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推荐书目:悖论:破解科学史上最复杂的9大谜团


http://www.jslib.org.cn   2015-11-24 15:52:00  来源: 图书馆报   

 

 

     书名:《悖论:破解科学史上最复杂的9大谜团》

     作者:[英]吉姆·艾尔-哈利利著,戴凡惟译

     出版社:中国青年出版社

     定价:3 9.00元
   
     内容简介:本书介绍了最具代表性的 9个悖论,它们横跨整个科学史,对于每个时代科学家们最关注的议题提出质问。这些悖论都属于“认知悖论”,处于似非而是与似是而非的矛盾中,但其实只要仔细思考,就可以找出其中的假设漏洞,轻松破解。书中有精美插图,使得内容更加丰富生动。

   
    如果读者知道天文学家在多久之前就已经察觉这个悖论的存在,便会明白以下事实多么令人惊讶:直到1950年代,这个悖论才首度由来自德国不来梅19世纪的医生兼业余天文学家海因里希·威廉·奥伯斯正式提出,并以他的名字命名。在此之前,对这个问题感兴趣的天文学家可说是少之又少。

    1952年,著名的澳洲裔英国宇宙学家赫曼·邦迪出版了一本极具影响力的教科书,书中首度使用“奥伯斯佯谬”一词。不过我们稍后将明白,这本书其实有张冠李戴之嫌。奥伯斯既不是第一个提出此一问题的人,他的解答也不具特别的原创性或启发性。早他一个世纪的埃德蒙多·哈雷已经叙述过,再早一个世纪的约翰尼斯·开普勒也在1610年提过。甚至连开普勒都不是第一个写下这个问题的人。为了了解整件事的始末,我们得回到 1576年;哥白尼的巨著《天体运行论》发表数十年后,第一个英语译本在这年终于出现。

    任何关于天文史的论述总是从相同的几个关键人物开始。首先登场的是公元2世纪的希腊人托勒密,虽然身为有史以来最重要的科学教科书之一《天文学大成》的作者,他却误以为太阳绕地球公转。他发展出以地球为中心的宇宙模型,并且被全世界天文学家奉为圭臬达1000多年之久。接下来是16世纪的波兰天才哥白尼,他推翻托勒密的“地心”学说,并将太阳与地球的位置对换,被尊为现代天文学的鼻祖。我们也不能遗漏伽利略,他是1609年史上第一位将望远镜指向天空的人,并且透过观测证实哥白尼“日心”模型的正确性:地球的确绕着太阳公转,与其他行星一样。

    下一阶段的突破得靠英国的天文学家托马斯·迪格斯,他来自英国牛津附近一个沉闷的市集小镇瓦林福,算不上赫赫有名。他生于1546年,亦即哥白尼逝世后数年。他的父亲伦纳德·迪格斯也是科学家,被推崇为经纬仪的发明人。经纬仪是现今主要由测量师使用的一种仪器,用来精确量测水平与垂直角度。托马斯在1576年出版了由其父所著、广受欢迎的天文年鉴《永恒的预测》的修订版,以附录的形式将新题材加入书中。这本书最重要的贡献在于首度将哥白尼的巨著译成英文。从现在的观点来看,一本内容数据并非来自哥白尼的天文书籍,竟然愿意将这个理论放在附录里,实在相当神奇。虽然托马斯·迪格斯出版了这个当时饱受争议的宇宙模型并加以提倡,但他所做的重要工作不只于此。

    迪格斯修改了哥白尼著名的太阳系示意图,将原图中位于最外层的众多恒星从固定的单一圆形轨道上解放出来,散布到太阳系外广大无垠的太空中。他因此成为史上第一位提出无限大的宇宙包含无穷多星星的天文学家———不过古希腊哲学家德谟克利特曾经暗示过同一概念。

    数年后,一位名为让·菲利普·罗伊·德谢梭的瑞士天文学家指出,迪格斯和哈雷的论点对于解开这个悖论毫无帮助。他透过简洁的几何计算证明:若以地球为中心,将周遭的太空依不同半径向外划分为若干同心球壳,像一层层的洋葱直到无穷远处,并且假设宇宙各处的星星亮度平均而言相去不远(我们当然知道这与真实状况不尽相符,不过为了简化问题,这是个可接受的假设),那么虽然位于最内层球壳的星星看起来最亮,但由于较外层球壳面积较大,含有较多星星,总视觉亮度其实与内侧任何壳层相同。换句话说,为数较多但较远较暗的星星所贡献的亮度,与为数较少但较近较亮的星星一样。看来我们又回到问题的原点,开普勒的观点似乎成为唯一的合理解释:宇宙并非无穷大,否则夜晚的天空就不会是暗的。

    下一位登场的人物是奥伯斯。在他1823年发表的一篇论文里,夜空为何黑暗的问题再度被提出。他知道根据德谢梭的计算,距离造成星光变暗并非正解。他另行提出假说指出,太空中可能充满星际尘与气体,挡住来自遥远星体(如今已知是星系)的光芒。

    不论如何,当时几乎没有其他天文学家注意到奥伯斯提出的问题及解答,直到19世纪末为止。我们可以原谅奥伯斯所犯的错误。各位读者想想,当时天文学家不但不清楚宇宙的范围有多大,他们手上甚至没有明确的证据显示恒星聚集成星系,而我们的银河系只是广大宇宙中数十亿个星系之一。这种情况将会在20世纪的头十年改变,因为有一位科学家对时间与空间的本质提出崭新的科学观点。

    本文摘自《悖论:破解科学史上最复杂的9大谜团》



责编:朱彦


 
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