《揭示宇宙奥秘的13个常数》书评

“盲人”视角看常数，品读科学知识

大约一个月前，第一次看到了《揭示宇宙奥秘的13个常数的》的全封面，当时不能理解设计理念，参差不齐的数字和字母组合起来的公式，让我感觉好晕啊！可能平时涉猎理科的知识太少，并且又把之前学习到的皮毛忘的一干二净，这让我无比怀念高中时代了，那绝对是我这一生全面掌握天文地理知识最多的时候！读了这本书，才明白封面设计的意义，并且不那么抵触这一串串字符和公式了。　　就这么过了一个月，随着流程的进展，图书上市了，我也拿到了样书，本以为自己是看不懂了，但还是在好奇心的驱使下，翻开了第一页……　　向大家坦诚一个事实，我开始以为这本书讲的是13个数字，阿拉伯数字，顶多有个β、γ，但事实大家都知道，并非如此，我也复习了一下常数，大概这辈子就再也不会忘却了。我想在这里写下来，万一有一个朋友和我一样呢，让我们一起记住富有魔力的常数吧！　　定义：常数又称定数，是指一个数值不变的常量，与之相反的是变量。在物理学上，很多经测量得出的数值都被称为常数。例如万有引力系数和地表重力加速度等。但有研究表明，部分这类常数并不是恒定不变的，因此就被称作“不定常数”和“不很定的常数”。　　特点：1.规定的数量与数字。 2.一定的重复规律。 3.一定之数或通常之数。 4.一定的次序。　　搞懂了何为常数后，进一步，知道了13个常数（本书里所讲到的万有引力常数、光速、理想气体常数、绝对零度、阿伏伽德罗常数、库伦常数、波兹曼常数、普朗克常数、史瓦西半径、氢聚变的效率、钱德拉塞卡极限、哈勃常数、欧米伽），准确的说，之前像万有引力、阿伏伽德罗、光速等，我也是知道的，就是没和常数联系在一起。　　下面挑出几个本书里讲到的常数，供大家赏鉴　　1、万有引力常数　　提到万有引力，我当然会想到牛顿，想到苹果树，甚至想到了牛顿头顶的包，知道因为万有引力的存在，苹果才会掉到树下而不是飞起来。但对万有引力被发现的真正原因和历史背景我却一无所知，现在我知道，在1665年，牛顿拿到了学士学位，但那一年英国爆发了最后一次大规模的黑死病疫情，剑桥大学也关闭了。于是牛顿返回了他位于乌尔索普的家乡，在那里度过了一年半的时光，就是在那个时候，他重塑的整个世界。这本书，在这一章中还讲了很多其他知识，开普勒的三大定律、卡文迪许实验等，知道了卡文迪许的一些故事，他患有类似孤独症的斯伯格综合征，上帝也许是嫉妒他太聪明了，所以给他关闭了一扇窗。　　在这一章中，我真正学习到的是：为什么要尽可能精确G的数值　　原文：　　万有引力常数是整个宇宙的基础。人们意识到它的存在可能要早于任何其他的基础常数，然而迄今为止，我们也只是将其精确到了小数点后5位，低于本书介绍的所有其他常数的精确性。原因主要在于万有引力相比其他力（电磁力、强核力、弱核力）来说极其微弱。　　为什么要这么较真呢？