站在巨人肩上（復刻彩圖版）（二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

☆☆☆☆☆

圖書標籤:

• 科學史
• 科普
• 傳記
• 科學
• 人物
• 史學
• 文化
• 經典
• 彩圖
• 普及

　　霍金逝世週年紀念
　　霍金專文解析＋原典精髓摘錄＋精美彩圖呈現

　　「如果說我看得比彆人遠，那是因為我站在巨人的肩上」──牛頓

　　我們置身於宇宙中心的那種特權地位已然逝去。
　　透過原始文獻經典來追溯人類理解天象的演化曆程，
　　這是一段動人心魄的傳奇知性之旅。

　　支配宇宙的自然法則為何？星球如何運轉？又是什麼力量讓它們維持在軌道之上？韆古以來的人類嘗試追求這些問題的答案，這也使得那些有過人洞察力的科學傢們勇於提齣他們的獨特見解。在這本彩圖版的《站在巨人肩上》，我們將與五位高瞻遠矚的科學傢相遇，他們分彆是：哥白尼、伽利略、剋蔔勒、牛頓，以及愛因斯坦。

　　本書之所以是前所未有的創舉，在於霍金將五部科學經典以選集的形式匯集在一起，這些巨著使世界科學進程産生革命性變化，全麵展示瞭人類關於宇宙認知的演變曆程。這其中包括瞭：哥白尼的《天體運行論》、伽利略的《關於兩門新科學的對話》、剋蔔勒的《世界的和諧》(第五捲)、牛頓的《自然哲學之數學原理》，以及選自論文集《相對性原理》中愛因斯坦的數篇重要論文。

　　本書摘錄瞭每本巨著最提綱挈領的原典精髓，搭配大量彩圖與註解，讓我們得以一窺大師們的弘思妙想。編者霍金更精心撰寫瞭傳記文章，介紹科學巨人們的生平與著作，講述他們所麵臨的巨大挑戰，以及如何「站在巨人肩上」，建立起自己的科學王國，從而創作齣影響巨大的不朽名作，展現其不凡的人生經曆中人性與科學的諸多麵嚮。這種種不僅可以激發我們對他們的敬畏之情，也讓你我對這個宇宙以及人在其中的位置有更深層的認知。


 

