编辑推荐：为什么选择伽利略的手指？正是伽利略以其不懈的实证精神使科学从中世纪愚昧中脱身，并为现代科学的发展开辟了道路。这不仅是一部关于科学的翘楚之作，也是一部波澜壮阔的文学作品，其优美程度不亚于很多经典之作。2018年新版的《第yi推动丛书》全新设计了版式和封面，简约个性，提升了阅读体验，让科普给你更多想象。随书附赠价值39.6元由汪洁、吴京平掰开揉碎,带你懂科学好书的《经典科普解读课》6折券。作者简介：彼得•阿特金斯（Peter Atkins），英国牛津大学化学系教授，并且也是该校林肯学院的特别会员。他是世界著名的多产科普作家，已撰写了20多部书，其中包括影响甚广、知名度颇高的Moiecules和在世界范围内广被采用的教科书Physlcal Chemistry。译者介绍：许耀刚，刘政，陈竹目录：序言认识的萌芽第1章 进化 复杂性的萌芽第2章DNA生物学的理性化第3章 能量 计量的普遍化第4章 熵 变化发生的源泉第5章 原子 物质的产生第6章 对称 美的量化第7章 量子 认识的简化第8章 宇宙 真实的纵览第9章 时空 互作用的舞台第10章 数学 理性的局限后记认识的未来索引译后记内容简介：在这本杰出的阐释当代科学核心思想的著作中，彼得·阿特金斯盛赞了伽利略极具象征意义的手指在揭示宇宙、地球及人的本质时所具有的强大力量。作者通过深入浅出的讲解，带领我们逐步领略科学的全貌与本质，深入了解当今十个核心科学思想。无论是你身处其中而不自知的能量，还是一切变化之源——熵，从宇宙学到时空，从 DNA到对称，你能接触或想到的相关知识。试读样章：后记认识的未来对认识的未来，伽利略的手指指向何方？过去的数个世纪，特别是刚刚过去的这个世纪，人们已经取得了令人振奋的进步，并且这样的进步并没有减缓的迹象。那么，它将走向何方呢？科学看上去就好像是半无限的。我这样谨慎的措辞，意指对于寻找终ji理论——不恰当地称呼为“万有理论（theory of everything） ”［自谦的说法是，它是物理学的脚指头（theory of everything首字母的缩写TOE在英文中有脚指头的意思）］——乐观者有一定的把握猜想zui后将以成功告终，但是，科学的衍生和应用永无止境。当然，每个世纪都堆满了此种观点的残骸，而紧接着的进步，闪烁着刺目的灯光，将它们漂白，并且烘托得滑稽可笑。不过，现在的迹象不同，乐观者们——乐观主义应当是所有科学家共同的个性特征——可以指出19世纪和21世纪科学终结论（end-is-nighers）的本质区别。一位19世纪的科学家，在一个大小不一的零件日益精致复杂的世界中成长——从细微之物到横跨国度的庞然大物。对于这些零件来说，终ji认识的理想之境是构筑一架模拟观察的机器，因为它们可以理解零件。我们待会就会看到，这种观点从现代科学中并没有完全销声匿迹，但是科学家现在接受，在认识的终点上，“零件解释”是幼稚的观点。任何零件本身都由更小的零件组成：实际上，任何具有性质的东西都是一个复合的零件。一个电子，在某种意义上，以质量、电荷和自旋为零件，电子具有某种假定的结构，这种结构赋予了电子这些基本特征。我们可以从零件时代顺流而下至抽象时代。当前的21世纪的科学家相信宇宙的深刻结构通过数学就能表达，而任何将数学与可视化的模型联系到一起的尝试都危机重重。现在，抽象是我们游戏的名字，是目前认识的典范。任何终ji理论，如果存在的话，就很可能是对世界基本结构的纯粹抽象的描述，一种我们或许能够拥有但却无法理解的描述。我们可能拥有一个解释，但无法理解它——这个观点可能过于极端，人类是数学诠释的好手。浅显地说，尤其指那些用来支撑物理的数学；他们始终明白他们的解释充满危险和不完备，但是依然义无反顾地去解释。于是，想象电子的自旋像一个球的旋转就成了人类智慧的产物。可是，在物理背景上，我们知道“自旋”是一个非凡的抽象的存在，其性质无法从这个经典图像中完全领会，而且经典理论在这些方面存在误导。