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商品描述

《這世界難捉摸:霍金也想懂的95%未知宇宙》

這世界難捉摸,但我們還以為自己已經知道很多!

這宇宙的絕大部分,
你不知道,你爸不知道,你媽不知道,你們全家都不知道,
但現在你有機會知道,自己能不能知道了。

有沒有多重宇宙?
有沒有一個跟你完全相反的你存在?
重力波到底在紅什麼?
為什麼宇宙有速限?
暗物質是什麼?
暗能量會撕裂我們嗎?
時間只有一個方向嗎?
回到過去到底有沒有可能?
宇宙到底有沒有邊界?
我們是宇宙的唯一嗎?

這本書用漫畫跟冷笑話,
把你跟尖端物理學家之間的知識鴻溝,
一點一滴無痛的補起來,
讓你腎上腺素大暴發,驚喜連連,
不斷發現:什麼?蛤?啊!原來是這樣!

易讀又有趣,作者真的完整介紹了我們有限的知識,以及我們那汪洋大海的未知。非常享受的閱讀之旅。
──《自然》期刊
這本智慧之書透露了我們對宇宙無知的茫然,也把我們已知的部分寫得讓人入迷。
──羅維理《七堂簡單物理課》作者

【作者簡介】

豪爾赫‧陳 Jorge Cham

巴拿馬華裔,跟《如果這樣,會怎樣?》的作者門羅一樣,是漫畫家兼機器人科學家,他的《PhD漫畫》廣受歡迎。他在喬治亞理工學院取得了學士學位,而在史丹福大學獲得了機械工程學博士學位。

丹尼爾懷森 Daniel Whiteson

加州大學爾灣分校教授,專門研究粒子物理,也參與CERN大強子對撞機實驗,同時也是美國物理學會會士。懷森很擅長深入淺出的方式,介紹尖端的物理概念,這本《這世界難捉摸》就是明證。

譯者介紹

徐士傑

實驗粒子物理學家,美國華盛頓大學助理教授,與作者丹尼爾‧懷森是好友,很久以前就常常一起討論書中的議題,對於作者要在書中表達的一切,都能完全捉摸。

葉尚倫

畢業於陽明大學醫學系,曾擔任台北榮總胸腔部住院醫師以及總醫師,並且通過內科專科醫師考試。
於2008年, 隨徐士傑旅居瑞士以及美國,目前定居西雅圖, 任職於西雅圖華文學校六年級教師以及公立學校之數學家教。

 

【目錄】
譯者序 一起來把宇宙弄明白
作者序 請聽我們說
第1章 宇宙是由什麼組成的?
第2章 暗物質是什麼?
第3章 暗能量是什麼?
第4章 物質最基本的元素是什麼?
第5章 質量的奧祕
第6章 為什麼重力和其他作用力這麼不同?
第7章 空間是什麼?
第8章 時間是什麼?
第9章 到底有多少維度存在?
第10章 我們能以超光速移動嗎?
第11章 誰在對地球發射超快粒子?
第12章 為什麼我們不是由反物質組成的?
第14章 大霹靂時發生了什麼事?
第15章 我們的宇宙有多大?
第16章 萬有理論存在嗎?
第17章 我們獨自存在於宇宙中嗎?
所以啊……
說不盡的感謝

 

譯者序:一起來把宇宙弄明白

沒有暗物質就不會有地球和太陽系嗎?沒有希格斯場人類和宇宙就不能存在嗎?我們的世界是不是外星人的電腦模擬?重力波讓我們見證了黑洞互相吞噬的過程嗎?這些看似不可思議、危言聳聽的問題,會不會是今晚「關鍵時刻」和「新聞龍捲風」節目的話題?其實,這些問題可是近代科學前沿積極探討的大哉問,且看丹尼爾‧懷森和豪爾赫‧陳怎麼說。