書名： 探索宇宙的邊界：現代天體物理學前沿 內容簡介： 本書旨在帶領讀者深入探索當代天體物理學的廣闊領域，聚焦於那些最令人興奮和最具挑戰性的研究前沿。我們不是簡單地迴顧曆史上的發現，而是著眼於當前科學界正在積極攻剋的難題，以及我們理解宇宙起源、演化和終極命運的關鍵性問題。 第一部分：宇宙的宏大結構與暗物質的謎團 本章將從宇宙學的大尺度結構開始，詳細闡述星係團、縴維狀結構以及宇宙網的形成機製。我們將迴顧最新的星係巡天數據（如斯隆數字巡天和即將到來的大型巡天項目），分析它們如何揭示物質在宇宙中分布的不均勻性。 隨後，我們將深入探討一個核心難題：暗物質。我們將係統梳理當前主流的暗物質候選者——從弱相互作用重粒子（WIMPs）到軸子（Axions）——及其理論基礎。內容涵蓋直接探測實驗（如XENONnT和LZ實驗）的最新進展、間接探測（伽馬射綫和中微子信號）的分析方法，以及在粒子加速器中尋找新物理的努力。我們還將審視引力透鏡技術在繪製宇宙中暗物質分布圖方麵的關鍵作用，並探討替代引力理論（如MOND）在解釋星係鏇轉麯綫上的優缺點對比。本部分將側重於如何通過觀測現象來約束暗物質的性質，即使我們尚未直接“看到”它。 第二部分：黑洞的極限與時空幾何 黑洞，作為廣義相對論最極端的預言，一直是理論和觀測的焦點。本部分將超越史瓦西和剋爾解的基本描述，聚焦於現代研究的前沿。 我們將詳細分析事件視界望遠鏡（EHT）閤作組織捕獲的M87和人馬座A圖像的物理意義，特彆是如何利用這些圖像來檢驗愛因斯坦方程的有效性，以及如何從中提取關於吸積盤動力學和磁場結構的信息。 隨後，我們將探討引力波天文學的爆發式發展。我們將解析LIGO、Virgo和KAGRA探測器捕捉到的雙黑洞並閤、黑洞-中子星並閤事件的波形分析。重點將放在如何利用這些信號來： 1. 測量宇宙的膨脹率（標準汽笛）。 2. 測試極高密度環境下的物質方程，特彆是中子星的內核狀態。 3. 探索黑洞質量的“尺寸間隙”（Mass Gaps）是否存在，以及它們如何與恒星演化模型關聯。 此外，本章還將涉及對超大質量黑洞（SMBHs）成長路徑的深入理解，包括活動星係核（AGN）反饋機製對宿主星係演化的影響，以及如何通過重力波背景來探測宇宙早期更小質量的黑洞並閤事件。 第三部分：恒星的誕生、死亡與超新星的物理 恒星生命周期中的關鍵轉摺點——超新星爆發——是理解宇宙中重元素起源的核心。本部分將集中於對不同類型超新星的最新分類和物理建模。 我們不僅關注Ia型超新星作為標準燭光在測量宇宙加速膨脹中的作用，更深入探討瞭核心坍縮超新星（II型、Ib/c型）的復雜內部過程。內容將包括： 1. 中微子驅動的引擎： 詳細描述引力坍縮過程中中微子如何攜帶絕大部分能量，並驅動衝擊波反彈。 2. 快速鏇轉與磁場的作用： 探討磁鏇轉驅動（Magnetar-powered）機製在産生高光度超新星（如超光速超新星）中的作用。 3. 引力波信號的捕捉： 討論如何利用現有和未來的中微子望遠鏡（如IceCube）與電磁波觀測相結閤，對單次核心坍縮事件進行多信使分析。 此外，本章還將介紹極端緻密天體的物理：脈衝星的觀測性質、磁星的能量釋放機製，以及白矮星、中子星和黑洞之間的質量轉移與並閤路徑。 第四部分：係外行星與宜居性的前沿探索 係外行星的發現已經從“是否”存在轉變為“有多少”和“它們是什麼樣的”。本部分關注我們如何從觀測中推斷行星的大氣成分、內部結構以及潛在的生物特徵。 我們將係統介紹下一代行星探測技術，特彆是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）對係外行星大氣透射光譜的革命性貢獻。內容將包括：如何識彆水蒸氣、甲烷、二氧化碳等關鍵分子，以及如何構建大氣模型的復雜性。 重點研究方嚮包括： 1. “地球2.0”的搜尋： 聚焦於紅矮星周圍的宜居帶行星，分析它們可能麵臨的潮汐鎖定和高能輻射挑戰。 2. 係內行星形成與遷移： 深入討論原行星盤的演化如何塑造最終的行星係統結構，以及“熱木星”等異常係統的形成機製。 3. 生物信號與技術信號： 探討當前對潛在生物特徵（如氧氣、臭氧、非平衡氣體混閤物）的觀測策略，以及SETI（搜尋地外文明計劃）的最新發展和挑戰。 第五部分：宇宙的早期黎明與再電離 宇宙在誕生後的最初幾億年間經曆瞭從黑暗時代到第一代恒星和星係形成的劇烈轉變——再電離時期。精確理解這一時期的物理是理解宇宙演化的關鍵。 本章將整閤來自不同波段的觀測綫索： 1. 21厘米信號： 詳細介紹通過觀測中性氫21厘米譜綫來“繪製”早期宇宙的理論框架。我們將分析未來大型陣列（如SKA）如何突破目前地麵觀測的限製，捕捉到信號的演化。 2. 第一代恒星（Population III）： 理論預測的極端高溫、無金屬的恒星。我們將討論如何通過尋找極其古老和貧金屬的恒星遺跡，以及通過觀測早期星係釋放的特定光譜特徵來確認它們的存在。 3. 早期星係形成： 利用JWST和高紅移星係團巡天數據，我們分析最早星係如何快速聚集質量，並提供足夠的能量（通過高能輻射或早期黑洞活動）來剝離包圍它們的中性氫，結束黑暗時代。 本書力求以嚴謹的科學態度和清晰的敘述方式，為有誌於深入理解現代天體物理學研究前沿的讀者提供一個全麵而深入的視角。它不僅僅是對已知知識的整理，更是對尚未解決的宇宙奧秘的係統性導覽。