弦理论是另外一个例子，这里我们可以把弦想象为三维空间振荡的实际的弦，从而自认为理解了多维空间中的弦的数学概念。尽管终ji理论可能高度抽象，但我们预料它的内容有一个浅显的、启发性的、不精确的图景，科普作者无限憧憬的未来便是找到崭新迷人的办法让终ji理论更容易消化。但是通过“终ji理论”我们想要什么呢？终ji理论将不会是一个单一的方程，它一旦被解出，就能解释世界上（under the Sun）所有的性质和活动，包括太阳（Sun）自身。某种意义上——我不能明确地表述因为只有事后我们才能明确——终ji理论将是复杂的概念，体现了它对物质世界基本结构的看法。为了让你们明白我的想法，我可以指出拥有奇思妙想的惠勒（John Wheeler）尽管失败了但是富于想象的尝试。他几乎在半个世纪前就想知道终ji现实的基本原料是否是一个谓项逻辑陈述的总和。他想知道，宇宙开端时，是不是随机的逻辑陈述相互纠缠，zuizhong达到自洽？大爆炸是否让世界在逻辑上开始自洽？换言之，万物产生之时，便能自我理解吗？当然，这种描述比现在依据量子力学和引力的统一理论、弦理论所探索的层次更初级更深刻。回望往昔，我们可以满怀自信地说，从目前的理论发展到终ji理论，至少存在两次意义深远的观念的变迁。当然，我们亦有可能正踏上无穷连续的观念变迁之路，而真实的理解一直沿着这条黄砖路，穿越下一个观念的地平线（如果未来的档案保管员有能力读我们印刷出来的书，看着这些幼稚的词一定会止不住窃笑）。这大概会让哲学家欣喜，他们是天生的悲观主义者，他们会因科学潦倒的前景欢欣雀跃；但这却会让本是天生乐观派的科学家垂头丧气。观念的变迁之一将来自引力和量子理论的统一，而且对于它可能的存在形式，已经显露出征兆。就像在第9章稍稍谈到的，有一个观点正在浮现，即时空唯yi的真实之处是事件之间关系的存在。量子理论对此也有深刻的阐释，在量子力学中所有可能的过去都已经发生，因此宇宙本质上是多层的。我们还没有完全认识此类观念的变迁，而它们也开诚布公的面对技术上的反对，因为我们还没有一个完整的量子引力理论；不过毫无疑问，它将把我们对现实的理解，领向一条充满令人敬畏的惊奇、并且迄今为止依然朦胧难以分辨的道路上，就像狭义相对论改变了我们对时空的感知，广义相对论亦如此，量子理论依旧这样，绵绵无息。事实上，如果人们思考20世纪的特征，会发现不仅仅存在社会秩序的剧变（并非那个世纪独一无er的），还有一个深刻的剧变——发生在我们对现实世界架构的理解上，它不同于自哥白尼时代以来发生的任何事情。哲学上从未完成如此剧变，尽管它已经生生不息千年之久；而科学在百年内至少经历三次，并且至少还将经历一次，或者两次，或者可以想见的无止境的继续。观念的变迁之二──我们假设它是zui后一个，但这不得而知了——将领着我们踏向凌驾量子理论和引力的统一之处。它将领着我们深入物理现实的基础，而我们也将理解粒子（当然，这已经是一个过时的观点）的意义，力的意义，带电的意义，物理定律是如何产生的，为何世界以这种方式存在，以及一目了然的真实怎样从不受干涉的绝对的虚无中产生……这些都将能够被理解。尽管弦理论的各种可能性隐约闪烁着微光，但终ji理论长成什么样，人们连zui起码的看法都没有。无论在惠勒的推测里，还是我在第10章末尾婉转提到的梦幻的推测中都没有。所有我们能够确定的只有：当终ji启示来临，我们会为之前的幼稚瞠目结舌。虽然还有百万计的下一层次的问题，和数不胜数的数万亿的更下一层次的重要问题，但是只有两个真正深刻的问题留待科学解决。序言为什么我们选择伽利略的手指呢？因为伽利略标志着科学史上的一个转折点，即从那时起科学探索开始朝着一个新的方向转变，而“科学家们”——当然，这个词用来指代当时的研究者其实并不恰当——则从先前的“摇椅式”空想中解脱出来，并对先前囿于权wei的各种探求世界本质的方法的有效性提出质疑，从而在通往现代科学的道路上迈出了蹒跚的第yi步。