物理學家與漫畫科學家的結合
「為何不找豪爾赫呢?除了他不做第二人想!」當丹尼爾在思考,是否有人掌握了美術技巧,同時具有專業科學知識及優秀的溝通能力,能夠有效透過漫畫來介紹複雜的希格斯粒子給普羅大眾時,他的妻子給出了這個建議。這句話開啟了兩人的合作以及後來本書的誕生。當時丹尼爾對網紅豪爾赫會不會有正面回覆,並沒有把握。豪爾赫倒是覺得:「這可妙了!我本來畫的都是免費網路漫畫,現在竟然有人想付錢聘我來畫,何樂而不為?」

這世界難捉摸

於是,專業的物理學家以及才華洋溢的漫畫家迸出了創意無限的火花。他們解釋希格斯粒子以及重力波的網路動畫 ,幽默風趣又簡單扼要,雙雙突破了百萬點閱率。尤其是希格斯粒子動畫,在網路發表之後沒幾個月,科學家就發現了希格斯粒子並正式公布,全球媒體廣為引用他們的漫畫來介紹希格斯粒子。希格斯粒子以及重力波這兩個震撼世界的大發現,分別得到2013年及2017年的諾貝爾物理學獎,他們的這兩則動畫讓大眾得以一窺物理學桂冠堂奧,十分難能可貴。

深入淺出的介紹
丹尼爾‧懷森任職於加州大學爾灣分校物理學系,是創新卓越的實驗粒子物理學教授。他是跨領域研究先驅,多方位研究並不斷嘗試新技術,跨足統計學、計算科學以及天文物理學領域,在新物理的尋找和進階物理分析技術上有精闢獨到的見解,屢獲殊榮,2016年在四十歲的年紀,就成為美國物理學會會士。

我和丹尼爾是相識多年的研究夥伴兼好友,自從我在2003年前往加州大學聖地牙哥分校攻讀物理學博士學位以來,我們一起從事了許多科學論文合作,從矩陣元素運算法到AI人工智慧及深度學習,我們不斷要突破的是如何在大強子對撞機的複雜環境下,找出藏在數十億的質子對撞事件裡,稀少罕見的新物理訊號。我與丹尼爾的合作經驗非常愉快,因為他擅長以深入淺出的方式介紹物理學概念,由他來撰寫科普文章,介紹極深奧的物理謎題可說是一時之選。

引用丹尼爾的一句話:「對研究生來說,豪爾赫‧陳相當知名,他就像是學術界的布萊德‧彼特」。我雖然直到翻譯本書才接觸到豪爾赫本人,但是對於他創作的網上連載漫畫《被堆得更高和更深》(Piled Higher and Deeper),又稱《PhD 漫畫》,可是一點也不陌生。漫畫裡講述幾個研究生的日常生活大小事,包括研究上遇到的困難、和導師之間的複雜關係,在攻讀博士學位期間,在心裡感到鬱悶苦澀之時,讀讀他的漫畫總能會心一笑紓解壓力,他的漫畫是療癒系聖品。這不誇張,在每個研究所裡,總會有人把他的作品貼在牆上。

豪爾赫在2008年從史丹福大學獲得了機械工程學博士學位,他常常自嘲是教育過度的漫畫家。他在加州理工學院從事博士後研究期間,決定放棄學術生涯,專心從事漫畫工作,這個選擇不免讓他在巴拿馬大學教書的父母擔心。現在的他,網站瀏覽人數已突破5千萬人次,並有平均7百萬的固定讀者,出版了五本書及一部電影,作品傳閱全球,每年受邀演講50場次。也由於他的專業學術背景以及出色的溝通技巧,他的漫畫讓這本書讀來有畫龍點睛之妙。

