求知簡史：從超越時空到認識自己 pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

[美] 馬塞洛.格萊澤著，曾大為劉勇軍譯

圖書標籤:

求知
曆史
哲學
科學
自我認知
知識
人類文明
思考
探索
智慧

下載連結在頁面底部

facebook linkedin mastodon messenger pinterest reddit telegram twitter viber vkontakte whatsapp 複製連結

想要找書就要到新城書站

book.cndgn.com

立刻按 ctrl+D收藏本頁

你會得到大驚喜!!

齣版社：重慶齣版社，重慶齣版集團

ISBN：9787229118136

版次：1

商品編碼：12232579

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-11-01

用紙：膠版紙

頁數：308

具體描述

編輯推薦

我們人類，無論是個人還是集體，都有一種衝動，想要理解世界和看到我們在其中的位置。科學是對於我們求知欲的迴應。而如今的人類求知，說到底，是在科學的框架內，尋求世界起源和結局的答案，尋求意義與目的的答案。

眾所周知，2017年諾貝奬物理奬授予三位引力波探測計劃的重要科學傢。“引力波”的發現，標誌著人類的求知史迎來瞭曆史新起點，意味著我們將用一種新的認知宇宙的方式，去瞭解我們未曾想象卻真實存在的新事物。

在這樣的時代與契機之下，閱讀《求知簡史》這樣一部跨哲學、天文學、物理學等學科，全景展現人類認識世界的徵程的作品，迴望與反思人類的求知和認知史，意義重大。

能將深奧的宇宙學、物理學用易懂而優美的語言描述齣來的作者少之又少，《七堂極簡物理課》的作者卡洛.羅韋利是個中翹楚，而《求知簡史》的作者格萊澤是另一奇纔。

“格萊澤是位天纔作傢。”美國著名物理科普雜誌《今日物理》如此評價。這並非誇張的虛言，而是真實的贊嘆。

《求知簡史》的作者馬塞洛.格萊澤並非平凡之輩。作為美國常春藤聯盟達特茅斯學院知名的物理學和天文學教授，馬塞洛.格萊澤也是世界著名理論物理學傢，與備受尊重的量子宇宙學傢亞曆山大.維蘭金、獲得者弗蘭剋.維爾切剋等人是好朋友。馬塞洛.格萊澤所著的5部科普佳作，在美國都是暢銷書，曾被譯成15種語言。《求知簡史》是他的代錶作。

《求知簡史》首要的魅力和過人之處，在於馬塞洛.格萊澤以堅實的科學知識為基礎，站在哲學的高度上，用一種詩性的語言講述人類求知史。這使得讀者在閱讀時，根本不會有絲毫的枯燥感和畏懼心理，反而覺得異常享受，並不時會心一笑。

在編輯這本書的過程中，我一遍又一遍地閱讀，每次都被作者優美而略微幽默的語言所摺服。不信，你看看以下這些來自書中的段落：

重復是令人愉悅的，如果自然拍鼓，我們或許也會隨之打拍子。一個循環時間帶給我們的是重生的承諾，並在人與宇宙之間建立起密切的聯係：我們在，故世界在。

也多虧瞭多普勒，一些世俗小事也能勾起我們對宇宙浩渺博大的聯想——每當你聽到救護車呼嘯而過的聲音時，你可以想到數十億個星係在蒼穹之中呼嘯而過的情景。

這是一種緊張的三角關係。隻有在光子失去活力後，這種三角關係纔以電子與質子之間的結閤而告終。結果簡單的原子得以産生；剩下的光子則從痛苦的愛恨糾葛中解脫，從此在宇宙中無拘無束地四散漫遊。

“雲不是球形的，山不是錐形的，海岸綫不是環形的，樹乾不是光滑的，光同樣也不是以直綫傳播的。”人們發現大多不是高於萬物的單一秩序，而是有序和無序，對稱和非對稱，它們在我們描述自然的過程中相輔相成，並行不悖。

流嚮河裏的水成為天空中的雲彩，然後通過降雨雲彩再次成為河流中的水；長成橡樹的種子會在成熟的樹上重現，最後會再次成為橡樹；世界毀滅，然而從其廢墟之中，新的世界又興起瞭。

有關物體下落的實驗是民主科學的，因為對所有物體都一視同仁。但當一片羽毛和一輛凱迪拉剋都從十英尺高的地方墜落，其落地所需時間是不同的，原因是二者所受的空氣阻力不同。

《求知簡史》所涵蓋的內容從人類早期的迷信和神話到當代科學中的宇宙和物理問題，他所涉及的話題是如此之廣，但駕馭起來卻如此輕車駕熟，足以彰顯他深厚的科學功底和人文底蘊。

有賴於格萊澤的文筆，哲學傢們（如泰勒斯、阿那剋西曼德、畢達哥拉斯等）一流的智慧膽識和卓爾不凡的想象力，科學傢們（伽利略、牛頓、開普勒、愛因斯坦等）的驚人創造力、不懈努力和強大的實驗能力纔得以充分體現；而人類的求知曆程也顯得格外鮮活、饒有趣味、令人感嘆又發人深思。

“格萊澤天賦異稟，能夠深入淺齣地講故事。”

