★ 榮登《紐約時報》暢銷書榜
★ 2016年《富比士》網站「數學、物理、化學類」十大受歡迎科普書
★ 2017年美國「專業與學術傑出出版獎」(The PROSE Awards)宇宙學與天文學類入圍
★ 2018年「美國科學促進會暨速霸陸汽車優良科學讀物獎」青少年科學書長書單入圍
★ 讀者讚譽有加:Amazon網站200多位讀者,goodreads網站600多位讀者,給予平均4顆星以上的好評。
《觀念天文學》(上)
這是最受歡迎的天文通識課,
由三位世界級天文物理學家主講。
一路帶領著我們遨遊浩瀚無垠的宇宙,
從地球出發,經過行星、恆星、星系到黑洞。
為什麼有白天和黑夜?為什麼有四季交替?
恆星如何誕生?又會怎樣落幕?
閃耀的星光究竟透露出什麼祕密?
冥王星為何被降級,再也當不成行星?
銀河系有多少顆恆星?有多少顆行星可能有生命?
類星體是什麼?難道是超級大黑洞?
這門課在普林斯頓大學開講時,
大家爭相搶修,轟動到必須換到大講堂上課。
現在,你可以跟著三位夢寐以求的老師,
一起探索精采無比的宇宙。
《觀念天文學》(下)
歡迎光臨宇宙!
你一出生,就成為宇宙的公民,
這個宇宙有那麼多不可思議的新奇事情,
等著你去一探究竟。
愛因斯坦如何靠著想像描繪出相對論?
你知道什麼是黑洞、蟲洞和白洞?
相對論、蟲洞、宇宙弦,竟然可以用來時光旅行?
讓霍金聲名大噪的研究是什麼?
宇宙如何開始?未來的命運又將如何?
為什麼人類移民外太空勢在必行?
這套書是最佳宇宙導覽手冊,
用深入淺出的方式,
帶領我們欣賞天文學的重大發現,
以及物理學的最前沿進展。
泰森出生在美國航太總署成立的那一年,九歲時他在參觀了紐約的海頓天文館之後,確認了宇宙學將是自己一輩子的志業。
他生長於紐約,成長過程一路上的是紐約的公立學校,高中畢業於布朗克斯科學高中,後來獲得哈佛大學物理學士,哥倫比亞大學天文物理學博士,在天文物理學翹楚的普林斯頓大學進行博士後研究。
他曾在普林斯頓大學開設給非理工科學生修的天文學通識課,結果大受歡迎並造成轟動。
泰森熱中與大眾溝通,是美國最知名的科學傳播者,目前他在扭轉他生命的海頓天文館擔任館長。
普林斯頓大學天文物理教授,以研究類星體,及星系在宇宙中的三維分布著稱。
普林斯頓大學天文物理名譽教授,相對論和宇宙論專家。曾獲普林斯頓大學校長頒發傑出教學獎。
成功大學物理系教授。
開過天文學概論、普通天文學及天文物理等課程。曾獲成功大學「發表頂尖國際期刊」及「通識課程優良教師」等獎項。因長期參與「每日天文圖」翻譯工作,於2016年獲頒中華民國天文學會「譚天獎」。
譯有譯有《宇宙必修課》與《觀念天文學》(上)等書。
交通大學物理研究所教授。
在NASA成立的那年出生、航行者1號發射的那年上大學、超新星SN1987a大放異彩的那年拿到博士學位。研究專長包含宇宙學、高能物理,喜歡教書與說故事;編寫過給高中生的審訂本物理教材,還翻譯了給小朋友的天文和物理繪本。
譯有《觀念天文學》(上)、《太空喵艦長:星際奇航》、《小小科學人:100宇宙大發現》等書。
畢業於台大物理系。著有《邏輯學的故事》、《邏輯學入門》(與林照田教授合著);譯有《語言與真實》、《超高效心智圖學習法》、《學微積分,也學人生》、《我在MIT燃燒物理魂》、《世界第一好懂的科學課》等。
《觀念天文學》(上)
前 言 歡迎光臨宇宙
第Ⅰ部 恆星、行星,以及生命
第1章 宇宙的大小與尺度 泰森
第2章 白天、黑夜、行星軌道 泰森
