《万物认知指南》汉娜·弗赖伊-pdf,txt,mobi,kindle,epub电子版书免费下载

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作者:汉娜·弗赖伊

内容简介:

从老鼠到大象,所有哺乳动物排空膀胱的时间都是21秒左右。 假如跳蚤长得和人一样大,那么它能跳起的高度将会……只有一个跳蚤那么高。 一个四维空间中的球是什么样的?可能开始想象的时候你就错了。 我们确实感觉自己拥有自由意志,但是我们怎么确定这一点呢? 我们对宇宙的理解没有出错,这个说法成立吗? 我们面部肌肉的扭曲反映了基本的情感状态,大家都这么觉得。只有一个问题,这样的理论是错的。

我们往往会遵循直觉的指引,但是直觉做向导的水平可实在不怎么样。如果将直觉带来的想法照单全收,那我们就会理所当然地认为世界是平的、太阳围绕着地球转、一天的时间是不多不少整整24个小时。然而事实并非如此。 在某个时刻,我们人类能够注意到自己的感官受到了诸多限制,会出现较大的偏差,直觉也常常无法指引正确的方向。因此,我们发展出了科学和数学来帮助我们看清这个世界的真面目。

在这本趣味横生的书中,汉娜·弗赖伊和亚当·拉瑟福德将带领我们踏上科学发现之旅:从宇宙的起源到它最终不可避免的灭亡,从地球上生命的起源到宇宙中其他地方存在奇妙外星生命的可能性,从广阔无垠的空间中最黑暗的深处到我们心灵中最明亮的角落…… 在这趟旅途中,作者将会回答一些困扰我们已久的问题,比如:时间从何而来?我们是否拥有自由意志?我的狗爱我吗?他们会将众多关于天资卓绝和勤勉上进的故事分享给我们,其中也包括笨手笨脚、误入歧途、死胡同、撞大运的情节,以及一些相当愚蠢的决定。

把这些要素放到一起,就组成了最宏大的故事:一种体表大部分无毛的类人猿动物,有着独特的与生俱来的好奇心,他们决定不再满足于了解万物的表象,而是要探索宇宙及宇宙当中一切事物的内在结构。

现实不似你所见,但如果你已经做好准备,并且愿意出发去寻找真相,那么这本书就能成为你的向导。

摘选

这个故事开始于一根电缆。这根电缆有些特别,它被埋在伦敦街道的地下深处。假如你无意中发现了它,你也会觉得这东西不太起眼,它看上去只不过是一堆黑漆漆的线头,从亨利八世的汉普顿宫外的不远处一直延伸到伦敦西南方向泰晤士河东岸的码头区。它的存在鲜为人知,更不要说它的用途了,因此也就没什么人知道这根电缆能在短短30分钟的时间内使一万亿美元消失不见,而这意味着我们整个世界的运行都离不开它。在这根电缆中往来的数据影响着数目巨大的金额,可它的工作却相当简单。它只回答了一个问题,但是它提供的可能是全宇宙最准确的答案。

现在几点了?

如果我问你,在你的所有钟表里面走时最准的是哪个,你可能知道答案。也许是你的手机,它可以通过远程信号校时;也有可能是产自瑞士的精密手表。但是答案应该不是微波炉上的时钟,因为它显示的时间是出厂时设置的,而且只能通过说明书上规定的操作重置——但是它的说明书你恐怕已经找不到了。

关于哪些时钟比较准,哪些时钟不太准,我们有一套标准(不过其中不包括微波炉上的时钟)。摆钟比日晷可靠,石英钟比摆钟可靠。这样一来,测试时钟的准确性就成了一项颇为简单的工作。你只需要把一台时钟与等级更高、更加可靠的时钟进行比较,很快就能通过二者走时的差异得出结论。

假如真的有一张时钟等级表,那么就一定会有一台最高等级的时钟——它是为其他所有时钟设定标准的计时设备。但是时间不像质量那样拥有标准单位(截至2018年,“一千克”的标准是一个放在巴黎某个地下室中的铂铱合金圆柱体的重量)。时间的单位(比如“秒”)无法以这样的方式定义。你无法制造出一个“原型秒”并将其置于玻璃罐中,然后锁进柜子里,或是拿在手上。因此要回答“现在几点了”这个看似简单的问题,我们必须首先搞清楚是谁(或者更准确地说,是什么)主宰着时间,并且解决“时间到底意味着什么”这一问题。

1秒是多久?

这应该是个很简单的问题,毕竟地球每24小时自转一周,每小时是60分钟,每分钟又是60秒。如果你想测量1秒有多久,只需要将望远镜指向天空中的一颗恒星,然后等到第二天晚上,也就是整整一天之后,这颗恒星又出现在视野中的同一位置时,再将经过的时间除以86 400(24×60×60 = 86 400),得到的结果就正好是1秒的时长。

摒弃实体的时钟而将地球作为计时工具似乎是个好主意,但是哪怕是古代的天文学家也模模糊糊地认识到,地球的自转并不是一块可靠的秒表。

日晷可以让你很准确地估算出地球绕地轴转了多少角度。但是,一旦你试图在日晷旁边安装另一台计时工具,时间就会开始扭曲。人们尝试过巨大的沙漏和水钟(把沙漏中的沙子换成水),甚至还尝试过蜡烛钟(用逐渐缩短的蜡烛来衡量时间的流逝),但结局都是一样的:人造设备显示的时间与日晷无法同步。它们有时比日晷走得快,有时又比日晷走得慢。

古巴比伦科学家早就掌握了这种反常的现象,生活在2世纪的古罗马数学家、天文学家托勒密同样如此,他甚至还计算出了人造时钟和天体运动之间的误差。但是直到荷兰物理学家、数学家、业余钟表匠克里斯蒂安·惠更斯于1656年发明了摆钟,这个世界上才第一次出现能够精准测量日晷和时钟之间误差的设备。摆钟的误差可以被控制在每天几秒钟以内,这比拿着尺子和燃烧到一半的蜡烛坐在日晷旁尝试精准计算要容易得多(而且也没那么麻烦)。惠更斯比较了自己新发明的摆钟和日晷在一整年内走时的差异,他据此绘制的一系列图表表明二者之间的误差确实存在:摆钟和日晷指示的时间并不一致,而它们之间的差异并不是随机的。