其中一个原因是他会为未来的空间飞行带来潜在的麻烦，特别是当我们有能力探索恒星的时候，我可不想因为没有掌握G后面足够的小数位数而在抵达比邻星前就耗尽了燃料，不过更紧迫的一个原因在于，精确的G的数值能够帮助我们更精确地确定未来可能威胁到地球的那些彗星和小行星的位置，有效的预警能够让我们提前做好防备！　　2、光速——没有什么比光速更快，但如果你一定要找那个“没有什么”,那就是这个了　　这一节，让我想起了中学课本里提到的“地心说”的破灭。　　还有一点是，对于物理和数学一窍不通的我，在雷雨交加的时候，可以明确的告诉旁人雷究竟离我有多远，也许你早就知道，但请不要对我的孤陋寡闻嗤之以鼻　　还有其他的很多知识，都重新学了一下，也知道了天时地利的重要性，同样的理论，不同的人、不同的时期产生了不同的效果，并且科学家们之间也是争议不断，他们的生活是那么的耐人寻味！　　3、理想气体常数　　在这一节，提到了很多人物和实验，如果你想了解的话，最好自己去看，因为我确实似懂非懂，不能妄加评判，但读不懂，并不影响我的阅读，我很喜欢作者的风格，他中间穿插了很多小故事，和这些常数发展的前因后果，非常有趣，知道了很多“奇闻异事”，这是我的好奇心所不能错过的。　　4、绝对零度　　在讲到迈克尔•法拉第和气体液化的时候，我知道了冰箱的工作原理，也知道了这源于一次偶然的试管炸裂，更感兴趣的是，法拉第年轻的时候在一家装订厂工作，多么戏剧性啊？这些你都会想到吗？你知道太阳核心的温度是多少吗？你听说过的最低温度又是多少呢？为什么，温度高起来没头，但是低起来似乎比零下200摄氏度低不了多少！冷的本质是什么？这些都能找到答案。　　文中有一段是这样说的：“太阳日冕的温度高达上百万度，但我们却感觉不到其热度。我很吃惊，即使热水倒到身上，我们都会感觉得到。然而，由于太阳的日冕稀薄的不可思议，因此所含的热量也少到几乎不存在。”是不是奇异的超乎我们的想象呢？　　5、阿伏伽德罗常数　　“阿伏伽德罗假说的影响非常巨大，特别是对化学理论的发展……阿伏伽德罗定律标志了一般化学理论的开端，这一理论能够解释化合物的原子构成及其主要属性。”——德国化学家尤利乌斯•洛塔尔•迈耶尔　　在这一章，阿伏伽德罗假说、道尔顿原子论以及门捷列夫的元素周期表都有提到，这些构成了化学的大部分基石。但当你读到这章的时候你就会知道，阿伏伽德罗又贡献了另外一块重要的基石，即阿伏伽德罗常数——摩尔物质中所包含的微粒数量。详细部分我就不过多介绍了，因为我也自知水平有限，只能浅浅的说一说而已。　　按照书的目录，我在这里只说了其中的前５个，如果你还意犹未尽的话，可以考虑读读此书。如果你对物理方面非常痴迷的话，相信这本书会给你带来很多惊喜，因为可能书中的知识你都了解，但书中间的故事呢？你未必就都知道了吧！　　各类读者，只要对宇宙法则的发现过程感兴趣，都会从本书中获益良多。在阅读的过程中，或许还可以打开维基百科，随手搜索相关词条和名称，以便更好的理解本书的内容。无需担心这些偶尔的停顿会影响到愉悦而充实的阅读体验。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

