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第一推動(dòng)叢書:25周年紀(jì)念版 版權(quán)信息
- ISBN：9787535795588
- 條形碼：9787535795588 ; 978-7-5357-9558-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
第一推動(dòng)叢書:25周年紀(jì)念版 本書特色
《第*推動(dòng)叢書》是國(guó)內(nèi)*早、*具影響力的引進(jìn)版科普?qǐng)D書，出版至今已有25個(gè)年頭。從*初的八年選題醞釀，到隨后這25年的堅(jiān)守與更新，我們始終堅(jiān)守著做一流精品的初心，給廣大讀者提供了一套影響深遠(yuǎn)的科普讀物。歷時(shí)25年，再版重來！集結(jié)史蒂芬·霍金、羅杰·彭羅斯、斯蒂芬·溫伯格、布萊恩·格林等科學(xué)家的科普作品。一本本經(jīng)典，不但描繪往日的科學(xué)理論，更提供了未來科學(xué)發(fā)展的藍(lán)圖。 《第*推動(dòng)叢書》出版后，首先引起了學(xué)者們的興趣，著名學(xué)者龔育之說“這是一套給人以知識(shí)和思考的好書”。沈昌文先生評(píng)價(jià)：這套叢書屬“高級(jí)科普”類讀物，它所敘述的不是某種在現(xiàn)實(shí)生活中的科學(xué)知識(shí)、科學(xué)技能，而是一種科學(xué)精神，或曰“科學(xué)的原動(dòng)力”。我們借用亞里士多德提出的哲學(xué)用語“第*推動(dòng)”，指出科學(xué)精神正是人類賴以發(fā)展的內(nèi)在的“第*推動(dòng)”，這就是叢書冠名“第*推動(dòng)”的緣由。 叢書出版的25年間，得到了很多讀者的厚愛和建議，本次再版推出，一方面是對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行勘誤，重新設(shè)計(jì)版式，改變整體面貌，以提供更好的閱讀體驗(yàn)；另一方面是正值人工智能時(shí)代與第四次科技革命的伊始，本套叢書的全新推出是響應(yīng)讀者的需求，希望為科技的發(fā)展提供更多第*推動(dòng)力。
第一推動(dòng)叢書:25周年紀(jì)念版 內(nèi)容簡(jiǎn)介
這是**推動(dòng)叢書四個(gè)系列（宇宙系列 物理系列 生命系列 綜合系列）的套裝，共計(jì)49本。這次推出的這些書是經(jīng)過改版了，對(duì)字體，版式，封面等做了重新改版，其中還加入了之前未出版的新書，如《大爆炸簡(jiǎn)史》《復(fù)雜的引擎》。
第一推動(dòng)叢書:25周年紀(jì)念版 目錄
第*推動(dòng)叢書·宇宙系列
《時(shí)間簡(jiǎn)史》[英]史蒂芬·霍金 著
《時(shí)間簡(jiǎn)史續(xù)編》[英]史蒂芬·霍金 著
《黑洞與時(shí)間彎曲》[美]基普·S.索恩 著
《霍金講演錄》[英]史蒂芬·霍金 著
《時(shí)空本性》[英]史蒂芬·霍金 [英]羅杰·彭羅斯 著
《果殼里的60年》[英]史蒂芬·霍金 等著
《時(shí)空的未來》[英]史蒂芬·霍金 等著
《千億個(gè)太陽》[德] 魯?shù)婪?middot;基彭哈恩 著
《物理天文學(xué)前沿》[英] F.霍伊爾 [印] J.納里卡 著
《黑洞戰(zhàn)爭(zhēng)》[美]倫納德·薩斯坎德 著
《宇宙?zhèn)饔洝穂美]約翰·格里賓 著