直探物理之美
宇宙奧祕何其多,丹尼爾精心挑選的大哉問,著眼於僅僅透過觀念討論,毋需數學公式就能讓非物理專業讀者能深度理解的課題。以此原則挑選主題難免有遺珠之憾,譬如丹尼爾在第十六章〈萬有引力存在嗎?〉中只簡略提到:夸克與夸克間可以互相轉變,微中子和微中子間也可以互相轉變。還有好多現象在了解宇宙的基本運作方式上非常重要,但是要理解這些現象背後的觀念需要有很多數學知識,我期待丹尼爾與豪爾赫能發揮創意,在未來的科普書中詳加介紹 。

丹尼爾用流暢的文筆,採用大量的例子及高明的比喻,介紹了許多物理學上新穎的概念。雖然書中有些小地方在專業物理學家看起來不是很嚴謹,但是創造出來的理解尤為重要。譬如,在物理理論中,一般人對廣義相對論最感到困惑、好奇以及莫名其妙,主要原因是廣義相對論建立在令人難以親近的複雜數學上,以此重新定義了時空概念。丹尼爾在第七章〈空間是什麼?〉中把空間比擬為凝膠,而不是背景舞臺,巧妙的把空間形容成了有形實物,因此空間可以彎曲、傳播波紋,甚至擴張;再加上豪爾赫的漫畫輔助,抽象的物理概念頓時具體呈現,諸如此類的妙喻,比比皆是。

與台灣的讀者分享
本書亦莊亦諧,書裡隱藏許多令人會心一笑的幽默和機智風趣的雙關語,對於熟悉美國流行文化的讀者,尤其是對於六年級生來說,也許稍加容易領會句中的弦外之音。作者的這些巧思增添了許多閱讀樂趣,往往在莞爾一笑後,更加發人深思。譬如第五章〈質量的奧祕〉中的「質量標籤說」就令人拍案叫絕。有些笑話可能有點超過,譬如第九章〈到底有多少維度?〉中的屁味笑話,就請讀者自己去感受吧!

丹尼爾籌劃本書多時,當他把書本完成的消息告訴我之後,我立即興奮地毛遂自薦擔任中文翻譯。除了我本身熟悉書中探討的主題,和熱中於推廣科普之外,同時也看到了另一個絕妙的機會,來介紹我的研究工作給非物理專業的父母親友。由於自2001年臺大物理畢業之後,我有多年未從事中文撰寫工作,文筆稍嫌生澀,因此邀請愛妻尚倫加入翻譯的行列。我負責科學譯文,尚倫加以順稿潤色,再由編輯文珠做最後定稿,有了尚倫的妙筆生花和文珠細心校稿及耐心的引導,我們致力於在本書翻譯上達到「信、達、雅」的目標。若讀者發現譯文有錯或不達意,敬請不吝賜教,聯絡我們加以改善。

霍金曾被問到他的人生目標,他說:「我的目標很簡單,就是把宇宙整個弄明白——它為何如此,它為何存在。」宇宙到底有多少奧祕仍待揭曉,藉著本書付梓,誠摯邀請讀者與我們一起加入丹尼爾‧懷森和豪爾赫‧陳導航的宇宙之旅,探索難以捉摸的未知世界。

 

作者序──請聽我們說

你是否曾經想過宇宙是如何開始、由什麼構成,以及將如何結束?你是否問過時間和空間從哪裡來?人類是宇宙中唯一存在的智慧生物嗎?

遺憾的是,關於這些問題,這本書將不會給你任何答案。

相反的,這本書將告訴你,關於這個宇宙我們所不知道的事情,包括那些你可能認為我們已經解決了,但實際上並沒有任何進展的大問題。

我們常常會聽到關於某些重大發現的新聞,新聞上說,這些發現可以解決很重要的問題。但是,有多少人在知道這些解答前,先聽過相關問題?而且,到底還有哪些重大的問題還沒解決?這就是這本書將要告訴你的,我們要帶你一窺究竟。

