美丽新视界

出版时间:2012-4  出版社:湖南科学技术出版社  作者:皮尔斯·比卓尼  页数:216  译者:杨小山  
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前言

几年前,我和几个朋友在英格兰南岸旅游,前往著名的观光胜地“滩头岬”(beachvhead)。滩头岬并不是以海滩著称,那里最特别的是笔直耸立的白垩峭壁,崖顶长满鲜绿嫩草。当天艳阳高照,碧蓝天空美不胜收,还有棉絮般的白云点点散布。各色野花娇艳绽放,装点那片青翠欲滴的葱绿草场,还有海鸟在上空盘绕尖啸。那个夏日的午后真是太美了,友人也不禁赞叹这美好景象。    这时,我突然有种感觉,只能用眩晕来形容:那种感受称得上是恐慌,倏然涌起,好像我就要跌入无底深渊。我只得坐下喘息片刻才能回过气。    不是因为悬崖太高,让我丧胆,不是的。当时我是思绪狂涌,觉得面对这片美妙景致,自己却完全视若无睹。蓝天,绿草,艳阳高照,这一切似乎都像是凡俗的帘幕假象,遮掩住真实的世界。我的视力完全正常,却觉得自己实际上似乎是完全看不到东西。峭壁、大海还有无边的天空都是那么不可捉摸,我觉得这一切都像是在嘲笑我。多彩的表象都好像是藏匿在烟幕后方,我知道,这片壮丽景象背后的“真相”,一定更为丰富,也更为微妙。    在我头顶盘绕的鸟儿,都感受得到磁场;昆虫能够对移动的阳光做出反应;草、花也都能映射出紫外光。我们周围的一切,都会爆射出无线电波,而太阳还放射出炽烈的红外线和紫外线能量,强度照理讲应该会让我们的感官受不了。结果我们对这一切,却几乎都是熟视无睹。    这种感觉倏忽即逝,再也不曾涌现,却已经点燃我的欲念,希望能设法构建出世界的“真正”相貌,并探究出其中的“真相”。我们的肉眼所见,就算是在夏天午后最晴朗的日光下所看到的,也只不过是实际表象的极小部分。除了我们熟悉的彩虹可见色彩之外,大自然还藏匿了各式各样肉眼看不见的能量,种类远比我们所见的多。宇宙还有隐秘的部分,这个深奥、美丽但肉眼看不见的世界,一直是完全隐匿,直到近代才为人察觉。    从原子到无垠宇宙,我们发现了种种模式和作用力、形状和物体。我们对这些东西都是熟视无睹,自然演化的视觉感官在此无能为力。这些发现都是在我们超越了极限,学会用其他方式来描绘图像之后才实现的。《美丽新视界》就是探讨这些图像的产生方式,以及我们可以怎样解读。    同时我们也深入原子核心(第1章),进入最细小的生命分子,并目睹藏身尘埃微粒,埋伏掠食的怪兽(第2章)。我们用扫描装置来检视人类的心思和内体的细腻运作,结果就连最荒诞的科幻预言也瞠乎其后(第3章)。我们观看地球精彩的隐秘生活,用声波、无线电波、红外线和紫外线来揭露奥秘(第4章、第5章)。我们还把塑造地球、太阳、其他恒星和星系外观的巨大力量和壮阔能量描绘出来(第6章),这一切,我们通常都视而不见。我们还运用电脑,推演现代数学的抽象过程,眼见美得让人难忘,却并不存在的事物(第7章),这些现象告诉我们有关自然界的奥妙真相。    我们得以从不同角度,窥见现实的最终结构,从最小的物质组成,到整个宇宙的面貌。我们探索某处神秘的中间地带,科学和艺术似乎就在此汇聚。    这里也提出迷人的问题。有没有可能拍出原子的照片(见46页)?用电子显微镜拍摄的跳蚤图像,是谁添加了人工色彩,这又是为了什么(见70页)?用放射性断层扫描来探究心智,究竟能显示出哪些意识现象,办得到吗(见100页)?用r射线描绘的火星冰(水)蕴藏图示,在什么状况下,表象并不能显示全貌(见172页)?我们能不能真正“看到”捉摸不定的微波能量的证据,确认字宙是一次大爆炸所创造的(见192页)?我们是不是每天都还要碰到迄今未知的自然模式?或者是不是最新的扫描技术,我们的电子仪器,只能揭露我们预想的现象?    如果《美丽新视界》能够达成写作目标,那么我们就可以开始潜心思索,夏日晴朗午后的真实相貌为何——但愿我们有那种视觉能力来观看。