《大宇之形》[美]丘成桐 [美] 史蒂夫·納迪斯 著
《宇宙的輪回》[英] 羅杰·彭羅斯 著
《死亡黑洞》[美] 尼爾·德格拉斯·泰森 著
《愛因斯坦的未完成交響曲》[美]瑪西亞·芭楚莎 著
《大爆炸簡(jiǎn)史》[英] 西蒙·辛格 著
第*推動(dòng)叢書·物理系列
《宇宙的琴弦》[美]布萊恩·格林 著
《宇宙的結(jié)構(gòu)》[美]布萊恩·格林 著
《上帝與新物理學(xué)》[英]保羅·戴維斯 著
《時(shí)間之箭》[英]彼得·柯文尼[英]羅杰·海菲爾德 著
《終極理論之夢(mèng)》[美] 斯蒂芬·溫伯格 著
《時(shí)間、空間和萬物》[英]B.K.里德雷 著
《亞原子粒子的發(fā)現(xiàn)》[美]斯蒂芬·溫伯格 著
《存在之輕》[美]弗蘭克·維爾切克 著
《不同的宇宙》[美]羅伯特·勞克林 著
《物理學(xué)的困惑》[美]L.斯莫林 著
《量子之謎》[美]布魯斯·羅森布魯姆[美] 弗雷德·庫(kù)特納 著
《尋找希格斯粒子》[美] 肖恩·卡羅爾 著
《完美理論》[英] 佩德羅G.費(fèi)雷拉 著
《原子中的幽靈》[英] 保羅·戴維斯 著
第*推動(dòng)叢書·生命系列
《驚人的假說》[英]弗朗西斯·克里克 著
《生命是什么》[奧] 埃爾溫·薛定諤 著
《解碼生命》[美]克雷格·文特爾 著
《第二自然》[美] 杰拉爾德·埃德爾曼著
《比天空更寬廣》[美]杰拉爾德·埃德爾曼 著
《生命的語言》[美]弗蘭西斯·柯林斯 著
《我們?yōu)槭裁磿?huì)生病》[美]R.M.尼斯[美] G. C.威廉斯 著
《腦中魅影》[美]V.S.拉馬錢德蘭 著
第*推動(dòng)叢書·綜合系列
《皇帝新腦》[英]羅杰·彭羅斯 著
《四維旅行》[英]R.L.普瓦德萬 著
《邏輯的引擎》[美]馬丁·戴維斯 著
《真理與美》[美]S.錢德拉塞卡 著
《未來50年》[美]約翰·布羅克曼 編
《伽利略的手指》[英]彼得·阿特金斯 著
《實(shí)在終極之問》[英]約翰·巴羅 [英] 保羅·戴維斯 [英]小查爾斯·哈勃 編
《下一步是什么》[美]麥克斯·布羅克曼 編
《復(fù)雜》[美]梅拉妮·米歇爾 著
《數(shù)學(xué)的意義》[英]約翰·查爾頓·波金霍爾 編
《復(fù)雜的引擎》[美]約翰·E.梅菲爾德 著
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第一推動(dòng)叢書:25周年紀(jì)念版 節(jié)選
再版序一個(gè)墜落蘋果的兩面：極端智慧與極致想象龔曙光 2017年9月8日凌晨于抱樸廬 連我們自己也很驚訝，《第*推動(dòng)叢書》已經(jīng)出了25年。或許，因?yàn)槿褙炞⒂诿恳槐緯木庉嫼统霭婕?xì)節(jié)，反倒忽視了這套叢書的出版歷程，忽視了自己頭上的黑發(fā)漸染霜雪，忽視了團(tuán)隊(duì)編輯的老退新替，忽視好些早年的讀者，已經(jīng)成長(zhǎng)為多個(gè)領(lǐng)域的棟梁。對(duì)于一套叢書的出版而言，25年的確是一段不短的歷程；對(duì)于科學(xué)研究的進(jìn)程而言，四分之一個(gè)世紀(jì)更是一部跨越式的歷史。古人“洞中方七日，世上已千秋”的時(shí)間感，用來形容人類科學(xué)探求的速律，倒也恰當(dāng)和準(zhǔn)確。