第3章 牛頓定律 史特勞斯
第4章 恆星如何輻射能量(I) 泰森
第5章 恆星如何輻射能量(II) 泰森
第6章 恆星光譜 泰森
第7章 恆星的誕生與死亡(I) 泰森
第8章 恆星的誕生與死亡(II) 史特勞斯
第9章 為什麼冥王星不是行星? 泰森
第10章 尋找銀河系內的生命 泰森
第Ⅱ部 星系
第11章 星際介質 史特勞斯
第12章 我們的銀河系 史特勞斯
第13章 宇宙中的星系 史特勞斯
第14章 膨脹的宇宙 史特勞斯
第15章 早期宇宙 史特勞斯
第16章 類星體和超級大黑洞 史特勞斯
附注
致謝
《觀念天文學》(下)
第Ⅲ部 愛因斯坦和宇宙
第17章 愛因斯坦的相對論之路 戈特
第18章 狹義相對論的意涵 戈特
第19章 愛因斯坦的廣義相對論 戈特
第20章 黑洞 戈特
第21章 宇宙弦、蟲洞、時光旅行 戈特
第22章 宇宙的形狀與大霹靂 戈特
第23章 暴脹和宇宙論的最新發展 戈特
第24章 我們在宇宙中的未來 戈特
附錄1 E=mc2的推導
附錄2 貝肯斯坦、黑洞的熵,以及資訊
附注
延伸閱讀
宇宙的大小與尺度
我們從恆星開始談起,然後再擴展到星系、宇宙,以及宇宙之外。還記得在「玩具總動員」電影裡,巴斯光年是怎麼說的嗎?
「飛向宇宙,浩瀚無垠!」
宇宙真的是浩瀚無垠。首先,我要介紹宇宙的大小和尺度,它真的遠比你想像的還要大。宇宙比你想像的要來得更熱、更緻密,矛盾的是,宇宙也比你想像的更為稀疏。簡單的說,宇宙實際上比你想得到的要怪異多了。不過在我們啟程之前,讓我們先把工具準備好。
從1到巨大的數
我們先來一趟小數字與大數字之旅,熟悉一下詞彙,以及宇宙中各種事物的大小。讓我從數字1說起;你看過這個數字,而且裡頭沒有0。不過,如果我們把它寫成指數記號,就可以表示成10的0次方(100);因為1的右方沒有0,所以它的次方是0。想當然耳,10可以寫成10的1次方(101);1,000則是103。
記得公制裡代表1,000的英文字首kilo-嗎?kilogram是指1,000公克;kilometer是指1,000公尺。接著,把1,000再添三個0就成了100萬(106),它的代表字首是mega-。或許在發明擴音器(megaphone)的年代,他們會數的最大數字是100萬吧。如果當時他們知道再往後頭添三個0就是10億(109),那麼擴音器的英文也許就會是gigaphone。此外,如果你研究過電腦裡的檔案大小,或許對megabyte和gigabyte這兩個詞也不陌生,gigabyte是指10億位元組。不過,你可能還不明白10億到底是多大的數字。讓我們看看這個世界,然後想想有什麼東西需要用10億來計量。
首先,全世界現在有70億人口。
那麼比爾.蓋茲有多少錢呢?我上次查的時候,他的財富已經累積到800億美元。他是科技怪傑的典範,而在人類歷史上,科技怪傑首次掌控了這個世界。在人類歷史上,這是前所未見的,時代是真的不同囉。至於你會在何處見到1,000億呢?說真格的,還沒到1,000億啦。麥當勞宣稱「我們賣出了超過990億個漢堡」,這是你在街頭能見到的最大數字。我記得童年時麥當勞開始計數的年代,我小時候麥當勞很神氣的公告「我們賣出超過80億個漢堡」。麥當勞的告示牌上永遠不會出現1,000億,因為他們是在10億(billion)之前加兩個數字欄位來顯示賣出多少個漢堡,所以數字最多只能來到「99」個10億(就是990億)。不過,他們現在用天文學家薩根(Carl Sagan)的話,誇張對著我們說「賣出億萬又億萬的漢堡」。