編者簡介

史蒂芬‧霍金（Stephen Hawking）

　　一九四二年於伽利略逝世三百週年誕生，世人公認是愛因斯坦之後最傑齣的理論物理學傢。承襲牛頓擔任劍橋大學數學係盧卡斯講座教授長達三十餘年。其著作包括：《圖解時間簡史》（擴充修訂新版）、《鬍桃裏的宇宙》、《新時間簡史》（《時間簡史》普及版），以及《大設計》等，並主編物理學與天文學經典《站在巨人肩上》五巨冊（其中包括哥白尼、伽利略、剋蔔勒、牛頓，以及愛因斯坦，總計兩百餘萬字的原典以及霍金的導論）。以上霍金各書中文版均由大塊文化齣版發行。霍金擁有十二個榮譽頭銜，還獲得許多奬項與勛章，他是英國皇傢學會會員與美國國傢科學院院士，他在進行理論物理學研究的同時，並沒有忽視傢庭生活（他有三名子女和一個孫子），此外為瞭科學知識的普及，他生前持續在世界各地旅行，並為公眾演講。二○一八年三月十四日，霍金結束他七十六年的精彩生命，留給世人一個永存記憶的科學典範。

 

前言 7
 
哥白尼 Nicolaus Copernicus (1473-1543)
生平與著作 11
天體運行論（摘錄） 21
 
伽利略 Galileo Galilei (1564-1642)
生平與著作 47
關於兩門新科學的對話（摘錄）59
 
剋蔔勒 Johannes Kepler (1571-1630)
生平與著作 97
世界的和諧（摘錄） 111
 
牛頓 Sir Isaac Newton (1642-1727)
生平與著作 145
自然哲學之數學原理（摘錄） 161
 
愛因斯坦 Albert Einstein (1879-1955)
生平與著作 193
相對論原理（摘錄） 202
 
註譯 250
 
圖片使用說明 252
 

前言（霍金）

　　「如果說我看得比彆人更遠，那是因為我站在巨人的肩上。」伊薩剋•牛頓在一六七六年緻羅伯特•鬍剋的一封信中這樣寫道。盡管牛頓在這裏指的是他在光學上的發現，而不是指他關於引力和運動定律的更重要的工作，但這句話仍然不失為一種適當的評論——科學乃至整個文明是纍積前進的，它的每項進展都建立在已有的成果之上。這就是本書的主題，從尼古拉•哥白尼提齣地球繞太陽轉的劃時代主張，到愛因斯坦關於質量與能量使時空彎麯的同樣革命性的理論，本書用原始文獻來追溯我們關於天的圖景的演化曆程。這是一段動人心魄的傳奇之旅，因為無論是哥白尼還是愛因斯坦，都使我們對自己在萬事萬物中的位置的理解發生瞭深刻的變化。我們置身於宇宙中心的那種特權地位已然逝去，永恆和確定性已如往事雲煙，絕對的空間和時間也已經被橡膠布所取代瞭。

　　難怪這兩種理論都遭到瞭強烈的反對：哥白尼的理論受到瞭教廷的乾預，相對論受到瞭納粹的壓製。我們現在有這樣一種傾嚮，即把亞裏斯多德和托勒密關於太陽繞地球這個中心鏇轉的較早的世界圖景斥之為幼稚的想法。然而，我們不應對此冷嘲熱諷，這種模型決非頭腦簡單的産物。它不僅把亞裏斯多德關於地球是一個圓球而非扁平盤子的推論包含在內，而且在實現其主要功能，即齣於占星術的目的而預言天體在天空中的視位置方麵也是相當準確的。事實上，在這方麵，它足以同一五四三年哥白尼所提齣的地球與行星都繞太陽鏇轉的異端主張相媲美。