在此过程中他们摒弃了没有实证的所谓权wei，但他们并没有完全放弃那些“不着边际”的猜想和内心沉思，而使其与可公开验证的实验观察方法进行有机的结合，并共同铸就了一个新兴的、强有力的联合体系。上述体系所体现的伽利略的思想已“染指”目前的所有科学领域：在首先激发出这种思想的物理学中可以看到，在19世纪初的化学中也开始显现，同样在生物学中也可以看到它的身影，尤其在19世纪和20世纪，生物学已不仅仅是一门“展示”大千奇观的学科的时候。简而言之，本书赞扬了伽利略的具有象征意义的“手指”在揭示真理方面的有效性。尽管其生理意义上的手指被收藏在博物馆里，但是伽利略的实证技巧却传了下来并且发扬光大，这也透射出了个人的短暂存在与知识的永恒不灭这一道理。因此，伽利略的手指代表了“具有科学性的方法”这个模糊的概念。他不是唯yi的或第yi个提出这种获取新知方法的人，但是他是历史上提出这种实证思想的举足轻重的人，因此把他作为实证思想的代言人也在情理之中。这种可以探索真理的神奇有效的方法中的一个方面就是强调了实验的核心性，从而将真正的科学与其主要对手——即那些令人印象深刻但也是极其无用的空想的表述划清了界限。深入研究领域并在严格控制条件的情况下所做的实验观察极大地避免了我们认识的主观性，并且在原则上使得实验观察可以面对大众的监督。伽利略还发展了科学简化法，即将问题的本质剥离出来的方法，其思想之光穿透了在现实事件中笼罩在事物本质上面的乌云。这种对复杂问题的简化处理，即从复杂性中看到了简单性，恰恰像伽利略通过他自制的望远镜从“简单”的天穹中看到其复杂性一样。他把在泥泞中前行的吱嘎作响的小车（具体的现实生活事件）放在一边，取而代之的是研究从斜面上滚下的小球（抽象的一般的事件）这种简单的状态，或是从高点落下的钟摆的摆动状态。从现实中喧嚣和杂乱无章的事件中剥离出事物的一般本质是科学方法的关键部分。科学家往往能够从牡蛎中发现珍珠，从皇冠中发现宝石。当然有些人认为这种简化法存在缺陷。他们宣称，真正的认识来源于对喧嚣的现实事件的深入理解，比如小车的停滞不前，情人悲伤，云雀冲天等，并且认为科学家们将蝴蝶作为对象去研究其机制是对认识的抹杀。这种异议虽然不太合理，不过我们应正确地看待它，而不能将其完全抛弃。大多数科学家认为，作为人，情感只是我们与周围世界发生互动的一个极其重要的因素，而只有少数科学家认为这种情感因素是发现真理的可靠途径。他们喜欢解析令人惊愕的复杂性问题，通过将问题化整为零，然后再重新组合起来，尽可能去逐步深入地获得理解。他们通过研究斜面上小球的运动来获得对山坡上的小车的运动的理解；通过研究钟摆运动来更好地理解运动员腿部的摆动机理。反对者则对这种研究方法提出质疑，他们疾呼，对声音振动的物理学理解并不能阐明音乐的美感，且将一曲交响乐分割为一组单个的音符会破坏对其完整性的理解。科学家则回应，我们首先应该理解单个音符的本质，然后再去理解为什么有些和音令人愉悦，有些则如梦魇，而后——可能用不了多长时间 ——再尝试着去理解一段乐曲所产生的心理和艺术效应。科学的目标是获得对事物本质及其发展规律的详尽的认识，当然科学家们也从不会忘记追求这个终ji目标，更不会因为失去耐心而半途而废。至于科学家们是否明白我们认识世界身心与共的快乐，是否理解哲学家、艺术家、预言家以及神学家各自领域的重大问题，都是无关紧要的，我们只知道伽利略改进的简化方法非常重要。说到伟大的思想，我想它应该是一种内含和外延皆极其丰富的简单概念，它好比橡子，能生长成枝繁叶茂的可用之材；它又如蜘蛛，能通过来回盘旋织成大网然后享用盛宴。总之，思想能够产生理论，从而可以阐释事物的本质及其发展规律，同样它也能够用于指导实践。科学史上存在诸多璀璨的思想，但我们不能奢望对其一一进行3 探讨，因此在这里我不得不有所选择。