了他令人费解的广义相对论,显示了物质是怎样扭曲空间和时间的。这解释了引力起作用的方式,以及表面上单纯的引力作用如何拥有四种不同的分力。不仅如此,这也预言了从黑洞到引力对时间的影响的所有现象。

布莱恩·克莱格著刘国伟译的《万有引力》中克莱格以通俗的语言为读者解释了亚里士多德学科、黑洞和弦理论,揭示了一种我们熟悉的自然之力的复杂与神奇。本书语言明确易懂,既没有专业术语也没有烂俗的笑话,更不会引发读者的数学恐惧症,是一本非常难得的引力科普读物。

编辑推荐

引力如同空气,我们赖以为生,却从未明白。2016年,引力波被探测到,广义相对论的预言得到验证,天文学新时代出现。可是,面对也许是21世纪最大的天文发现,你明白什么是引力、引力波吗?阅读布莱恩·克莱格著刘国伟译的《万有引力》,让我们的目光转向地球和宇宙,和牛顿、爱因斯坦一起开始数千年来的引力探索之旅吧!

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更新时间:2025/3/23 14:21:42