“盲人”視角看常數,品讀科學知識
大約一個月前,第一次看到了《揭示宇宙奧祕的13個常數》的全封面,當時不能理解設計理念,參差不齊的數字和字母組合起來的公式,讓我感覺好暈啊!可能平時涉獵理科的知識太少,並且又把之前學習到的皮毛忘的一乾二淨,這讓我無比懷念高中時代了,那絕對是我這一生全面掌握天文地理知識最多的時候!讀了這本書,才明白封面設計的意義,並且不那麼牴觸這一串串字元和公式了。
就這麼過了一個月,隨著流程的進展,圖書上市了,我也拿到了樣書,本以為自己是看不懂了,但還是在好奇心的驅使下,翻開了第一頁……
向大家坦誠一個事實,我開始以為這本書講的是13個數字,阿拉伯數字,頂多有個β、γ,但事實大家都知道,並非如此,我也複習了一下常數,大概這輩子就再也不會忘卻了。我想在這裡寫下來,萬一有一個朋友和我一樣呢,讓我們一起記住富有魔力的常數吧!
定義:常數又稱定數,是指一個數值不變的常量,與之相反的是變數。在物理學上,很多經測量得出的數值都被稱為常數。例如萬有引力係數和地表重力加速度等。但有研究表明,部分這類常數並不是恆定不變的,因此就被稱作“不定常數”和“不很定的常數”。
特點:1.規定的數量與數字。 2.一定的重複規律。 3.一定之數或通常之數。 4.一定的次序。
搞懂了何為常數後,進一步,知道了13個常數(本書裡所講到的萬有引力常數、光速、理想氣體常數、絕對零度、阿伏伽德羅常數、庫倫常數、波茲曼常數、普朗克常數、史瓦西半徑、氫聚變的效率、錢德拉塞卡極限、哈勃常數、歐米伽),準確的說,之前像萬有引力、阿伏伽德羅、光速等,我也是知道的,就是沒和常數聯絡在一起。
下面挑出幾個本書裡講到的常數,供大家賞鑑
1、萬有引力常數
提到萬有引力,我當然會想到牛頓,想到蘋果樹,甚至想到了牛頓頭頂的包,知道因為萬有引力的存在,蘋果才會掉到樹下而不是飛起來。但對萬有引力被發現的真正原因和歷史背景我卻一無所知,現在我知道,在1665年,牛頓拿到了學士學位,但那一年英國爆發了最後一次大規模的黑死病疫情,劍橋大學也關閉了。於是牛頓返回了他位於烏爾索普的家鄉,在那裡度過了一年半的時光,就是在那個時候,他重塑的整個世界。這本書,在這一章中還講了很多其他知識,開普勒的三大定律、卡文迪許實驗等,知道了卡文迪許的一些故事,他患有類似孤獨症的斯伯格綜合徵,上帝也許是嫉妒他太聰明瞭,所以給他關閉了一扇窗。
在這一章中,我真正學習到的是:為什麼要儘可能精確G的數值
原文:
萬有引力常數是整個宇宙的基礎。人們意識到它的存在可能要早於任何其他的基礎常數,然而迄今為止,我們也只是將其精確到了小數點後5位,低於本書介紹的所有其他常數的精確性。原因主要在於萬有引力相比其他力(電磁力、強核力、弱核力)來說極其微弱。
為什麼要這麼較真呢?其中一個原因是他會為未來的空間飛行帶來潛在的麻煩,特別是當我們有能力探索恆星的時候,我可不想因為沒有掌握G後面足夠的小數位數而在抵達比鄰星前就耗盡了燃料,不過更緊迫的一個原因在於,精確的G的數值能夠幫助我們更精確地確定未來可能威脅到地球的那些彗星和小行星的位置,有效的預警能夠讓我們提前做好防備!
2、光速——沒有什麼比光速更快,但如果你一定要找那個“沒有什麼”,那就是這個了
這一節,讓我想起了中學課本里提到的“地心說”的破滅。
還有一點是,對於物理和數學一竅不通的我,在雷雨交加的時候,可以明確的告訴旁人雷究竟離我有多遠,也許你早就知道,但請不要對我的孤陋寡聞嗤之以鼻
還有其他的很多知識,都重新學了一下,也知道了天時地利的重要性,同樣的理論,不同的人、不同的時期產生了不同的效果,並且科學家們之間也是爭議不斷,他們的生活是那麼的耐人尋味!
3、理想氣體常數
在這一節,提到了很多人物和實驗,如果你想了解的話,最好自己去看,因為我確實似懂非懂,不能妄加評判,但讀不懂,並不影響我的閱讀,我很喜歡作者的風格,他中間穿插了很多小故事,和這些常數發展的前因後果,非常有趣,知道了很多“奇聞異事”,這是我的好奇心所不能錯過的。
4、絕對零度
在講到邁克爾•法拉第和氣體液化的時候,我知道了冰箱的工作原理,也知道了這源於一次偶然的試管炸裂,更感興趣的是,法拉第年輕的時候在一裝潢訂廠工作,多麼戲劇性啊?這些你都會想到嗎?你知道太陽核心的溫度是多少嗎?你聽說過的最低溫度又是多少呢?為什麼,溫度高起來沒頭,但是低起來似乎比零下200攝氏度低不了多少!冷的本質是什麼?這些都能找到答案。
文中有一段是這樣說的:“太陽日冕的溫度高達上百萬度,但我們卻感覺不到其熱度。我很吃驚,即使熱水倒到身上,我們都會感覺得到。然而,由於太陽的日冕稀薄的不可思議,因此所含的熱量也少到幾乎不存在。”是不是奇異的超乎我們的想象呢?
5、阿伏伽德羅常數
“阿伏伽德羅假說的影響非常巨大,特別是對化學理論的發展……阿伏伽德羅定律標誌了一般化學理論的開端,這一理論能夠解釋化合物的原子構成及其主要屬性。”——德國化學家尤利烏斯•洛塔爾•邁耶爾
在這一章,阿伏伽德羅假說、道爾頓原子論以及門捷列夫的元素週期表都有提到,這些構成了化學的大部分基石。但當你讀到這章的時候你就會知道,阿伏伽德羅又貢獻了另外一塊重要的基石,即阿伏伽德羅常數——摩爾物質中所包含的微粒數量。詳細部分我就不過多介紹了,因為我也自知水平有限,只能淺淺的說一說而已。
按照書的目錄,我在這裡只說了其中的前5個,如果你還意猶未盡的話,可以考慮讀讀此書。如果你對物理方面非常痴迷的話,相信這本書會給你帶來很多驚喜,因為可能書中的知識你都瞭解,但書中間的故事呢?你未必就都知道了吧!
各類讀者,只要對宇宙法則的發現過程感興趣,都會從本書中獲益良多。在閱讀的過程中,或許還可以開啟維基百科,隨手搜尋相關詞條和名稱,以便更好的理解本書的內容。無需擔心這些偶爾的停頓會影響到愉悅而充實的閱讀體驗。 ——譯者:程璽
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