内容概要

  打开《美丽新视界:我们前所未见的视觉极限》,我们可以深入观察和解读原子核心,进入最细小的生命分子,目睹藏身尘埃的微粒,埋伏掠食的怪兽,检视人类的心思和肉体的细腻运作,观看地球精彩的隐秘生活--这些美得让人难忘,却似乎并不存在的事物,我们通常都视而不见。这些现象或许可以告诉我们,有关自然运作的奥妙和真相。我们得以从一切尺度,瞥见现实的最终结构,从最小的物质组成,到整个已知宇宙的可能相貌--科学和艺术汇聚于此。

作者简介

作者:(美国)皮尔斯·比卓尼 译者:杨小山皮尔斯·比卓尼( Piers Bizony),美国作家,身兼科学家与电视节目制作人,也为《焦点杂志》、《独立报》、《标准晚报》、《连线》杂志等刊物撰稿。还著有《火星之河:探索生命的宇宙起源》等书。

书籍目录

序肉眼看不见的世界 绪论隐秘的彩虹 化无形为有形:用铁屑揭露磁场图像 和未知辐射的初步接触:发现无线电波 是花粉在动?还是水分子在动?从布朗运动学到的教训 从粒子的碰撞轨迹看出端倪:云室和泡室 让原子高速对撞:威力强大的粒子加速器 镜中的谜样物质:发现反粒子 绚丽的弧线和轨迹:寻觅基本粒子 粒子动物园:介子、费米子、玻色子、胶子 测不准?但是抓得到!粒子探测器 重现大爆炸:探寻物质的起源 晶体真是美丽:X射线衍射分析分子结构 虚拟化学:用电脑来建构分子模型 纳米级的等离线图:扫描穿隧式显微镜下的原子 粒子是物质还是波?物质具有波粒二象性 量子波的图像:有如盲人点字 微芯片的隐秘生活:集成电路和摩尔定律 纳米世界:把一个个原子堆叠成物质 界定生命的分际:病毒是“生物”吗? 看得更精细:穿透式电子显微镜下的生物体 让生物发光:荧光显微镜技术 绿意生机:把阳光化为生命 粒粒皆不同:花粉粒的独特造型 怪兽展示场:扫描式电子显微镜呈现的昆虫特写 当科学成为艺术:电子显微镜影像染人为色彩 拥挤的生态环境:灰尘里的隐秘生物 我们体内的往来变通:从没见过的血细胞细微构造 记录生机:看见活生生的完整细胞 电子错觉:来自火星的微生物 百年医学功勋:发现X射线 画作底下的瑕疵品:用射线来剖析艺术创作 把研究对象“切片”:电脑断层扫描 不必掉泪的考古学:扫描脆弱的文物 图唐卡门案:用新工具来侦办远古谋杀案 效法海豚:人体的超声波图像 解读人类密码:找们的行为是由基因控制的吗? 透明的身体:磁共振造影技术 澎湃血流:磁共振血管摄影 抓住思维:观察脑部的活动 寻找自我:记录脑部的电场 脑中圣灵:超觉状态的影像 可视人:多层次的人体全身模型 终极扫描仪:开发太赫波段 我们看到的影像:人类的视觉能力 蜂类的视觉:昆虫和紫外线视觉 真相曝光:紫外线线在法医学上的应用 伪科学?克里安照相术和超自然现象 遍热:探测人类的体热 驭流飞行:捕捉空气的隐秘动态 身受监视:隐私无所藏 无处藏身:后向散射X射线技术 活生生的城市:城市中的时间之流 老大哥:监看我们的日常生活 测定距离:雷达的典型扫描方法 观测世界:从卫星轨道上仔细观察 雷达考古学:搜寻湮灭的文明踪迹 终极地图:以雷达资料建构逼真的地貌模型 拥挤的天空:空中航行管制 照亮夜空:人类的踪迹遍布全球 看到风吹:画出气象的动态 酝酿中的暴风雨:极端气候的图像 警示征兆:从化学线索看出气候变化 深八海底:用声音来绘制海床 曾经发生过的撞击地球事件:用地震波资料犍立陨石坑模型 地质板块位移:看出地质剧变 勘探宝藏:用太空光谱学来探测矿床 起伏的重力场:地球重力的不均匀现象 微妙的平衡:活生生的地球 回头看地球:能不能从远方探测到地球上的生命? 外星的景象:用雷达绘制的金星地貌 宛如亲临现场:火星地形的虚拟模型 火星上的水:勘测火星的化学成分 永不停歇的庞然大物:行星周围的电磁能量 神秘的卫星:小行星上的惊人发现 闪焰之下:看穿太阳的奇妙构造 恒星的诞生:模拟太阳形成的模型 垂死的恒星:超新星爆炸 宇宙怪物:黑洞的恐怖威力 恒星的世代差距:星系的紫外线图像 一亿颗太阳的威力:神秘的v射线爆发 噜杂的宇宙:用射电波来成像 创世的回声:大爆炸残余的微波 宇宙万物大半遗失:寻找暗物质和暗能量 大自然中的数学:斐波那契数列与黄金比 数学望远镜:用电脑绘出分形图案 湍流的世界:模拟流体的动态门 完美的物体:数学抽象模型是源自真实世界吗 电子花目:模拟植物的生长门 生命是不是一场游戏?自然界的运作方式门 比生命更真实:我们如何判断数字特技的真实性 不可思议的宇宙:超过四个维度来思考 多重宇宙:宇宙是不是只有一个 真相美吗?对称和简洁的诱惑 看到是什么意思一我们如何感受色彩? 宇宙电脑:真实是不是一种假象? 预测末日:设想我们的可能结局 吸引外界注意:送往太空的信息 致谢