毫无疑问，其他人或许可以选择别的“超级蜘蛛”来获取科学思想中的其他肉肥味美的“猎物”，但 本书所罗列的就是我的选择。我的关注点集中于科学思想而非实际应用。我只写了很少一部分有关黑洞和星际旅行的东西，而且几乎没有写——除了在经过认真考虑后的结语中——诸如我们正处于信息技术和计算科学大行其道的年代中，正经历着科技对生活的巨大推动这种程式化的叙述。我的目的是理出能够为技术进步指明方向，或在大多数情况下能够为技术的进步提供理论基础的那些思想。继承了伽利略学术思想的想象力丰富的科学家——弗里曼·戴森，将理论驱动型科学与技术驱动型科学作了区分。我所考虑的几乎都是理论驱动型科学。在上述分类中，戴森呼应了另外一个著名的思想家——弗朗西斯·培根。培根把思想分为两种：一种是 fructifera，即带来果实的使者（引申为面向实践）；另一种为lucifera，即带来光明的使者（引申为启迪智慧）。我则专注于后者。对于分子生物学和DNA结构的发现，到底是lucifera还是fructifera，是理论驱动型科学还是技术驱动型科学，以及是否应该将其纳入本书的讲述范围尚存在争论。不过在上述每种情况中我倾向于选择前者，因为在生物学领域中，没有任何发现能够像DNA结构的发现那样极大地拓展了我们对生物学的理解和应用，因此把它排除在外无疑是十分荒谬的。也许将lucifera和fructifera完全割裂开来是不切实际的，在分子生物学中我们将会看到lucifera和fructifera在盛况空前的科学体系中的完美融合。科学阐释不同于小说阅读，因为小说中的事件往往是以简单的线性方式展开的。要理解一个科学思想，你首先应该快读一遍，跳过文中那些较难理解或太乏味（但愿本书不会如此）的部分。诚然，尽管我认为文章的铺展有其正常的顺序，比如从晦涩迷离的基础原理开始，逐步攀升而看到熟悉事物的曙光；或者由熟悉的事物开始挖掘而揭开更深层次的原理（我采用后一种叙述方式），但是由于本书各章之间或多或少是相对独立的，因此读者可以按照任意顺序去阅读。还需要谨记一点：科学方法的抽象化塑造了现代科学。抽象化是伽利略手指的另一个重要方面，我们应该对其在现代科学中扮演的角色及其重要性有所觉察。首先，抽象法并不意味着没有价值，事实上它能够产生巨大的实际效应，因为它可以指出我们原本意想不到的现象之间的联系，并且使源于某个领域的思想可以举一反三地应用4 到其他领域中去。zui重要的是，抽象法使我们能够站在一系列实验观察的结果背后，以一个更广阔的的视角来看待它们。科学史上或阅读科学史时，一个zui令人赞叹的“我发现了！”时刻是一种类似科特斯（Cortez-like）的体验，即发现一些海洋能够合并为统一的整体，并由此认识到先前看起来不同的现象之间所存在的内在联系。我的目的是带领本书读者攀上科学的制高点，去领略令人快慰的科学思想的融合，并且随着旅行的深入，我们将逐步揭开更伟大的抽象性，并体会其中的乐趣。因此，我将从猴子和豌豆开始叙述，然后是原子，再过渡到对称美，而后是时空，zui后在对数学那种令人敬畏的抽象性的颂歌中达到高潮。如果你是按照章节的编排顺序进行阅读的话，那么你就会发现你对已读部分的理解逐章深入。我们即将启程踏上充满挑战但同时会带给你深深的满足感的奇妙科学旅程。科学是文艺复兴精神的典范，而文艺复兴是对人类灵魂解放和貌似微不足道的人类大脑的思想力量的极好的注解。我期待着能够随着这趟旅程，小心翼翼地引ling读者到达认识的极zhi，届时你将会感受到只有科学才能带给你启迪的无穷乐趣。名人推荐：从未有某个科学家摘得诺贝尔文学奖之桂冠。但现在是时候了——彼得•阿特金斯就是我心目中的候选人，他运用其炉火纯青的文字功底，阿特金斯为我们展示了深奥科学所具有的诗意魅力，其优美的散文赋予我们灵感和活力，以及内心的充实和满足感。——理查德·道金斯，《自私的基因》作者