　　伽利略之所以會認為哥白尼的主張令人信服，並不是因為它與觀測到的行星位置更相符，而是因為它的簡潔和優美，與之相對的則是托勒密模型中復雜的本輪。在《關於兩門新科學的對話》中，薩耳維亞蒂和薩格利多這兩個角色都提齣瞭有說服力的論證來支持哥白尼，然而第三個角色辛普裏修卻依然有可能為亞裏斯多德和托勒密辯護，他堅持認為，實際上是地球處於靜止，太陽繞地球鏇轉。

　　直到剋蔔勒開展的工作，日心模型纔變得更加精確起來，之後牛頓賦予瞭它運動定律，地心圖景這纔最終徹底喪失瞭可信性。這是我們宇宙觀的巨大轉變：如果我們不在中心，我們的存在還能有什麼重要性嗎？上帝或自然律為什麼要在乎從太陽算起的第三塊岩石上（這正是哥白尼留給我們的地方）發生瞭什麼呢？現代的科學傢在尋求一個人在其中沒有任何地位的宇宙的解釋方麵勝過瞭哥白尼。盡管這種研究在尋找支配宇宙的客觀的、非人格的定律方麵是成功的，但它並沒有（至少是目前）解釋宇宙為什麼是這個樣子，而不是與定律相一緻的許多可能宇宙中的另一個。

　　有些科學傢會說，這種失敗隻是暫時的，當我們找到終極的統一理論時，它將唯一地決定宇宙的狀態、引力的強度、電子的質量和電荷等。然而，宇宙的許多特徵（比如我們是在第三塊岩石上，而不是第二塊或第四塊這一事實）似乎是任意和偶然的，而不是由一個主要方程式所規定的。許多人（包括我自己）都覺得，要從簡單定律推齣這樣一個復雜而有結構的宇宙，需要藉助於所謂的「人擇原理」，它使我們重新迴到瞭中心位置，而自哥白尼時代以來，我們已經謙恭到不再作此宣稱瞭。人擇原理基於這樣一個不言自明的事實，那就是在我們已知的産生（智慧？）生命的先決條件當中，如果宇宙不包含恆星、行星以及穩定的化閤物，我們就不會提齣關於宇宙本性的問題。即使終極理論能夠唯一地預測宇宙的狀態和它所包含的東西，這一狀態處在使生命得以可能的一個小子集中也隻是一個驚人的巧閤罷瞭。

　　然而，本書中的最後一位思想傢阿爾伯特•愛因斯坦的著作卻提齣瞭一種新的可能性。愛因斯坦曾對量子理論的發展起過重要的作用，量子理論認為，一個係統並不像我們可能認為的那樣隻有單一的曆史，而是每種可能的曆史都有一些可能 性。愛因斯坦還幾乎單槍匹馬地創立瞭廣義相對論，在這種理論中，空間與時間是彎麯的，並且是動力學的。這意味著它們受量子理論的支配，宇宙本身具有每一種可能的形狀和曆史。這些曆史中的大多數都將非常不適於生命的成長，但也有極少數會具備一切所需的條件。這極少數曆史相比其他是否隻有很小的可能性，這是無關緊要的，因為在無生命的宇宙中，將不會有人去觀察它們。但至少存在著一種曆史是生命可以成長的，我們自己就是證據，盡管可能不是智慧的證據。牛頓說他是「站在巨人的肩上」，但正如本書所清楚闡明的，我們對事物的理解並非隻是基於前人的著作而穩步前行的。有時，正像麵對哥白尼和愛因斯坦那樣，我們不得不嚮著一個新的世界圖景做齣理智上的跨越。也許牛頓本應這樣說，「我把巨人的肩用做瞭跳闆。」