拿1,000億個漢堡來,把它們平放,一個接著一個,從紐約市開始往西排,能到得了芝加哥嗎?沒問題。到得了加州嗎?當然可以。如果它們能浮在水面上的話,以直徑10公分的圓麵包來說(漢堡的直徑略稍微小於這樣的圓麵包),我的計算指出,這些漢堡會繼續橫過大海,沿地球的大圓航路穿過太平洋、澳洲、非洲,然後經過大西洋,最後再回到紐約市。把1,000億個漢堡沿著地球的圓周排列,你已用掉了不少,不過也剩下不少。你打算怎麼處理剩下的漢堡呢?你可以再來215趟相同的旅程!不過,仍然有不少剩下來。現在你對繞著地球打轉沒興趣了,你還能做什麼呢?把它們疊起來。也就是說,在繞地球216圈之後,你把剩下的漢堡疊起來,能疊多高呢?你搆得著月亮,然後再回來。所以說,你把漢堡平放繞地球216圈之後,又把每個厚度5公分的漢堡堆疊到月亮的高度再回來,終於把1,000億個漢堡用完了。這也正是牛為何這麼怕麥當勞的原因了。相較之下,銀河系大約有3千億顆恆星,所以麥當勞快追上宇宙了。
在你年紀到達31歲7個月9小時4分20秒時,已經活了10億秒。我到達那個年歲時,開了一小瓶香檳來慶祝,因為我們並非那麼常遇到10億這個數字。
讓我們繼續下去。接下來的是什麼呢?1兆(1012);它的公制字首是tera-。1兆是沒法數的,但你當然可以試。如果你每秒數一個數字,數到1兆會用掉的時間是31年的1,000倍,也是說是31,000年。這也是為什麼縱然你在家裡閒得發慌,我也不建議你去數到1兆的原因。在1兆秒之前,當時穴居的原始人還正在他們起居室的牆壁上畫圖。
在紐約市的羅斯地球與太空中心,我們用螺旋坡道來展示以大霹靂(也稱為大爆炸)為起點的宇宙時間線,呈現宇宙138億年以來的歷史。如果把整座坡道展開來,長度和一座美式足球場(約100公尺)差不多,所以你的每一步就跨過了5,000萬年。當你沿著斜坡走到頂部時,也許會問:「我們在那裡?」「我們人類的歷史描繪在何處?」從1兆秒前到今日,從愛四處塗鴉的穴居人到現在,這整段時間只占了一根髮絲寬度的跨幅,而我們也真的在時間線的頂端放了一根頭髮。你認為我們的生命夠長,你認為我們的文明也持續了很久的時間,但是以宇宙的觀點來看並非如此。
接著呢?接下來是帶著公制字首peta-的1千兆(1015)。這是我最愛的數字之一。根據螞蟻專家威爾森(E. O. Wilson)所說,地球表面和地底大約住了1千兆到1萬兆隻螞蟻。
接下來呢?1百京(1018),它的公制字首是exa-。十座大型沙灘的沙粒顆數合起來大約就是這麼多。位在里約熱內盧,世界上最著名的科帕卡巴納海灘,以前的長度是4.2公里,寬55公尺。後來他們運來了350萬立方公尺的沙,把沙灘加寬到140公尺。科帕卡巴納海灘表面的中型沙粒大小約為1/3毫米(公釐)寬,每1立方毫米有27顆沙粒,所以350萬立方公尺的這種沙粒,數量大約是1017顆,幾乎是科帕卡巴納海灘目前的沙粒總數。因此像科帕卡巴納海灘這樣的沙灘,十座合起來就有1018顆沙粒。
如果再增加1,000倍,數字就來到了1021(10垓)。我們已經從公里談到擴音器,然後到麥當勞的漢堡,再到克羅馬儂人藝術家,接著到螞蟻、海灘上的沙粒,最後來到10個10垓──可觀測宇宙中的恆星數量。
目前有些活在這個世上的人,仍然堅持人類是宇宙中獨一無二的。之所以如此,是因為他們對大數一點概念也沒有,對宇宙的大小也毫無所知。在之後的篇幅中,我們會進一步討論何謂可觀測宇宙(我們見得到的那部分宇宙),以及它的意涵。