《求知簡史》的深入淺齣到瞭何種程度？坦率地說，即使是初中物理學得一塌糊塗的文科生也能看得懂，並被深深吸引。無論是相對論、時空彎麯、多普勒效應、宇宙膨脹理論，還是奇點、暗物質、暗能量、多元宇宙，或者量子力學、薛定諤的波動方程、海德堡不確定性原理、哥德爾證明等，格萊澤都用淺顯易懂的語言娓娓道來，讓從前對這些天文學、物理學知識一無所知的普通大眾立即秒懂！（關鍵問題是，這些知識對於我們每一個人來說都尤為重要，因為這是我們瞭解世界的根基。）即使是對這些知識有所瞭解的理科生，也因為作者生動、深入的講述而産生閱讀興趣，並從書中獲得過往沒有在教科書中獲得的深度理解。

而《求知簡史》的另一可貴之處，是它具有深厚的人文關懷，而這正是國內科普書所缺乏的。《哥倫比亞電訊報》評價《求知簡史》：“格萊澤憑藉對於‘謙卑和盼望’的堅定信仰，以他周到的設想和敏感的布局寫下此書，且不夾雜任何先入為主的自負感。”

格萊澤的“敬畏”和“謙卑”源於他對“科學的邊界”的清醒認識：“我們對世界的瞭解有個基本界限，不僅受限於探索自然的工具，而且受限於自然本身。‘自然喜歡把自己藏起來。’經曆過無數磨難和成功後，我們發現在人類探索自然的這場躲貓貓遊戲中，自然是不會輸的，它讓人看到的永遠隻是局部。”

在此基礎上，格萊澤顛覆瞭傳統的對於科學的目的的認識——科學的目的就是解決並最終理解未知。格萊澤卻認為，科學不是所有奧秘的徵服者，也不是獲得知識的虛幻目標。科學的目標在於憑藉我們的能力大程度弄清自然運行的方式。這一還原科學本來麵目的思考方式使得科學變得更加美麗、更加有力，也使得對知識的探求是開放式的追求，求知因而變成與未知之間永不間斷的浪漫。

內容簡介

《求知簡史》是一部跨哲學、天文學、物理學等學科的人類認知發展史。

作者用簡潔優美而不乏幽默風趣的筆法，展現瞭從古希臘哲學傢到牛頓、開普勒、愛因斯坦等眾人是如何拓展我們對於世界的認知：從宇宙的起源及其物理性質，到世界的物質構成及物質特性，從元素說、原子論到日心說、經典力學，再到相對論、量子力學，其範圍大至太空小到量子世界，涵蓋瞭奇點、彎麯空間、暗物質、多元宇宙等廣泛主題。

在《求知簡史》中作者指齣在人類的求知之旅中，哲學傢的智慧膽識和卓爾不凡的想象力，科學傢的驚人創造力、不懈努力和強大的實驗能力，探索工具的逐漸改善，都不同程度地動搖瞭人類原有的知識根基，並重新定義瞭人類與未知世界的關係。

《求知簡史》的主旨還在於闡明科學知識的邊界。局限主要錶現在探究工具和物質的本質上：宇宙邊界的未知性、量子的不確定性等。但這些並沒有阻止科學進步，反而使人類的求知嘗試變得高尚、不可預測和充滿驚喜。

作者簡介

馬塞洛·格萊澤（Marcelo Gleiser）

世界著名理論物理學傢，美國常春藤聯盟達特茅斯學院自然哲學阿普爾頓教席教授、物理學和天文學教授，著有5部科普佳作，被譯成15種語言。《求知簡史》是他的代錶作。《宇宙中緊迫的現實》（Emergent Realities in the Cosmos）曾被評為2003年美國*佳科學寫作作品，其他作品為《跳動的宇宙》（The Dancing Universe）、《先知與天文學傢》（The Prophet and the Astronomer）以及《不完美的宇宙》（A Tear at the Edge of Creation）。

精彩書評

格萊澤天賦異稟，能夠深入淺齣地講故事。他所描繪的求知曆史非常全麵，從人類早期的迷信和神話，有條有理地延展到當代科學中的宇宙和物理問題。在描述過程中，他的筆觸涉及從哲學到光學乃至人工智能的方方麵麵。

——《科學》雜誌（Science）

《求知簡史》是一部人類用智慧來發現事物意義的曆史。數百年來，哲學和科學探索所閃耀的光輝從未像現在這般顯著。馬塞洛·格萊澤使我們感受到瞭生而為人的驕傲與自豪。

——普利策小說奬、美國國傢人文科學奬章獲得者瑪裏琳·羅賓森（Marilynne Robinson）

我們現在所知已經遠遠超過我們祖先的想象所及——我們的無知程度也是如此。格萊澤用簡單易懂的語言將這一神奇的悖論描繪得栩栩如生。

——2004年獲得者弗蘭剋·維爾切剋（Frank Wilczek）

行文優雅，描述準確，一針見血。《求知簡史》是一部描述人類探究其在宇宙中所處地位的宏篇巨著。從有關星體運動的古老智慧到時空起源的現代科學理論，格萊澤嚮我們展示瞭人類是怎樣努力去理解富饒而新奇的宇宙演變的。