在接下來的章節裡,我們將逐一解釋宇宙中最重大的未解問題,並且說明這些問題為什麼仍無定論。讀完本書,你將會更深入體認到,我們自以為知道宇宙的現況,明白宇宙如何運作,是多麼的荒謬。不過往好處想,至少你會知道我們為什麼毫無頭緒。

不過這本書並不是要告訴你這些我們不知道的事,來讓你沮喪;相反的,這本書是要讓你覺得興奮,因為還有這麼許多未知的領域等待我們去探索。在每個宇宙奧祕裡、在每個未知的背後,我們也將發現對人類有意義的答案以及令人興奮的驚喜。我們會教你用不同的方法來看世界,透過了解我們不了解的事物,我們將可看到這世界仍然充滿各種可能性。

邁向發現的第一步就,是釐清有哪些是我們不知道的。因此,請坐好、繫上安全帶,準備出發探索未知領域。我們即將展開一場探遍宇宙奧祕的奇幻之旅。

《宇宙必修課:給大忙人的天文物理學入門攻略》

★《紐約時報》暢銷總榜第一名
★全球知名宇宙學網紅泰森,為忙碌的你開講宇宙必修課!
★把天文知識化整為零,去除艱澀計算,沒有難懂圖表。

全世界大概沒有幾個人能像泰森一樣,能把宇宙天文講得扣人心弦又引人入勝,
你可能沒有時間看長篇大論,
泰森的這堂必修課輕薄短小,攜帶方便,
你在捷運上翻一下,喝咖啡的時候讀一點,
每天花上兩三分鐘,
就能快速吸收夠用的天文知識,
不再被暗物質、暗能量弄得昏天暗地,
不再遭大霹靂、重力波震得頭昏眼花。

【苦口婆心推薦】

對真正想踏入天文物理一窺堂奧的讀者而言,這是一本入門好書。
──國立自然科學博物館 孫維新館長

請試試這本輕薄短小的入門心法,這裡寫的可是正宗的少林武功!
──交通大學物理所 高文芳教授

不管你有多忙,把它帶在身邊,偶爾,品味一兩句,讀上一兩段,你會漸漸了解,你我的存在是多麼的不可思議,宇宙萬物的結構是多麼的神奇, 而我們人類居然得以擁有生命, 還能一探科學的奧祕 !
──清華大學天文所 江瑛貴教授

【作者簡介】

泰森(Neil deGrasse Tyson)

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。

譯者:蘇漢宗

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」。

【目錄】
導讀:星空下的無私分享 孫維新
序言:為什麼宇宙是必修課 泰森
1. 有史以來最精采的故事
2. 在地球上就是在宇宙中
3. 於是,就有了光
4. 星系之間有什麼
5. 摸不著的暗物質
6. 神祕的暗能量
7. 元素週期表中見宇宙
8. 球形萬歲
9. 看不見的光
10. 行星之間有什麼
11. 從外太空看地球
12. 為什麼要有宇宙觀

 

嘗鮮書摘

在開頭的十億年之中,宇宙持續膨脹和降溫,物質也受重力吸引,聚成稱為星系的大質量天體。此時形成的星系總數將近1千億,每一個星系都有數千億顆恆星,而且恆星的核心正在進行核融合。而質量超過10倍太陽的恆星,核心的壓力和溫度,更高到可以鍛造出數十種比氫更重的元素,其中包括了組成行星,以及生活在這些行星上生命所需的所有元素。

這些元素如果停留在形成之處就全然無用,但大質量的恆星偶爾會發生爆炸,把化學元素含量豐富的核心散播到星系各處。如此經過了90億年不停的增加元素量之後,在一個平凡的宇宙角落(室女座超星系團的邊緣),一個平凡星系(銀河系)內的平凡區域(獵戶臂)上,一顆毫不起眼,名為太陽的恆星誕生了。