既然已經說到這裡,讓我往後頭跳遠一些。舉例來說,像是1081這種遠比10垓還要大的數字?據我所知,這個數字沒有名稱,它是可觀測宇宙中的原子總數。為何我們需要比這個數還要大的數字呢?到底你該如何去數?或者我們可以談一個很漂亮的整數,也就是古戈爾(googol,10100)。千萬別把古戈爾(googol)和網路搜尋公司Google混淆在一起,雖然當初這家公司的名字,就是故意把googol變形拼成這樣的。
可觀測宇宙中,並沒有需要用古戈爾去計數的物體。這就只是一個很有趣的數字,你可以把它寫成10100,如果你沒有上標可用,寫成10^100也行。話雖如此,在某些情況下,這種大數可能有用,不是用來計數,而是用來表示事情有多少種可能的變化。例如,西洋棋到底有多少種下法呢?在西洋棋局中,如果同一步棋重複出現3次;或者每位棋手都走了50步之後,士兵不曾移動或沒有棋子被吃掉;或者剩下的棋子太少,無法把對手將死;兩位棋手之中的任何一位,都可以宣告這是一盤和棋。如果我們規定棋手在上述的這些情況發生時必須宣告和棋,那西洋棋的可能下法就算得出來。戈特曾做過這種計算,發現可能的下法雖然少於10^(10^4.4),但是比起1古戈爾,也就是10^(10^2)要多上不少。在此處,我們並沒有在計數,只是在為完成某件事的可能方式計量,而在這種情況下,數字可以非常龐大。
我可以再提一個更大的數。如果說1古戈爾是1的後頭接了100個0,那10的1古戈爾次方是什麼?這個數也有個名字,稱為古戈爾普勒克斯(googolplex),是1的後頭跟著1古戈爾個0。你能把這個數目寫出來嗎?辨不到吧!因為它擁有1古戈爾個0,而1古戈爾大於宇宙原子的總數,所以你只能把它寫成10GOOGOL或1010100或10^(10^100)。如果你真的幹勁十足,或許可以試著在宇宙中的每個原子上寫下1019個0,不過你一定有更值得忙的事情。
我說這些,並不是要浪費你的時間。我知道有比1古戈爾普勒克斯還要大的數。貝肯斯坦推導了一個公式,讓我們能用來估計,一個和我們可觀測宇宙的質量與大小相當的體系,擁有的量子態之最大數量是多少。由於觀測會造成量子模糊效應,上述的量子態數量,就是像我們所在的這類可觀測宇宙的最大數量。這個數字是10^(10^124),1後面的0的數量,是1古戈爾普勒克斯的1024倍。這10^(10^124)個宇宙,有些極為恐怖,裡頭到處都是黑洞的宇宙,有些則是和我們的宇宙幾乎完全相同,唯一的差異在於你鼻孔裡少一顆氧分子,而某位外星人的鼻孔裡多一顆氧分子而已。
所以,事實上,我們真的用得上一些極大的數字。我倒是想不出比古戈爾普勒克斯更大的數字有何用途,但數學家肯定用得著。有個數學定理裡頭有個很勁爆的數字10^(10^(10^34)),稱為斯奎斯數(Skewe’s number)。數學家能從遠遠超越物理現實的思索,獲得一些樂趣。
世紀天才愛因斯坦
愛因斯坦的名字是天才的同義詞,比方說,「嗨,愛因斯坦,過來一下!」這句話的意思是「嗨,天才,過來一下!」,或者「他又不是愛因斯坦」則表示「他又不是天才。」愛因斯坦以天才聞名。牛頓也是個天才。
