好的科學始于好的問題,這是解讀自然的通用的鑰匙。本書對人類歷史上重大的科學發(fā)現(xiàn)進行了有趣的探究。這些科學發(fā)現(xiàn)不僅改變了人類的生活狀態(tài),拓展了人類對自然的看法,而且啟迪了更多思考,推進了人類文明的發(fā)展。本書的探究之旅分為三部分:仰望宇宙、俯視地球、內觀生命。作者以平易近人的表達方式解讀了一系列科學本質的問題,帶領大眾觀察、理解、分析、判斷,學會用科學的思想看待世界。本書如同一本偵探小說,讀者可以像破案一樣解讀科學:觀察自然現(xiàn)象,提出質疑,最終根據(jù)科學證據(jù)得出結論。
打開名校大門:理論物理學的諾貝爾獎愛因斯坦獎得主、物理學領軍人夏皮羅在哈佛大學為從本科到博士等各個級別的學生開設的通識課,沒有門檻,引人入勝。
為什么科學如此重要?我們學科學有什么用?通過學習科學通識,學會對每個人來說最重要的能力之一:如何提出好問題。
全面提升思維格局,迎接AI時代挑戰(zhàn):人類學習和研究的根本方法是什么?什么是關鍵問題?怎么提出關鍵問題?
科學的本質和底層原理:大主題、跨學科、看本質。
歐文·夏皮羅(Irwin Shapiro) 哈佛大學教授,美國國家科學院院士,美國人文與科學院院士。1983年至2004年任哈佛大學哈佛-史密森天體物理中心主任。1964年,夏皮羅基于廣義相對論提出了引力時間延遲效應,又稱夏皮羅時間延遲效應(Shapiro time delay)。該效應是廣義相對論在太陽系中的四大經(jīng)典實驗驗證之一,對研究黑洞和暗物質都有重要意義。 夏皮羅獲得了美國天文學會的丹尼·海涅曼天體物理學獎、美國物理學會的愛因斯坦獎、美國地球物理協(xié)會的查爾斯·A. 惠頓獎、美國天文學會行星科學部的杰拉德·柯伊伯獎等眾多科學獎項。3832號小行星就是以作者的名字命名。
第一部分 揭開宇宙的面紗
第1章
看得到的天體運動 2
歷法 5
周 8
太陽日與恒星日
11
第2章
為天體運動建!15
托勒密的模型 18
哥白尼的模型 23
改進觀測:第谷 27
改進模型:開普勒 28
第3章
望遠鏡與光速 33
望遠鏡 33
光速 37
第4章
萬有引力定律、關于行星的發(fā)現(xiàn),以及狹義和廣義相對論 45
發(fā)現(xiàn)新行星 53
水星軌道近日點的移動 60
狹義相對論 63
廣義相對論 64
第5章
宇宙距離階梯 69
太陽系的距離 70
地球與恒星的距離 75
通過周光關系得出的距離 79
紅移與距離的關系 84
宇宙距離階梯的第五級 93
階梯的整體特性 94
第6章
宇宙微波背景 95
黑體輻射 98
宇宙微波背景的發(fā)現(xiàn) 100
宇宙微波背景溫度的空間波動 102
第7章
暗物質與暗能量 106
暗物質 106
暗能量 111
為什么粒子比反粒子多? 116
為什么引力比電磁力小很多? 117
還有別的宇宙嗎? 118
第二部分 地球和化石
第8章
地球的起源、形狀和大小 120
地球的起源 120
地球的形狀 122
地球的大小 123
第9章
地球的內部 128
地震學 129
推斷地球的結構 133
地震位置 136
里氏震級 138
地球的溫度 139
壓裂、地震和受污染的水 140
第 10 章 地表的演變 143
大陸漂移說 145
板塊構造、恒溫磁性和地球磁場 149
用熱剩磁研究地球:有用且有趣 151
從板塊構造看地球表面 157
測量當代板塊運動 158
第 11 章 物質的結構 164
原子的現(xiàn)代模型 170
質子、離子和中子的發(fā)現(xiàn) 173
放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 175
第 12 章
地球的年齡 179
現(xiàn)代物理的應用嘗試 183
放射性年代測定 187
第 13 章 化石 192
化石的早期發(fā)現(xiàn)和科學處理 196
發(fā)現(xiàn)恐龍 200
第 14 章 蜥腳類恐龍:全面但不深入的介紹 202
蜥腳類恐龍的發(fā)現(xiàn) 203
巨型生物的演化 204
蜥腳類恐龍吃什么?怎么吃? 207
呼吸、血液和體溫 210
防范捕食者 212
蜥腳類恐龍的繁衍 212
第 15 章
恐龍的滅絕 217
恐龍滅絕的新模型 217
滅絕模型 226
第三部分 生命的故事
第 16 章 生命的故事:達爾文、華萊士與孟德爾的貢獻 234
達爾文與華萊士 236
孟德爾 243
孟德爾的成果復現(xiàn) 246
第 17 章
遺傳的分子基礎 249
DNA 的發(fā)現(xiàn) 250
進展與彎路 253
轉化的原理 257
確定堿基比例,推翻四核苷酸假說 260
第 18 章
DNA:遺傳分子與結構 263
揭示 DNA 的結構 265
第 19 章
DNA 的特性與功能 275
用來合成蛋白質的密碼 276
中心法則 280
關于 DNA 的謎題 282
第 20 章
生命的起源、生命樹,以及演化案例 285
生命的起源 285
生命樹 288
演化之路:北極熊 290
演化之路:鯨 294
第 21 章
緩步動物、DNA 的應用,以及遍布全球的人類 302
緩步動物 302
演化實驗 304
DNA 指紋 307
從 DNA 分析看黑死病 311
CRISPR-Cas9 及其影響 314
遍布世界的人類和我們的親戚 318
第 22 章
尋找地外生命 320
太陽系中還有別的生命嗎? 320
天體化學 325
系外行星 328
尋找外星生命 332
尋找地外智慧生物 333