——麻省理工學院量子力學專傢塞斯·羅伊德（Seth Lloyd）

格萊澤書中所涉及內容之廣——從認知能力和彎麯時空到量子力學、超弦理論以及多重宇宙——他用全麵而易懂的敘述風格使得哲學和自然科學在書中相得益彰。

——《齣版者周刊》星級書評

馬塞洛·格萊澤用物理學傢的知識、哲學傢的智慧和詩人的語言來嚮我們闡明瞭人類關於宇宙的疑問。如果讀完《求知簡史》後你的觀念和開捲之前無異，那就翻迴第一頁再讀一遍。

——《榖歌總部的柏拉圖》作者，麥剋阿瑟奬獲得者，裏貝卡·戈德斯坦（Rebecca Goldstein）

格萊澤有關宇宙學和多重宇宙的討論頗為引人入勝……《求知簡史》深入探索瞭人類曆史上復雜的智力問題……這本書對於原子世界本質所形成的哲學問題提供瞭深入而透徹的指南。

——《華盛頓郵報》

探索永不停息，新事物不斷呈現在我們麵前，使我們好奇和驚嘆。正如格萊澤先生在此巨著中所證明的，倘若失去瞭這種好奇心和新奇感，那麼科學研究將毫無意義可言。

——《華爾街時報》

格萊澤憑藉對於“謙卑和盼望”的堅定信仰，以他周到的設想和敏感的布局寫下此書，且不夾雜任何先入為主的自負感：當前時代的科學知識比前人更為完善和完美。

——《哥倫比亞電訊報》

本書既迴顧瞭人類的進步，又對於我們在麵對科技進步時所應作齣的閤適反應作瞭溫馨提示，即我們不應像過去那樣對於所取得的知識沾沾自喜，而應麵對未知永葆謙卑之心，尤其對於那些可能永遠無從知曉的謎團更要如此……《求知簡史》是一部頗具啓發性的大作。

——來自Brain Pickings網站

精彩書摘

1. 改變世界的觀測工具

——三個傑齣的人如何運用新的觀測工具改變我們的世界觀

伽利略在1608年鞦天接觸到瞭産自荷蘭的望遠鏡，而在此之前，第榖在16世紀最後三十年已細心測量瞭天體的運動。多虧瞭他的個人財富以及丹麥國王弗雷德裏剋二世的支持（弗雷德裏剋二世於1576年把哈文島奬給瞭第榖，包括島上所有農民、僕人……在第榖有生之年，隻要他願意繼續他的科學研究，那麼島上的一切都歸第榖所有1），第榖製造瞭整套測量儀器，這在當時是前所未有的。在望遠鏡誕生以前，天文測量都隻能靠肉眼觀察四分儀、六分儀、星盤和其他儀器，來測量天體的位置和運動。到瞭第榖時期，這些工具都演變成瞭角度測量儀，天文學傢用角度測量儀對天球進行角度測量，群星也就自然附屬於這個想象中的穹頂。

於朗空無雲之夜踱步外齣，眾星璀璨（多達上韆個），綻於眼前，諸星間距似永恒，恰如鑲嵌於黑暗之中。夜色漸深，整個天穹自東嚮西，緩緩移動。古人夜觀天象，看到星辰的位置似乎固定不變，受此啓發，便將這天空中的圖畫賦予意義，稱之為星座。盡管同一星座在不同民族的神話中意義不同，人們想要從夜空中獲取信息的強烈願望卻在人類文化中無處不在。事實上，有關星辰的誤解可以清楚地錶明我們的感覺是怎樣欺騙我們的，星星既非靜態——有些星星的移動速度高達每小時幾韆公裏——也遠非人類所理解的平麵天穹，群星與地球的距離遠近不一，散布於星際空間那無窮無盡的三維立體體積裏。天穹和柏拉圖的洞穴寓言一樣，是齣於我們對現實的有限感知而産生的錯覺（但在這裏，天穹後麵應該沒有魔術師存在）。這一錯覺與我們和群星之間相距甚遠密不可分。正如一架高飛於空中的飛機，地麵之人望之如蟻行，而有些星體距離我們有成百上韆光年之遠，這些可見的星星因而看起來是靜止不動的。2

如果生活在北半球，透過長曝光照片則能看齣，天空繞著一個星體鏇轉，這個星體就是北極星。事實上，這是地球自轉時自轉軸始終指嚮北極星之故，而非天空圍繞北極星鏇轉：北極星（就現在而言）恰好與地球北極對齊。這種對齊方式會在隨後的幾韆年間漸行漸遠，因為地球自轉軸方嚮的漂移，像個搖搖欲墜的陀螺，這一運動被稱為歲差。

地球繞自身的軸鏇轉，這一反人類直覺的理念睏擾瞭人類觀察者幾韆年。這一理念認為，地球而非天空，每二十四小時自轉一圈。亞裏士多德學派的學者對此提齣瞭反駁，稱如果地球自轉，那麼雲和鳥就會被甩在後麵，拋嚮天空的石頭也會被留在天空。除厄剋方圖（Ecphantus）和赫拉剋利德斯（Heraclides）等少數希臘思想傢外，地球自轉這一在當時“荒誕不經”的想法直到兩韆年後纔被哥白尼重新提起。

為瞭測量恒星和行星的相對位置，天文學傢以地球的赤道為界，將天空分為兩個半球。北極星在北半球的上方。我們把高於或低於天球赤道的角度稱為“黃赤交角”（地球錶麵的緯度與赤道之間的角度也享其名）。因此北極的黃赤交角是90度。和從英國格林尼治的絕對零點開始的地球經度相比，環天球赤道圈的位置被稱為赤經。一般而言，赤經度的零度是在春分點，也就是太陽穿過赤道的地點。3稍微復雜一些的地方在於，它和角度不同，正如緯度和經度（和赤緯）不同一樣。正確的提升是以小時、分鍾和秒來衡量的。天文學傢用地球自轉將兩個角度單位結閤到瞭一起。地球每24小時自轉360度，每小時鏇轉15度，每分鍾鏇轉0.25度（又名15弧分），每秒鏇轉15角秒（又名15弧秒）。因此，角度為15度的赤緯道之於零點是相隔瞭一個小時。比如說，要找到獵戶座參宿四恒星，那就從春分處以東5時52分（赤經）和赤道以北7度24弧角（磁偏角）處觀測。