但是,世界各地及人類歷史上還有其他天才。誰是英國文學史中超越群倫的天才?當然是莎士比亞!從他的劇作及詩看來,莎士比亞經常被說成是人類史上字彙量最豐富的人。他的作品中出現過31,534個不同的字。統計學教授艾夫隆(Bradley Efron)與蒂斯帖(Ronald Thisted)針對莎士比亞作品所做的統計分析顯示,莎士比亞想必實際上認得超過6萬6千個字。我想,莎士比亞肯定會在SAT學術測驗的字彙項目贏過牛頓!但牛頓則會在SAT的數學項目打敗莎士比亞。
談到天才的比較,牛頓通常略勝愛因斯坦一籌,因為除了重力理論與光學以外,他還為數學做出重要的貢獻──他發明了微分與積分。不過,牛頓算是比較幸運,他在正確的時機,出生在正確的地點:他出生在歐洲,而當時他們正好在談論這類問題。牛頓在劍橋的導師與教授巴洛(Isaac Barrow),就對於計算木桶及其他類似物體的體積很感興趣,而這正是積分要處理的問題之一。很明顯的,在當時,發現微分與積分的時機已經成熟了。事實上,在歐陸,哲學家與數學家萊布尼茲(Gottfried Wilhelm Leibniz)也自行發明了微分與積分。如果你看看地圖,會發現大約在同一時期,牛頓與萊布尼茲的居住地只差了幾百里。他們兩人同時發明微積分並不能算是巧合,因為歐洲在那個時期本來就在熱烈討論這些想法。
十七世紀末的世界已經準備好迎接一項偉大的發現。當時,克卜勒(Johannes Kepler)已經詳細研究過第谷(Tycho Brahe)記錄的600多頁行星位置觀測數據,將它們轉換成三條可以用數學來分析的行星運動定律。就如史特勞斯在第3章討論過的,牛頓後來根據克卜勒的第三定律,推導出重力的1/r2定律。類似的情況,也在二十世紀發生:氫原子巴爾末系譜線波長的實驗數據,提供了物理學家線索,讓他們找到一條刻畫氫原子能階的公式,並為波耳(Niels Bohr)及薛丁格(Erwin Schrödinger)等人用量子理論來解釋原子的做法預先鋪好了路。
《時代》雜誌將愛因斯坦選為「世紀人物」,是二十世紀最有影響力人物的代表。古騰堡、伊莉莎白一世女王、傑弗遜及愛迪生分別被《時代》雜誌評為他們所屬世紀的最重要人物。莎士比亞以些微的差距落選,因為《時代》雜誌的「十七世紀世紀人物」選的是牛頓。
牛頓在劍橋大學三一學院裡有一尊栩栩如生的真人大小雕像。華茲華斯(William Wordsworth)寫了一首詩,說這雕像是:
一顆心靈的大理石表徵,他永遠
航行在思想的奇異海上,獨自一人
這座雕像上有一段刻文:Newton Qui genus humanum ingenio superavit,可以譯成:「牛頓,他的天才超越全人類。」對那些和泰森一樣認為牛頓是世界上最聰明的人而言,這是支持他們論點的實體證據,就刻在大理石上。愛因斯坦在華盛頓特區,靠近越戰紀念碑附近,也有一個比真人尺寸還大的雕像,就位在國家科學院的前面。他坐著,但雕像還將近3.7公尺高,孩童經常在他膝上玩耍。
現在,讓我再繼續比較一下愛因斯坦與牛頓。泰森認定牛頓是有史以來最偉大的科學家,我不會去挑戰這個想法,我要向牛頓致上他應得的尊敬。但我主張愛因斯坦也是個可以競逐這個頭銜的人,他是和牛頓同一等級的人。
牛頓最有名的方程式是什麼?
F = ma
愛因斯坦最有名的方程式是什麼?
E = mc2
這兩個方程式,哪一個比較有名?牛頓的方程式我們已經在第3章詳細討論過了,說的是:質量愈大的物體,愈不容易加速。這對動力學而言非常重要,但很簡單。要讓一架鋼琴移動,比讓一支口琴移動困難。愛因斯坦的方程式說的是:一丁點的質量,就可以轉換成巨大的能量。這是原子彈背後的祕密。它告訴我們太陽為什麼會閃亮。你覺得哪一個方程式比較重要?