一切都是没有终结的开始

将艰深的科学理论，数学宇宙表达出来本就不易，更不用说用简单的语言表述出来，但是这本书部分的做到了。我相信有些地方如果加一些示意图可能让读者更容易理解些。开普勒三大定律卡文迪许的实验确定G的值。G就是万有引力普适常数。迈克尔孙实验测验光的速度。防波提的构想-比光更快！53页的气体相态图，三相点，固态，气态，液态，还有超临界流体。绝对零度是一个原子完全不动的状态。“宇宙不仅奇异的超乎我们想象，更是超乎我们所能想象”。阿伏伽德罗常数-1摩尔物质中包含的微粒数量。欧拉公式莱顿瓶伏打电堆净电荷总是散布在物体表面。燃素说-热质说-能量。热力学第一定律，第二定律。嫡是对于系统中不可用能量的度量方式。对颜色变化起作用的只有温度。黑体处于热平衡状态，温度是稳定的。紫外灾难。史瓦西半径：2GM/C^2.半径=史瓦西半径，质量为M的球体表面为可视边界。4个氢原子核聚变成为一个氦原子，质量损失=0.007，转化为能量。三氦过程。氢聚变的向外辐射力和向内的引力形成平衡。

《宇宙之数》：确立宇宙的诸个数字

宇宙之数指的是那些与宇宙的物理法则内在关联的诸个常量。并非所有与自然界相关的数字都符合这里所说的“宇宙”概念。比如：作为现代十进制数字体系基础的数字10，它来自于人类手指的数量。一周七天则是近乎武断的选择，尽管自圣经时代便已采用。而一年365天，则确实反映了一个宇宙中的现实：地球围绕太阳公转一周所需的大致天数。然而，这一数字并没有一个与之相关的宇宙物理法则，仅仅是一种既定事实，它只代表了我们所身处的地球的即时状况，以及地球与其恒星——太阳之间的关系。至于什么才是宇宙数字，我们只要想一下光就明白了。数十年来，当学生们了解到光的速度是186000英里/秒（以及人类使用光年——光运行一年的距离来衡量宇宙间的距离）时，无不为之惊奇和欣喜。《宇宙之数》一书便是通过对十几种宇宙数字的讨论，包括对于和这些数字相关的实验及科学家的介绍，力图为读者带来阅读的快乐以及启发。这是一本讲述科学历史的书籍，但作者并未按时间顺序进行编写，而是将其分为若干章节，每一章对应一个特定的宇宙问题或现象。作者James D. Stein是一位数学教授，他本人的研究领域与本书内容有不小的距离。Stein试图引领读者一起探索与这些“宇宙数字”发现过程相关的历史实验，并搭配有关科学家的奇闻异事。比如，从书中我们会了解到，17世纪的天文学家开普勒不仅发现了行星的运行定律，此外，他还赢得了一场他母亲被控施行巫术的官司。作者采取轻松的笔调，引人入胜的文字，为读者呈现出美好的探索发现的精神。但这也并没有妨碍作者提供与内容相关的详细的数学公式，以及精准的文字描述，有时这些描述更以一种简明扼要的方式呈现出来。理科不好的读者也不必因此却步。偶尔一两页充斥着等式的页面，看似恐怖，但即使略过直接看下一页也不会丧失多少阅读的连贯性。（即使同样作为数学家的本人，也一样会忍不住跳过其中的几个等式。）另外，作者经常会在严肃的科学论述中，加入妙趣横生的比喻，例如，“化学反应就是电子愉悦的旋转，从一个原子舞伴处移动至另外一个原子舞伴处…”。其中的有些比喻可能会稍显牵强，比如他将天上的星星比作好莱坞明星。但这些做法也都是为了增加阅读的趣味性。对于《宇宙之数》一书中所探讨的有些现象，比如气体的压强、体积和温度之间的关系，只要是受过基本教育的读者就会有所了解。另外一些则可能相对比较陌生，例如，人们可能会觉得冷和热均是由“某些来源”所带来的属性。然而，直到18世纪初，科学家才呈现出寒冷不过是因为热的缺席，并证明了“绝对零度”的存在，温度永远无法比绝对零度更低。Stein用了一整章的篇幅来讲述这段精彩的历史，其中包括将零下273度确定为绝对零度的相关实验，他并介绍了现代科技中十分重要的低温物理学。后面几个章节中的许多精彩案例则均来自天体物理学，包括许多仰赖20世纪科技进步的发现。例如，当白矮星的质量超过钱德拉塞卡极限（这一极限由其发现者——印度天体物理学家钱德拉塞卡的名字命名）时，将会出现超新星爆炸，并释放出重元素。此类爆炸是宇宙生命周期的一部分。对此作者写道：“每架飞机都有一个起飞时速，即飞机安全升空的速度。钱德拉塞卡极限除了作为巨恒星丧钟敲响的一个数字以外，同时也是行星构成和生命产生的起飞时速。”作者所采取的诙谐的语调可能不合部分读者的胃口，但这种轻松的写作方式一定会吸引很多读者的阅读兴趣，即使触及艰涩的科学理论，读者也能有很好的把握。另外，作者也会不时在叙述中穿插自己的经历和故事，从而为本书平添了一些个人色彩。各类读者，只要对宇宙法则的发现过程感兴趣，都会从本书中获益良多。在阅读的过程中，或许还可以打开维基百科，随手搜索相关词条和名称，以便更好的理解本书的内容。无需担心这些偶尔的停顿会影响到愉悦而充实的阅读体验。本文由本书的译者发表在图灵社区，原文链接：http://www.ituring.com.cn/article/details/416