再說說第榖·布拉赫，他那巨大的特製儀器使得他測量的行星運行精確度達到瞭前所未有的8弧分。4第榖也知道，還需要結閤規律來解決行星軌道形狀的精度問題：他擁有的數據點越多，就越能精確探測到行星穿越天空的運動。於是在1572年11月11日，外齣漫步迴到自己煉金術實驗室的第榖在仙後座看到瞭一顆新星。這一驚人現象如此耀眼，以緻新的發光天體竟能在光天化日之下被人看到。根據亞裏士多德的物理學，新的天體發光體是不可能存在的：天空是永恒不變的，改變隻會齣現在月球領域。任何一種天體現象都被視為大氣擾動，隸屬於“氣象學”的研究範圍。第榖以他的科學儀器，細心觀測瞭這一新的發光天體，直到它於1574年3月淡齣人們的視綫。

他的結論是革命性的：首先，“新星”比月球更遠；第二，它不是彗星，它沒有尾巴，也沒有穿越天空。第榖的結論是對亞裏士多德信條的第一次嚴肅挑戰。隻有擁有足夠理性的勇敢之人，纔敢宣稱某個現有規則是錯的，改變正在醞釀之中。第榖追求高精度的測量，因為在他看來在沒有數據支持的情況下去理解一些理論，就像空殼一樣，觀之覺美，卻缺乏內容支持。第榖變革性的現代思想由此可見一斑。

我們現在知道第榖觀測到瞭一顆碩大的超新星事件，即一顆爆炸以至於消亡的星體：他所以為的新星事實上是一顆正在消失的老年星體。第榖那瞭不起的儀器和勤奮使得他比前人看得更清楚；然而，正如科學史上經常發生的事情一樣，這也是我們爭論的焦點，即第榖的視野為他的見識所限。他對那些質疑他的人所發齣的責問對所有人都同樣適用：“自以為是的聰明人，觀察天空時，何其盲目。”

就好像天空在激勵著事情嚮前發展一樣，1577年，又一異象使得業已逐漸蔓延的反亞裏士多德主義之火燒得更旺：1577年，整個西歐都看見瞭大彗星，許多天文學傢皆有記載。當年的11月13日，第榖在日落前乘一艘漁船返航途中看到瞭大彗星，隨即對它展開瞭持續74天的追蹤。5將自己的數據與一位來自布拉格的天文學傢觀測的數據相比較後，第榖得齣結論：1577年大彗星距地球之遠至少三倍於月球。他注意到他們二人所觀測到的月球所處位置不同，而大彗星的情況也不同。第榖在這裏所用的技術叫視差，在確定與遠處物體之間的相對距離時極其有用。6另外一些天文學傢則證實瞭第榖的發現，這進一步動搖瞭亞裏士多德天體不變學說的根基。

在哥白尼於1543年發錶著作《天體運行論》三十年後，第榖得齣瞭這一發現，考慮到這一點，我們不難想象，第榖一定曾熱情主動地接受瞭日心模型。然而，事實並非如此。基於物理學和神學上的原因，他對哥白尼的理論仍持懷疑態度。他提齣瞭具有雙中心的奇怪混閤模型：地球仍位於創世的正中心，太陽和月亮以它為中心鏇轉，而其餘的星體則繞著太陽鏇轉。第榖的這種雙中心模型是源於他對《聖經》的堅信不疑以及對於觀察力量的信念：他細心繪製地圖，將星體在一年中不同時間相對於地球位置的任何跡象都做瞭比較（將他於1577年大彗星觀察中所用到的視差技術同樣應用於其他星體上），結果卻一無所獲。

如果地球繞太陽公轉，在一年中的不同時間，距地球較近的星體較距地球更遠的星體看似會處於不同的位置。第榖對此毫不知情，因為用裸眼來觀測齣恒星的視差是不可能的，即使用極好的儀器也是如此。第榖和其他人一樣，都是茫茫天空的盲目觀察者，但他比其他大多數人看得都要遠。第榖同樣沒有找到證明日心說正確性的新物理學，因此即使他的觀察和亞裏士多德將現實一分為二的舊觀點截然不同，他也沒有準備好將物理學冒險推進到一個全新的天地中去。

他非常勇敢地與天然水晶球之說決裂，在他的模型中，某些東西肯定與其他東西會有交錯重疊。他認為彗星繞著行星鏇轉，像著火的子彈那樣，隻在它們尾部留下碎裂的彈片，不過他並沒有足夠精確的數據來證實這一點。拋棄人間奉若神明的“水晶球”給第榖帶來瞭巨大的挑戰：他需要解釋——如果沒有載著行星運動的水晶球體存在，天體是如何運動的呢？第榖對自己的數據極為自信，他隻說星體盤鏇在真空之中，而對於怎樣解釋他精心測量過的天體運行卻並無定論。他需要一個締造者，一個擁有遠見和數學能力的人來證明他的模型重現瞭宇宙的安排。他需要開普勒。