牛頓還有另一個有名的方程式:F = GMm/r2,描述了兩個質量分別為m與M的粒子之間的重力。這是非常重要的公式。愛因斯坦也有另一個方程式:E = hν,在這裡他發現光其實可以看成某種帶著能量的粒子,叫做光子,而光子的能量等於普朗克常數h乘上頻率ν。牛頓最早認為光是由粒子構成,但你可以說,是愛因斯坦證明了這想法。光有粒子性也有波動性,對量子力學而言,這個概念無比重要。
他們兩人都發明了一些東西。牛頓發明了反射式望遠鏡。當今所有的大型望遠鏡都是反射式望遠鏡,例如哈伯太空望遠鏡及凱克望遠鏡。愛因斯坦則是發現了雷射的原理。每次你播放CD或DVD,就是在使用愛因斯坦的發明。兩人都參與了一些政府工作。牛頓當過英國皇家鑄幣局局長,發明了錢幣外緣的齒紋,這項發明我們延用至今。這可以防止竊賊將銀幣外緣的銀刮下來之後,把那枚銀幣繼續依原幣面價值使用。如果他們把齒紋刮掉了,你一定會發現。每當你手中握有一枚硬幣,就可以看到牛頓的影響力。愛因斯坦在世局上所扮演的關鍵角色眾所皆知:他寫了一封很關鍵的信給羅斯福總統,導致曼哈頓計畫與原子彈的誕生,進而結束了第二次世界大戰。愛因斯坦當時所做的事影響深遠,我們至今仍然在處理它所帶來的各種效應。
歡迎光臨宇宙
戈特(本書作者之一)
在孫女艾莉森出生的時候,我對她說的第一句話就是:「歡迎光臨宇宙。」和我一起寫這本書的另一位作者泰森(Neil deGrasse Tyson),也曾多次在電台和電視上說過這句話,這已經成為他的招牌臺詞之一。當你出生之後,你就成為宇宙的公民。而這個宇宙也應該會吸引你四處張望,讓你對自己所在的周遭環境萌生好奇。
泰森9歲時首次去紐約的海頓天文館參觀,就感受到宇宙的呼喚。他是在城市長大的小孩,第一次看到投射在天象儀圓頂上的璀璨夜空,當下決定要成為天文學家。如今,他是這座天文館的館長。
事實上,我們和宇宙的關係千絲萬縷。我們身體擁有的氫,是在宇宙誕生時鍛造出來的;我們體內的其他元素,則是由很久以前死亡的遙遠恆星所製造的。當你打手機給朋友時,也該感謝天文學家。手機科技的基礎是馬克士威方程式,而這些方程式是因為天文學家量測過光速才得到證實。你手機內用來定位和導航的全球定位系統(GPS),需要用到愛因斯坦的廣義相對論,而這項理論則是因為天文學家量測到星光通過太陽附近時會受到偏折,而獲得證實。此外,你可知道,一顆直徑6英寸的硬碟可以儲存的資訊有上限,而且和黑洞物理學有關嗎?在更尋常的層面上,我們每年所感受的季節變換,與地球的地軸跟繞太陽公轉軌道面的傾角有直接關係。
我們寫這本書的目的,是想幫助你深入了解我們所在的宇宙。這本書起源於我們三人在普林斯頓大學開給大學部非理工科學生選修的天文課程,而這類學生在此之前可能從未修過科學課程。為了這門課,我們的同事兼大學部教務主任妮塔.貝寇(Neta Bahcall),排了泰森、史特勞斯(Michael Strauss)和我來教這門課。
泰森在對科學家以外的人講述科學上很有天分,所以是顯而易見的選擇。史特勞斯剛發現宇宙最遙遠的類星體,而我剛獲得普林斯頓大學校長頒發的傑出教學獎。這門大張旗鼓開設的課,吸引了非常多學生選修,我們那棟大樓的教室容不下,只得改到物理系最大的講堂上課。泰森主講「恆星與行星」,史特勞斯講授「星系與類星體」,而我則負責「愛因斯坦、相對論與宇宙論」。泰森在2007年獲選《時代》雜誌全球百大最具影響力人士,雜誌也報導了這門課。這本書除了擁有諸多特點之外,你還可以親自體驗到泰森身為教授的功力,以及他的教學內容。
我們在教這門課數年之後,決定把內容寫成書,造福渴望深入了解宇宙的讀者。
我們將以天文物理學的觀點,從理解現象背後緣由的角度,帶領你們進行一趟宇宙之旅。我們將分享,牛頓和霍金是如何找到他們最重要的發現。你當然知道霍金(Stephen Hawking)是一位很著名的科學家,但我們會提到他為何而聲名大噪。「愛的萬物論」是敘述霍金生平的一部精采電影,讓艾迪.瑞德曼(Eddie Redmayne)因為對霍金的出色演繹,獲頒奧斯卡最佳演員獎。電影中,霍金凝視壁爐時,他最偉大的構想突然出現在腦海中。我們會告訴你這部電影沒提到的事情,例如,霍金為何不相信貝肯斯坦(Jacob Bekenstein)的研究,但最後反而證實了貝肯斯坦的結果,並獲得截然不同的新結論。就是這一位貝肯斯坦,發現了你手邊那顆6英寸硬碟可以儲存的資訊量有上限。這些結論看似天差地別,但實際上卻是有直接的關聯。不過,跟宇宙有關的所有議題實在太多了,在這本書裡,我們把焦點專注於我們最喜愛的一些題材上,希望你能感染到我們對天文學的熱愛。