形成太陽的這團氣體雲擁有大量的重元素,聚合後還產生了各式各樣繞太陽運行的天體,包括數顆岩質和氣態行星、數十萬顆小行星,以及數十億顆彗星。在開頭的數億年期間,位在雜亂軌道上的殘渣會受到較大型天體吸積,產生高速與高能量的撞擊事件,造成岩質行星的表面熔化,也讓複雜分子無法形成。

隨太陽系裡可吸積的物質變得愈來愈少,行星的表面開始降溫。我們稱為地球的這顆行星,也在太陽周圍一個冷熱適中的區域裡形成了,這使得地球上的海洋擁有大量的液態水。假使地球離太陽再近一些,海洋就會蒸發殆盡;如果地球離太陽再遠一些,海洋就會凍結。在這兩種情形下,我們所知的生命就無法滋長和演化。

有機分子在化學元素極為豐富的海洋裡,以我們目前仍未知的機制,轉變成了能自我複制的生命。在這鍋生命之湯裡,構造簡單的厭氧菌最具優勢,這種生物能在無氧環境下蓬勃發展,並排放高化學活性副產物—氧。

這些原始的單細胞厭氧菌,不自覺的把地球上的大氣,從原本二氧化碳含量豐富,轉變成氧含量豐富,於是好氧生物得以出現,並進而主宰了海洋和陸地。

這些有助於好氧生物生存的氧原子,通常成雙組成氧分子,但在地球的高層大氣也可以聚合三個,形成臭氧,替地球表面擋掉大部分

破壞力強大的太陽紫外光子。地球上(以及可能在宇宙他處)會有極多樣的生命,都要歸功於宇宙中含量豐富的碳,以及無以數計或簡單或複雜的含碳分子。這一點是毫無疑義的,因為碳基分子的種類及數量,多於其他各種分子的總和。

但生命是脆弱無比的。在過去,地球偶爾會遭遇到突然冒出來的大型彗星和小行星的碰撞,使生態系受到無以倫比的破壞。例如就在6千5百萬年前(地球年齡比現在再往前減2%時),一顆10兆噸的小行星撞在現今中美洲的猶加敦半島,造成75%的植物和動物滅種,其中也包括著名的恐龍。\

因為這場生態浩劫,我們哺乳類的祖先從此不再淪為暴龍的開胃小點,得以興起並占住剛空出來的棲域。哺乳類中具有大型腦容量,稱為靈長類的一支,後來演化成為智人,擁有足夠的智慧來發明科學方法和科學工具,甚至還破解了宇宙起源和演化之謎。

然而,在所有的這一切之前,還發生過什麼事?也就是說,在宇宙起源之前發生了什麼事?

天文物理學家目前對此一無所知。或者說,我們目前最天馬行空的想法,幾乎全都缺乏實驗科學的根基。為此,有些具有宗教信仰的人就以正義使者的口吻斷言,一定是某種至高無上者啟動了這一切,而這種力量不但大過其他力,也是所有一切的根源。對這類人來說,啟動這一切的,理所當然就是上帝。

然而,會不會宇宙是永恆的存在,只是它的狀態我們至今仍然無法辨認,例如:它會不會是可以不停產生新宇宙的多重宇宙?或者,宇宙根本是憑空出現的?或者,我們所知和所愛的一切,只是超級智慧外星物種因為好玩,所進行的電腦模擬?這些有趣的哲思,很難讓所有人滿意。儘管如此,這些想法提醒了我們,無知才是科學家心智的自然狀態。自認無所不知的人,從來不會去尋找,也不會碰巧發現到宇宙未知與已知的界線。

我們知道且可以斷言的是:宇宙有一個起點。此外,我們身體裡的每一顆原子,都可以溯源到大霹靂,以及五十多億年前發生爆炸的大質量恆星裡的熱核反應爐。我們是星塵轉變成的生物,然後宇宙賦予了我們能力,讓我們去了解宇宙,而我們的旅程才剛要開始呢。──摘自〈有史以來最精采的故事〉

 

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