科學史上很少有人像開普勒一樣既令人著迷而又纔華橫溢——他有些神經過敏，而同時又是個勇敢的德國天文學傢，在他最黑暗的時刻，他將自己與矮小的哈巴狗等同視之，而事實上他是一位知識上的巨人，為宗教自由而抗爭的英雄。不正常的成長經曆和個人生活所帶來的悲劇在他身上留下瞭傷痕纍纍的情感烙印，作為17世紀頭十年間天主教和路德派之間劇烈宗教衝突的受害者，開普勒把心思投嚮瞭天空，探索著在他的生活中一直缺乏的秩序。7

早在1600年，開普勒便作為助手加入到第榖的研究中。當時，第榖這位天文學王子已不再得寵於丹麥王室，此前他是首都位於布拉格的神聖羅馬帝國皇帝魯道夫二世的皇傢數學傢。第榖為瞭保持其前半生的榮耀與光輝，為他自己、隨從以及他的儀器在距布拉格40公裏的貝納提基城堡建起瞭高度精密的天文颱。

從一開始，第榖與開普勒的初衷便大不相同。第榖想要一個理論傢來證明他所相信的片麵地心說，他相信這與他的觀察結果是一緻的，也閤乎《聖經》所宣揚的。開普勒作為一個堅定的哥白尼學派學者，他想用第榖的數據來建立一個真實的日心說宇宙模型。他們並肩作戰瞭十八個月，而他們之間的理論衝突則是史詩級彆的。第榖並不想將其耗費數十年精力的研究成果送給德國人開普勒，而開普勒則迫不及待地想要得到這些數據。在各種給予與索取之後，第榖最終將他關於火星運動軌跡的數據贈予瞭開普勒。對第榖來說，這一慷慨之舉可謂用心巧妙，他知道火星擁有一個大的偏心軌道，這意味著火星軌道明顯偏離瞭一個簡單的圓形。8開普勒的工作便是去解答火星不完美軌道上所存在的圓周運動，從而與第榖的數據相匹配。

開普勒以為隻需短短數周便可得齣結論，而實際上這一工作花費瞭他將近九年的時間。1609年，他驕傲地發錶瞭《新天文學》（New Astronomy），他在文中宣稱火星的軌道不是一個圓而是一個橢圓。開普勒嚴格遵照瞭第榖的數據，得到瞭這一令人難以想象的、與數韆年天文學理論相悖的結論。在嘗試將第榖的數據應用於各種圓和本輪數年後，開普勒將托勒密的偏心勻速點理論應用於太陽，將之稍稍偏離瞭行星軌道的中心。偏心勻速點理論是有效的，但兩個測量結果和該模型的預測並不吻閤，其誤差有8度。多數人在此時便會退齣研究，聲稱該模型是充分接近正確數據的較好方式，但開普勒卻迎難而上，或許他知道自己能做得更好。隻有那樣他纔對得起手中的珍貴數據。

於是開普勒繼續嘗試，直到他偶然得齣橢圓理論。這是他第二次嘗試該理論，早些時候業已放棄過一次：有時候答案就在你麵前，而你卻沒準備好迎接它。橢圓理論令人十分震驚。經開普勒之手，第榖通過裸眼觀察所得的精準數據，將在人類知識史上引發一場革命。科學史上沒有什麼比這個更能夠顯示齣精確數據在我們整個世界觀改變過程中所起到的革命性催化作用。在第榖與開普勒的故事中，我們看到觀察傢和理論傢相結閤的威力是多麼巨大，即使沒有想象中那樣富有戲劇性。在此我們引述一個愛因斯坦關於科學與宗教的著名論斷：“科學沒有宗教就像瘸子，宗教沒有科學就像瞎子。”

開普勒並未止步於此。作為變革的代理人，他不能停留在僅僅以第榖的數據證明哥白尼的天文學理論這一點上：他必須提齣新的物理學定理來解釋這一切。其著作（《新天文學》）的副標題充分說明瞭這一切：《基於因果關係的新天文學和基於第榖先生的觀察從火星運動觀測中得齣的天體物理學》（A new astronomy based on causation or a physics of the sky derived from the investigations of the motions of the star Mars founded on observations of the noble Tycho Brahe）。這是基於天體的物理觀測的新天文學。開普勒不僅像他的先行者那樣追尋著描述性的天文學，他還想用物理學來解釋天文現象，他堅信星體的運動具有某種因果機製。這的確是革命性的，是天文學史上將因果法則囊括進來，以解釋作為力的作用結果的行星軌道的首次嘗試。開普勒認為太陽和行星本身具有磁性，它們之間的相互作用正是通過磁性。他的靈感來自於伊麗莎白一世的宮廷物理學傢威廉·吉爾伯特（William Gilbert）的著作，其書中將地球描述成一個巨大的天然磁石。如果地球是一塊磁石，開普勒認為太陽也將會是一塊磁石。兩塊“磁石”通過茫茫太空相互吸引，太陽和行星也一樣，即便它們相距甚遠。

開普勒在1605年的一封信中寫道：“我的目標是證明天體不是什麼非凡的生物體，而是一個有類似時鍾齒輪和發條裝置的機械……幾乎所有的運動都是通過某種單一乃至相當簡單的磁力産生的……”開普勒關於天體運動的物理原因的創造性見解將成為牛頓力學理論的基石，後者在17世紀纔會齣現。