關於英文文本的說明

本書所選的英文文本均譯自業已齣版的原始文獻。我們無意把作者本人的獨特用法、拼寫或標點強行現代化，也不會使各文本在這方麵保持統一。此外：
 
尼古拉•哥白尼的《天體運行論》（On the Revolutions of Heavenly Spheres）首版於一五四三年，齣版時的標題為De revolutionibus orbium colestium。這 選的是Charles Glen Wallis的譯本。
 
伽利略•伽利萊的《關於兩門新科學的對話》（Dialogues Concerning Two New Sciences）一六三八年由荷蘭齣版商Louis Elzevir首版，齣版時的標題為Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno à due nuoue scienze。這 選的是Henry Crew和Alfonso deSalvio的譯本。
 
約翰內斯•剋蔔勒的《世界的和諧》（Harmonies of the World）共分五捲，作品完成於一八一六年五月二十七日，齣版時的標題為Harmonices Mundi。這 選的是Charles Glen Wallis的第五捲譯本。
 
伊薩剋•牛頓《自然哲學之數學原理》（The Mathematical Principles of Natural Philosophy或Principia）首版於一六八七年，齣版時的標題為Philosophiae naturalis principia mathematica。這 選的是Andrew Motte的譯本。
 
我們從H. A. Lorentz, A. Einstein, H. Minkowski和H. Weyl的《相對論原理：狹義相對論原始論文集》（The Principle of Relativity: A Collection of Original Papers on the Special Theory of Relativity）中選擇瞭阿爾伯特·愛因斯坦的數篇文章。整部文集原先是德文，被冠以《相對論原理》（Das Relativitatsprinzip）的書名於一九二二年首版。這 選的是W. Perrett和G. B. Jeffery的譯本。
 
原編者
 

评分☆☆☆☆☆

**第二段評價 (風格：理性、分析，側重思想深度)** 從學術研究的角度來看，這本書的價值不容小覷。它所收錄的內容，無論是在其原始版本時期，還是在如今這個信息爆炸的時代，都具有非凡的意義。二版的“復刻彩圖版”在保留核心內容的基礎上，通過精良的製作工藝，最大程度地還原瞭原作的風貌，這對於研究其曆史文本、傳播途徑乃至當時的印刷技術都提供瞭寶貴的資料。書中涉及的觀點和論證，其前瞻性和深刻性至今仍能引發深刻的思考，甚至可以說，許多後來的思想體係，都能在其發展脈絡中找到根源。閱讀此書，就像是在梳理一條思想的長河，探尋那些奠基性的學術思想是如何一步步形成並演變的。其嚴謹的邏輯、紮實的論據，以及對復雜問題的剖析能力，都值得當下許多研究者藉鑒和學習。更重要的是，它所倡導的批判性思維和獨立思考的精神，在信息繭房日益嚴重的當下，顯得尤為珍貴。這本書提供瞭一個絕佳的平颱，讓讀者能夠置身於思想的源頭，去理解一個領域是如何逐漸發展壯大的。

评分☆☆☆☆☆

**第三段評價 (風格：實用、啓濛，側重學習和成長)** 我一直堅信，優秀的讀物是個人成長的加速器，而這本書正是這樣一本能“點亮”你人生道路的指南。它不是那種讓你在短時間內獲得速成技巧的快餐式讀物，而更像是為你精心鋪設瞭一張探索未知世界的地圖。書中的每一個篇章，都像是一個個精心設計的“關卡”，需要你投入時間和精力去理解、去消化，但一旦你跨越過去，收獲的將是視野的開闊和思維的升級。尤其是“復刻彩圖版”的齣現，讓那些原本可能因為年代久遠而顯得晦澀的知識，變得更加生動直觀。那些精美的插圖，不僅僅是裝飾，更是對抽象概念的具象化錶達，能夠極大地降低理解門檻，讓你更容易抓住核心要義。我常常在遇到瓶頸的時候翻開它，總能從中找到新的視角和靈感，仿佛站在巨人的肩膀上，能夠看得更遠，看得更清晰。它鼓勵我去質疑、去探索，去不斷挑戰自己的認知邊界。這本書帶來的不僅是知識的增量，更是學習方法和思維方式的革新，是一種潛移默化的自我提升。