章节摘录

插图:1827年,苏格兰的植物学家布朗(Robert Brown,1773~1858)用简单的显微镜检测悬浮在水中的花粉粒,他注意到花粉似乎是沿着曲折路径,在显微镜视野中随机移动。他看到每颗微粒都在运动,初步推断这种运动“并不是水流造成的,也并非液体逐渐蒸发的结果,而是肇因于粒子本身”。其他人也进行观察并推出结论,认为布朗见到的是基本的“生命力”,是最细小的生物素材的生机表现。布朗的首度发现造成了轰动。布朗是一位谨慎的科学家。甚至在他预备要发表研究结果的时候.还改写文稿,提出警告,说明他观察了另一批花粉粒.也看到类似的运动,而那批花粉放在显微镜下观察之前,已经在酒精中浸泡保存好几个月,因此观察时肯定已经没有生命了。当然了,说不定花粉比他所想的更难杀死,尽管机会渺茫.却也不无可能。因此.有必要多做一次实验来排除疑点。布朗把无机矿物样本研磨成粉,加水让粉末悬浮。他在显微镜下,又看到了随机的运动。倘若这是某种生命力的作用表现,那么我们就几乎可以确定,这并不是肇因于微粒,原因必然存在于水中。这种实验我们都能做,只要用简单的儿童用显微镜就能进行。这显示水中有水分子!讲得更明白一点,这证明水分子始终在运动。由于水分子实在是太小了,因此我们用普通的显微镜不能直接观测到,不过由于水分子不断冲撞悬浮于水中的微粒,我们才会看到微粒受到撞击而随机四处移动(这种现象就称为“布朗运动”)。但是,我们看不到这种真相。我们实际“看到”的,是微粒自己在一幅清晰的背景上四散逃窜,就像一群小虫。布朗的实验让我们懂得,事情的表象不见得都是真相。如今我们所发明的科学仪器,和布朗使用的黄铜小显微镜相比,i就像是体育场的照明设施和一根蜡烛的差别那么悬殊。不过我们还是必须谨慎,小心诠释用新式仪器观测到的结果。云室(cloud chamber)是物理学家威尔逊(Charles Wl JsorI,1869~1959)于1897年在剑桥大学发明的。当时他是在研究天气,想在实验室设法复制出小规模的云雾效应,意外成就了这项结果。威尔逊在云雾室制造浓密的水蒸气.随后抽动活塞,让蒸气扩张,云室霎时成为接近真空的状态。这时蒸汽也冷却下来,只要略加刺激,就会凝结成小滴。此时再把亚原子粒子射入,粒子通过云室并撞击水分子时,就会干扰分子的电荷,把分子“离子化”。水滴立刻在这种扰动现象的周围聚集,并在粒子后方留下清晰可辨的轨迹。到了1952年,美国物理学家格拉瑟(Donald GI.aser,1926~)改变威尔逊的实验方法。他用的是泡室(bubble-cham—ber).泡室内装了液态氢.小心加温到液态氢要转为气态的临界点,但让泡室保持密闭,使液体不至于变态。接着略微降低泡室的压力,随后以亚原子粒子冲撞氢原子,结果便在液体中产生细小的气泡。这两项技术大体上完全相同.