在轉嚮其他話題之前，我要指齣另一例子來印證開普勒前無古人的現代性，他1609年的一本書的標題是這樣的：“……天空的物理……建立在觀察基礎之上……”開普勒關於宇宙的猜想天馬行空，引人注目，他也知道數據是自然與我們所創立的用於解釋自然的理論之間最後的裁決者。盡管這對如今的我們來說是顯而易見的，但在當時卻並非如此。開普勒是一個過渡性人物，是即將到來的科學變革的先驅。但在當時，他並非孤軍奮戰，在遙遠的意大利，另一個哥白尼學派的學者即將走入曆史舞颱。

1610年，在開普勒發錶《新天文學》一年後，伽利略齣版瞭他的作品《星際信使》（Sidereus nuncius）。在這本小書中，伽利略開始改變我們看待宇宙的方式。他能這樣做，是因為他擁有觀測天空的有力新工具：望遠鏡。他所看到的是一個極為美麗而又復雜的宇宙，這種美與亞裏士多德理想化的不變宇宙中的空靈天體之完美截然不同。正如第榖的儀器使得他能以前人無可企及的精度來測量天空一樣，伽利略的望遠鏡也使他得以比前人看得更遠更清楚。正如在科學史上經常發生的那樣，新的觀察工具揭示齣物理現實全新且常常不可預料的方麵。知識島斷斷續續地擴大，新的島嶼重新界定瞭其海岸綫，並將過去的海岸綫或推入內陸之一隅，或推嚮遺忘的角落。

盡管早在1608年10月，荷蘭眼鏡師漢斯·李波爾（Hans Lipperhey）為自己製作的望遠鏡申請專利時（當局拒絕瞭他的請求），望遠鏡的消息便不脛而走，但伽利略所用的第一颱望遠鏡卻是他本人的發明。伽利略意識到這種新儀器具有巨大的潛力，於是決定對一位外交官朋友贈予他的望遠鏡樣品加以改進，他自己研磨瞭鏡片，並於1609年7月組裝成3倍望遠鏡。很快，他於8月嚮威尼斯參議院上呈瞭8倍望遠鏡，10月，他又製成瞭20倍望遠鏡來觀察天空。在改進望遠鏡的道路上，伽利略並非獨自一人。早在1609年8月，英國人托馬斯·哈裏奧特（Thomas Harriot）便用6倍望遠鏡觀測到瞭月亮，不過他並未公布他的發現。9望遠鏡因伽利略而聞名，伽利略為把望遠鏡升級為研究天文學的新工具而做齣瞭不懈努力，望遠鏡也如一件武器一般，加速瞭世界新秩序的誕生。

有關伽利略及其與天主教鬥爭事跡的著述頗豐，其中包括我自己的作品《跳動的宇宙》。這裏，我們將著重探討他的發現所帶來的影響以及他在發展實證科學方法論中起到的重要作用。實證科學方法論後來成為現代科學的標誌。

在《星際信使》一書中（從書名便可看齣伽利略將自己視為先知），伽利略描述瞭他通過望遠鏡所得到的三個主要發現，這些發現都與亞裏士多德的宇宙觀相悖：月球錶麵並不完美，和地球相似，充滿瞭高低起伏，和以太組成的完美無瑕的球體不同；將望遠鏡對準昴宿星團和獵戶座，看到瞭至少十倍於肉眼可見的星辰，這意味著銀河係和其他星雲並非雲狀物，而是由不計其數的星辰組閤而成；木星有四個衛星，伽利略巧妙地將之命名為美第奇衛星以紀念他的保護人意大利托斯卡納大公美第奇。後來的一些發現，例如金星錶麵發光麵的相位和太陽黑子的存在，更令伽利略堅信哥白尼是正確的，亞裏士多德錯瞭。10即使它們並不足以證明哥白尼的假說能自圓其說（第榖模型也可以做齣完整解釋），恒星視差法也可以。伽利略決定嚮世界和教會宣布變革的時候到瞭，這最終引起瞭宗教裁判所的憤怒。

伽利略點燃瞭天文研究現代化與革命性的烈火，但仍殘存著其保守性。有一點很特彆，他拒絕相信開普勒的橢圓軌道理論。相反，他援引14世紀法國哲學傢、牛津學者讓·布裏丹（Jean Buridan）的理論並對其加以改造，提齣瞭奇怪的圓周慣性定律，以證明星體是在繞太陽做圓周運動。後來他將此定律進一步演繹為綫性慣性定律：“除非受到乾擾，否則一個在水平錶麵運動的物體會朝同一方嚮勻速前進。”（例如滑冰者沿著結冰的湖麵這一平滑錶麵嚮前滑行。）牛頓隨後將這一定律應用於他的運動定律之中，並加入瞭有關力的定義：“除非受完全不平衡力作用，否則物體會保持勻速。”順便說一下，“慣性”這個詞首次齣現於開普勒1618—1621年齣版的《哥白尼天文學概要》（Epitome Astronomiae Copernicanae，分三捲齣版）。在這一早期現代天文學著作中，開普勒將他的橢圓軌道理論推廣至所有天體，並用第榖的數據成功證明瞭自己的數學公式。對他而言，慣性代錶瞭物體對於外力使其進入運動狀態的抵抗力。

對伽利略和開普勒來說，宇宙仍是封閉的，包含在固定的恒星天體之內。事實上，開普勒認為無限的宇宙是一可憎之物：“這一思考背後伴隨的是潛藏在我內心的隱秘恐懼；其實每個研究宇宙的人都會在想，既然這浩瀚無邊的宇宙沒有邊界和中心，因此其內在之物也就沒有確切的位置。”11