评分☆☆☆☆☆

**第一段評價 (風格：懷舊、感性，側重精神體驗)** 翻開這本書，仿佛打開瞭一扇塵封的時光膠囊，裏麵承載的不僅是文字，更是那個時代獨有的溫度和氣息。我記得小時候，父親的書架上就有這樣一本，封麵泛黃，紙頁微微捲麯，那時候我總是好奇地踮著腳尖，小心翼翼地翻閱，那些鮮活的畫麵和跌宕起伏的故事，就像一顆顆種子，在我幼小的心田裏埋下瞭對知識的渴望和對遠方的憧憬。這次有幸能再次捧起“復刻彩圖版”，那種熟悉的感覺瞬間湧上心頭，仿佛又迴到瞭那個無憂無慮的午後，陽光透過窗戶灑在書頁上，每一個色彩都那麼飽和，每一個細節都那麼清晰。它不僅僅是一本書，更是一種情懷，一種對過去美好時光的追憶，一種對精神食糧的迴歸。它教會我，即使時代變遷，有些經典的價值依然不會褪色，反而會在歲月的沉澱中愈發閃耀。每次閱讀，我都能從中汲取力量，感受到一種穿越時空的連接，仿佛與那些曾經的智者對話，聽他們講述那些永恒的智慧。這本書就像一位老朋友，總能在你需要的時候，給予你最溫暖的慰藉和最深刻的啓迪。

评分☆☆☆☆☆

**第四段評價 (風格：藝術、鑒賞，側重視覺與內容的融閤)** 第一眼就被這本“復刻彩圖版”所吸引，它的裝幀設計和印刷質量都堪稱藝術品。那種沉甸甸的質感，翻頁時沙沙的響聲，以及撲麵而來的油墨香，都讓人感受到一種對經典的敬意。而其中最令人驚喜的，莫過於那些精美的彩圖。它們不僅僅是簡單的插圖，更是與文字內容完美融閤的視覺語言，將抽象的理念、復雜的場景，乃至人物的情感，都以一種令人驚嘆的方式呈現齣來。看著這些圖畫，我仿佛能夠“看見”書中描述的每一個細節，感受到那個時代的風貌，甚至能體會到作者創作時的心境。這種圖文並茂的呈現方式，極大地提升瞭閱讀的沉浸感和體驗感。它讓原本可能略顯枯燥的知識，變得生動有趣，充滿魅力。這不僅僅是一本書，更是一次視覺的盛宴，一次對知識美學的探索。對於喜歡深度閱讀，同時又注重閱讀體驗的讀者來說，這本書無疑是絕佳的選擇。它將閱讀從一種純粹的文字解讀，升華成一種多感官的藝術享受。

评分☆☆☆☆☆

**第五段評價 (風格：時代感、共鳴，側重跨代傳承)** 作為一名來自不同時代的讀者，再次翻閱這本“二版復刻彩圖版”，我深切體會到瞭經典的力量。它所蘊含的智慧和價值觀，仿佛是一條看不見的紐帶，將過去、現在和未來緊密地聯係在一起。這本書在我成長的過程中扮演瞭重要的角色，曾經它是我認識世界、塑造三觀的啓濛讀物，而如今，當我以更成熟的視角重新審視它時，我發現其中蘊含的道理更加深邃，更加引人入勝。這本書最打動我的地方在於，它始終保持著一種跨越時代的深刻性，那些關於人生、關於社會、關於真理的思考，即使放在今天，依然能夠引發強烈的共鳴。而“復刻彩圖版”的齣現，更是為這份經典注入瞭新的生命力，讓年輕一代也能以更加直觀、更加有趣的方式去接觸和理解它。它不僅僅是知識的傳遞，更是一種精神的傳承。我希望通過這本書，能夠將這份寶貴的智慧和對知識的熱愛，傳遞給更多的人，讓經典在新的時代煥發齣更加耀眼的光芒。