自我們動手寫書之後,天文學領域又增加了不少新知識,而這本書也反應了這些增長。舉例來說,國際天文聯合會在2006年舉行了一次歷史性的投票,認同泰森對冥王星的看法。我們也投注部分篇幅,討論在其他恆星周圍發現的數千顆行星。我們現在對於標準宇宙模型(包含一般物質、暗物質和暗能量)已有相當精確的認知,這些了解築基於哈伯太空望遠鏡、史隆數位巡天計畫、威金森微波異向性偵測器(WMAP)和普朗克衛星的成果上。物理學家已經在歐洲的大型強子對撞機裡找到希格斯玻色子,讓我們在完備萬有理論的工作上,向前邁進了一大步。雷射干涉儀重力波天文台(LIGO)也直接偵測到了兩顆黑洞迴旋掉向對方時所發出的重力波。
我們將解釋天文學家如何決定到底有多少暗物質,以及我們為何知道暗物質不是由一般物質(原子核內有質子和中子的那種物質)所組成。我們會解釋如何找出暗能量的密度,以及我們為何知道暗能量具有負壓力。此外,我們也會介紹目前對宇宙起源和宇宙歸宿的一些臆測。這些問題會把我們帶到物理知識的前沿。在本書中,你會看到哈伯太空望遠鏡、WMAP衛星和新視野號太空船,拍攝到的冥王星及其衛星冥衛一的美妙影像。
宇宙精采無比。在第1章裡,泰森會說明宇宙為何讓人敬畏有加。宇宙或許讓許多人大感振奮,但是同時也讓人深覺渺小。但本書的目標是想賦予你理解宇宙的能力,讓你信心十足。人類已經知道重力如何作用、恆星如何演化,以及宇宙的年齡有多大。這些都是人類經由思索和觀察所獲得的重大成就,應該會讓你覺得何其有幸,能夠身為人類這個物種的一份子。
宇宙在呼喚了,讓我們啟程吧。
於普林斯頓,紐澤西
★各界推薦
身為宇宙的公民,探索宇宙是我們的義務。泰森、史特勞斯、戈特這麼認為,於是他們導覽了這趟令人振奮的旅程,從充滿塵埃的偏遠星系,到愛因斯坦理論的廣闊景色。
——《自然》(Nature)期刊
三位作者以輕鬆的會話語氣下筆,文中常點綴著幽默的天外飛來一筆,例如,簡短比較dwarfs和dwarves的用法,評論「星際爭霸戰」中那些會說英語的外星人……這套書很棒的地方是,不只展現我們目前對宇宙的認識,也說明了我們是怎麼知道的。
——《科學》(Science)期刊
讀完這套書,就像是經歷了專業科學家親自導覽的個人博物館之旅……作者用平易近人的文筆,表達具挑戰性的內容,帶領讀者從我們的太陽系,來到可見宇宙的邊緣,直到我們需要認識宇宙的一切事情,以及如何知道這些的方法。
——《出版人週刊》(Publishers Weekly)
這些作者在每一章節發聲時,展現出各自的獨特風采,使讀者能深刻感受到他們分享的科學,這些科學從一個心靈傳給另一個心靈,幾乎就像是口述歷史般,最後化為溫暖的歡迎,歡迎你光臨宇宙。
——萊文(Janna Levin),宇宙學家,《Black Hole Blues and Other Songs from Outer Space》作者
從這套生動、愉悅的書中,讀者能盡情享受偉大的想法。
——柯許納(Robert P. Kirshner),天文學家,《The Extravagant Universe》作者
三位作者都是各領域的專家,也是魅力十足的作者。真是好書,書市上幾乎沒有可以與之媲美的同類書籍。
——凱羅(Sean Carroll),宇宙學家,《The Particle at the End of the Universe》作者
這套書以睿智巧妙的方式,包羅了許多宇宙學的前沿進展,讓身為天文學家的我十分佩服。我非常喜歡讀這套書。
——殷丕(Chris Impey),天文學家,《Dreams of Other Worlds》作者之一
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