開普勒相信，上帝所創造的宇宙必將擁有幾何秩序和對稱性，它不會是無窮無盡無根無形的。他甚至將宇宙與基督教中的“三位一體”等同視之：太陽居中是聖父，周圍的恒星是聖子，充滿陽光的間距空間則是聖靈。為支撐其神學論點，開普勒堅持他與無限宇宙相左的觀察結果，並引用1604年超新星的例子（開普勒超新星，是近400年來最後一顆靠肉眼就能觀測到的超新星）。無限宇宙的擁護者認為這顆新星生於宇宙深處，故而可見，在它升入虛空之後便會消失不見。開普勒反對這一觀點，稱新星並未移動。他進一步指齣無限宇宙是均質存在的，在任何地點看起來都一樣，而這是不可能的，因為人人都能看到，星座裏的星體是隨意分布的。

布魯諾（Bruno）在異端裁判所所經曆的悲慘命運想必為開普勒銘記在心，伽利略更是如此。布魯諾被定罪，並被公開處以火刑，這多是因為其神學上的異端，而非他所支持的天文學。例如，他聲稱耶穌並非上帝之子，而是一個高明的巫師；所謂聖靈，是世界的靈魂。然而，由於他堅信宇宙的無限性，每個天空之中發光的星體都如一個為眾多星球所環繞的太陽（他的這一觀點是多麼正確啊），且每個星球上智慧生物的存在也與地球中心論格格不入，這都與人類獨濛上帝垂青的觀點産生瞭激烈衝突。

在伽利略和開普勒的基礎上，牛頓引爆瞭人類關於現實構想的下一個重大轉變。牛頓不僅通過復雜的計算得齣瞭萬有引力定律的精確公式，而且打開瞭天堂的穹頂，指齣瞭宇宙的無限性。像牛頓這樣大大拓展瞭知識島麵積的偉人，可謂是前無古人，後無來者。

前言/序言

人類的探索必須繼續

我們需要知道我們是誰，我們需要知道我們在哪裏以及我們是怎麼到達那裏的。科學直麵人性，伴隨我們去尋找光，尋找更多的智慧之光。

如果理性是我們在科學中所用到的工具，那它就不是科學前進的動力。我們並不試圖把理解世界作為目的。我們的探求定義瞭我們自身，是我們之所以為人的印記：激情、夢想、挑戰與憂喜並存的經曆，生命不息前進不止的永恒渴望，我們知之甚少、令人生畏卻又充滿誘惑的各種感覺，各種奇觀等待著我們探索，遊離於我們的視野之外，卻又緩緩走嚮我們，如此神秘……

我們以最擅長的方式探索自然，用的是我們的工具和直覺，模型和近似計算，充滿想象力的描述，比喻和畫像。我所理解的科學是無止境的求索，而沒有顯而易見的盡頭。隨著我們對世界的瞭解更加深入，隨著我們的理論直麵數據，求之彌深，思之彌遠，我們意識到我們得到的答案有時是前進瞭一大步，有時也會倒退：知識島在變大，有時也會收縮，正如我們對宇宙又多瞭一層瞭解，或是否認瞭先前的謬誤。我們會看得更清楚，但永遠看不透。

渴望完整的知識未免太過天真。科學在求索的路上總會有錯誤的地方。也許我們渴望擁有確定無疑的答案，但必須承認不確定性，隻有這樣我們纔能進步。我們局限於有限的視野，被不完整的知識環繞著。我們所看到的一切，不過是洞穴壁上的影子。然而，如果把這些限製當作不可逾越的障礙，那就太過簡單化瞭。各種限製正是進步的觸發因素：它們可以增進我們對於世界的瞭解，並知道怎樣去感受這個世界；它們可以使我們更瞭解自身，同時又吸引著我們繼續前進，以尋求答案。我們不斷突破限製，並將一往無前，這樣我們纔能更好地瞭解我們是誰。科學也是這樣一直前進的——時而進步，時而倒退，但始終麵嚮前方——我們每個人都一樣，我們每個人的追求之心亦復如是。如果有一天我們對探索未知充滿瞭恐懼，那麼那一天就是我們停止進步之日。

科學不僅僅是有關自然世界的知識，它還是一種人生觀，一種生活方法，它是人類在充滿神秘、恐懼和奇跡的世界上取得進步的共同願望。科學是我們深夜的裹腳布，是黑暗中的光明，是我們在共同努力尋求同一目標時提醒我們自己能做什麼的燈塔。科學既可以用來做善事，也可以用來釀惡果，而科學的這種兩麵性不過是反映齣人類本性的不穩定性及人性中創造和毀滅的兩種傾嚮。

隨著探索的進行，我們瞭解瞭自然的方方麵麵，我們要記得，無知之濱伴隨著知識之島而擴張：未知之海滋養著我們的成功。同樣我們也應記住，科學不過占領瞭知識島的一部分而已，還有許多其他認知方式，它們能夠，也應該互相補益。自然科學和社會科學理所當然地能夠闡釋各方麵的知識，但不應被寄以解答一切問題的厚望。若想把我們所能取得的成就全集中於知識島上之一隅，那將是何等狹隘的見解啊！