借助这类技术,研究人员就可以使用传统光学显微镜看到粒子的移动轨迹,并拍下照片。云室和泡室沿用了整个20世纪,研究人员借此测量磁场或其他因素左右粒子轨迹所产生的效应(例如:强磁场会使电子的轨迹弯曲),也因此革新了亚原子物理学。我们还能从云室和泡室观察粒子碰撞和交互作用的结果。有些粒子会偏转,也有些会相吸,或生成新粒子,多数新粒子还各自留下细小的轨迹。有些粒子会从轨迹室逃逸,有些则可能在瞬间消失。我们能够研究复杂的粒子“事件”的历史,却从来没有看到过粒子本身。根据量子物理法则,我们测量一个粒子,并不能同时准确得知粒子的动量与位置。我们不能同时界定那个粒子的精确空间位置,以及粒子在那一瞬间移动得有多快。我们对其中一项数值知道得愈多,对另一项就愈没把握。 尽管轨迹似乎很精确.然而界定轨迹的细小气泡或水滴,直径却远大干粒子的直径,大了一百倍到百万倍之多。所以,才会有那么大的量子测不准空间。19世纪末期的实验学家,已经设法研究原子。他们把纤细的金属丝装入玻璃容器(阴极射线管),将里面的空气抽掉大半.并对金属丝加热。金属丝受热释出电子束。然后实验学家用磁铁来使电子束偏往不同方向。通常,研究者是把肉眼看不到的电子,导向一面硫化锌屏幕。电子撞击屏幕,电子的动能就变换为可见光。接着,研究人员应用高明的推理,计算出电子的物理特性。这就是电视显像管的作用原理,而且还沿用至今。目前地球上最具威力的仪器——粒子加速器,也就是根据这项原理发明的。用来喷发射入加速器的粒子,可以用多种方式生成:可以从加热的阴极射出:也可以用现成的重粒子束轰击目标,撞出其他粒子;放射性物质也会自发生成粒子。随后粒子便沿着很长的铜管,在真空中向前飞奔,这根铜管就是加速器的主体。管道外表包覆了强大的微波振荡器(称为调速管),会产生高速的电磁波前,阵阵波前推动粒子,在铜管中大幅加速。加速器全线都装有电磁体,用来限制粒子,让粒子构成一道窄束。管道末端设有泡室或云室,等候粒子抵达,接着便记录粒子的轨迹(也就是纤细的气泡或凝结的液滴构成的轨迹),随后可以据此来推断出粒子的质量、动量、位置或电荷等各种不同的性质。现代加速器的规模庞大,譬如美国加州斯坦福的直线型加速器,长度达3千米。回旋加速器更大,譬如日内瓦附近的欧洲粒子物理研究中心的那具加速器,直径高达27千米,可以推动粒子沿着圆形轨道移动,加速绕行数干圈。粒子每绕行一圈,这部巨大机器周围的电磁场就重新调节,进一步加速粒子。直到粒子运行到接近光速.才由控制磁场导引,转向探测器射去。通常会有数十亿个粒子成束通过,其中只有几个会在探测器室内互撞,并留下碰撞纪录。加速器工程的精密程度,真是令人叹为观止——设备必须绵延好几千米,重达好几千吨,才能让粒子束局限在不超过人发直径的范围里。简单来讲,我们是凭借种种15妙的物理原理,造出世界上最大、最重、也最昂贵的科学仪器,来采测最细小的物质。P16-20