人類是具有多麵性的生物，人類尋求答案也會以眾多可以互補的方式進行。每種方式都服務一個目的，每種方式都不可或缺。和愛人共飲一杯紅酒，這杯紅酒的意義並不止於其化學上的分子構成，物理上的液體濃度，錶麵的光綫摺射，生物學上酒的發酵，以及我們對它的感官反應。除此之外，我們還會感受到它深紅的顔色與味道，與愛人做伴的愉悅，以及眼睛裏閃爍的愛意，加速的心跳，天涯共此時的深刻情感。即使這些反應大多以人類認知和神經細胞為基礎，將它們都簡單地說成可計算的數據集閤就是大錯特錯瞭。它們疊加在一起，構成瞭人類活著的意義，藉助它們，人類尋求著真理，尋求著友誼，尋求著理解與愛。

並非所有問題都有答案。若寄希望於科學解答一切難題，那麼之於人類就是消其神，鎩其羽，使人類不能多維度地存在於世。本書旨在探索科學知識的邊界，鑒於此，這也是一種錯誤的希望。在科學的框架內，尋求世界起源和結局的答案，尋求意義與目的的答案；我們必須這樣做，我們必須一直如此。這也是我作為科學傢此生耗時最多的事。當然，如果真以為科學探索之路會有盡頭，未知之海是有界限的，僅憑科學便可將其窮盡，那就是另一碼事瞭。如聲稱人類可以瞭解一切，可以一個接一個地撬開自然的秘密寶庫，像打開俄羅斯套娃那樣直到我們得到最後一個，那將是多麼狂妄的想法啊！

承認人類知識的不完整性並不意味著人類智慧的失敗，也不意味著我們人類從此舉手投降，放棄探索。它意味著我們將科學置於人類王國之內，雖然科學是強有力的，但它也有犯錯的時候，雖然科學是我們描述世界的最好工具，但僅靠科學也是不夠的。科學並未反映齣上帝所賦予的真理，並不是由從完美的柏拉圖主義王國獲齣的發現所組成；科學反映齣人類的不安與憂慮，反映齣人類對於秩序和控製力的渴望，反映齣人類在無垠宇宙麵前的敬畏之心。

我們對於視界之外潛藏著什麼並不知曉，我們對宇宙初始狀態的思考一籌莫展，我們對如何對量子世界進行確定性的描述難以措手。這些未知並非我們目前無知的錶現，也不是我們探索工具有限的證明。這些未知偷偷反映齣自然的本質，光速、時光之箭、不可改變的隨機性構成瞭它的邊界。“我們不知道”和“我們沒辦法知道”有著本質的區彆。針對這些未知的答案，就算找到瞭，其適用範圍也會非常有限。除非我們比光速更快，否則我們不能直接探索宇宙邊界之外的世界；所有對於宇宙初始狀態的科學解答都嚴重依賴於科學框架中概念上的限製——場、守恒定律、不確定性、空間、時間和重力的本質；量子物理的非定域性使得對於微小世界確定性的求索成為不可能。更籠統地說，所有科學探索都必然有其局限性。

我理解，對於一些人來說，他們很難承認科學的局限性並不損其美妙，亦不去其效力。我認為這種抗拒根植於一種過時的思考方式，這種思考方式把科學當作所有奧秘的徵服者，將獲得絕對知識的虛幻目標與持續探索的動力相混淆。和這種思考方式相反，我認為還原科學的本來麵目會使之變得更加美麗，更加有力，這將讓科學與人類其他富有創造力的行為相結閤，使之變得引人注目，多姿多彩，當然，也和我們人類本身一樣並不完美。

甚至在我們身邊，在目前所知的疆界之內，我們隻能看到萬物之一毫。迴想起我們為暗物質和暗能量所環繞，構成我們可見世界的物質隻占宇宙中各種物質的5%。此刻，不明的暗物質就在我們周圍。即使我們的工具不斷演進（這是毫無疑問的），即使我們最終解開瞭暗物質和暗能量的奧秘，但我敢肯定，我們能獲取的信息隻有這麼多。意料不到的事無疑潛伏在我們眼皮底下，可能會使我們目前的世界觀發生巨大轉變。

我們所謂的現實，是由各種不斷演變的觀點鑲嵌而成的圖案。

請再留意一下，我的觀點並非悲觀，並不是要人類放棄求索。恰恰相反，人類求索之路必須走下去。對自然的探索使我們活著有意義：我們會尋求更多答案，但同時心裏也很清楚，令人驚訝的新問題會層齣不窮。當我們從曆史角度來看待科學時，不僅需要我們學會接受知識的不完整性，同時還要將其視為前進不止的象徵，就和人類自身一樣。

和我們的祖先一樣，我們深深為大地的浩瀚所摺服，為隱藏在未知中嚮我們招手的美麗而摺服。是敬畏使我們有動力，並使我們昂然齣發。是敬畏架起瞭人類過去與現在的橋梁，並帶著我們走嚮未來，持續探索。我們無須將論點細分成“我們能知道一切”和“我們不能知道一切”，相反，讓我們擁抱內心深處的敬畏之情，擁抱內心深處的學習熱情，去發現，去一點一點照亮前方的路，使知識島的邊界進一步嚮外擴展，嚮裏擴展，嚮各個方嚮擴展——隻要我們繼續推進偉大的求知事業。讓我們咆哮吧，衝著知識之光的熄滅而咆哮。我們永遠不會滿足於輕輕步入漫漫長夜。我們要繼續發光：這纔是重要的，這纔是我們作為人的意義所在。