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《美丽新视界:我们前所未见的视觉极限》:我们肉眼所见的一切并不是这个世界的全貌!科技使你得以窥视人类未知的疆域。全彩四色铜版纸印刷,配多幅高清晰大图,带给你前所未见的视觉享受。科学与艺术完美的汇聚于本书。我们得以从一切尺度,瞥见现实的最终结构,从最小的物质组成,到整个已知宇宙的可能相貌。

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用户评论 (总计24条)

 
 

  •     世界的全貌并非如你所见,科技使你得以拥抱微小如尘般的美丽姿态。
    人类总是走在不断发现美的路上,原始人在丛林里发现了树叶的美,附带功能可以遮羞,做件衣服披挂在身上,再往后,人们发现可以画画,用图片把世界的美丽描绘出来,再往后,人们创造了一种叫科技的东西,相当滴强大,运用它,可以让我们看见一个肉眼看不见的微观世界,拥抱一个全新的未来。这个未来有多精彩,正如电影《黑衣人(MAN IN BLACK)》里有段描绘可以很好的诠释,比方你正在熙熙攘攘的街上开车,镜头缓缓拉远,呈现出的是你所在的整个城市,镜头再拉远,呈现出的是整个蓝色的美貌的地球,镜头再拉远,是整个璀璨的银河系,镜头再拉远,哦,这整个银河系原来也不过是个外星人手中的一个玩具弹弹球。同理,反向思维的话,我们在这本书中见到的一只蚂蚁的触角关节,一个病毒的美貌,也许里面也藏了N个千奇百怪的银河系?感谢科技,让我们的想象在无限的延伸,让我们的世界在无限的扩大。
  •     很多前所未见的图,微观下的世界
  •     这本书让我觉得眼前一亮,平时很多随处可见的事物,通过不同的视角让我见到了不一样的世界,显微镜下的昆虫,热视仪下的人体,这些都让人惊奇。换个角度或思维来看身边的一切,也许会收获不一样的心情!这本书真是让人大开眼界!
  •     从这本书,我们也许可以了解到物质的东西虽然微笑,确实构成我们这个世界万事万物的基础啊!
  •     给我们展开一个奇异的世界!大人小孩都值得一读!
  •     一粒沙子就是一个世界,本书可以让你知道人眼所不及的世界,高科技的摄影带来的体验是哲学的思考,人的视野是否真是太小了,也许我们就在另外一个世界的一粒沙子里。
  •     书幅面比较大,印刷也精美,就是价格还是贵了点。
  •     图片非常精美,扩展了我们对世界的认识
  •     很赞,里面的图很震撼
  •     图片很好很清晰。
    解说和文字解释略浅陋。
    喜欢科学的可以买,长长见识。
  •     书可以啊的,可以有的
  •     图文并茂。深入浅出。活动的时候折上折不到5折购买,非常划算。
  •     我很喜欢,里面知识很多
  •     很好。很吸引眼球
  •     当画看,当科普看都是难得的好作品!
  •     照片比较清楚,纸质不错,很滑很厚。
  •     每一页都有一张大彩图,真是视觉的享受,配上较清晰的说明,是启发科学兴趣的好书。
  •     不错 挺好看的 里面的图也很震撼
  •     买早了点,适合识字量大的孩子看!
  •     非常喜欢,内容详细。
  •     有些专业,看不太懂。适合大人看
  •     不太喜欢,感觉偏科技类的吧。很难懂。
  •     图片非常精美,前所未见的东东,很有震撼感!小时候曾经看到过一张精子与卵子相遇的图片,惊讶于摄影师是如何捕捉到的,而这本书里面展示了各种没有见到过的,甚至没想到过的画面。
  •     除了是彩色,纸张好点外,其实挺普通的

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