回頭看看我們逐年出版的這些科普著作，許多當(dāng)年的假設(shè)已經(jīng)被證實(shí)，也有一些結(jié)論被證偽；許多當(dāng)年的理論已經(jīng)被孵化，也有一些發(fā)明被淘汰 ……無論這些著作闡釋的學(xué)科和學(xué)說，屬于以上所說的哪種狀況，都本質(zhì)地呈現(xiàn)了科學(xué)探索的旨趣與真相：科學(xué)永遠(yuǎn)是一個(gè)求真的過程，所謂的真理，都只是這一過程中的階段性成果。論證被想象訕笑，結(jié)論被假設(shè)挑釁，人類以其*優(yōu)越的物種秉賦 ——智慧，讓銳利無比的理性之刃，和絢爛無比的想象之花相克相生，相否相成。在形形色色的生活中，似乎沒有哪一個(gè)領(lǐng)域如同科學(xué)探索一樣，既是一次次偉大的理性歷險(xiǎn)，又是一次次極致的感性審美。科學(xué)家們窮其畢生所奉獻(xiàn)的，不僅僅是我們無法發(fā)現(xiàn)的科學(xué)結(jié)論，還是我們無法展開的絢麗想象。在我們難以感知的極小與極大世界中，沒有他們記歷這些偉大歷險(xiǎn)和極致審美的科普著作，我們不但永遠(yuǎn)無法洞悉我們賴以生存世界的各種奧秘，無法領(lǐng)略我們難以抵達(dá)世界的各種美麗，更無法認(rèn)知人類在找到真理和遭遇美景時(shí)的心路歷程。在這個(gè)意義上，科普是人類極端智慧和極致審美的結(jié)晶，是物種獨(dú)有的精神文本，是人類任何其他創(chuàng)造 ——神學(xué)、哲學(xué)、文學(xué)和藝術(shù)無法替代的文明載體。在神學(xué)家給出“我是誰”的結(jié)論后，整個(gè)人類，不僅僅是科學(xué)家，包括庸常生活中的我們，都企圖突破宗教教義的鐵窗，自由探求世界的本質(zhì)。于是，時(shí)間、物質(zhì)和本源，成為了人類共同的終極探尋之地，成為了人類突破慵懶、掙脫瑣碎、拒絕因襲的歷險(xiǎn)之旅。這一旅程中，引領(lǐng)著我們艱難而快樂前行的，是那一代又一代*偉大的科學(xué)家。他們是極端的智者和極致的幻想家，是真理的先知和審美的天使。我曾有幸采訪《時(shí)間簡(jiǎn)史》的作者史蒂芬?霍金，他痛苦地斜躺在輪椅上，用特制的語音器和我交談。聆聽著由他按擊出的極其單調(diào)的金屬般的音符，我確信，那個(gè)只留下萎縮的軀干和游絲一般生命氣息的智者就是先知，就是上帝遣派給人類的孤獨(dú)使者。倘若不是親眼所見，你根本無法相信，那些深?yuàn)W到極致而又淺白到極致，簡(jiǎn)練到極致而又美麗到極致的天書，竟是他蜷縮在輪椅上，用唯一能夠動(dòng)彈的手指，一個(gè)語音一個(gè)語音按擊出來的。如果不是為了引導(dǎo)人類，你想象不出他人生此行還能有其他的目的。無怪《時(shí)間簡(jiǎn)史》如此暢銷！自出版始，每年都在中文圖書的暢銷榜上。其實(shí)何止《時(shí)間簡(jiǎn)史》，霍金的其他著作，《第*推動(dòng)叢書》所遴選的其他作者著作，25年來都在熱銷。據(jù)此我們相信，這些著作不僅屬于某一代人，甚至不僅屬于20世紀(jì)。只要人類仍在為時(shí)間、物質(zhì)乃至本源的命題所困擾，只要人類仍在為求真與審美的本能所驅(qū)動(dòng)，叢書中的著作，便是永不過時(shí)的啟蒙讀本，永不熄滅的引領(lǐng)之光。雖然著作中的某些假說會(huì)被否定，某些理論會(huì)被超越，但科學(xué)家們探求真理的精神，思考宇宙的智慧，感悟時(shí)空的審美，必將與日月同輝，成為人類進(jìn)化中永不腐朽的歷史界碑。因而在25年這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，我們合集再版這套叢書，便不只是為了紀(jì)念出版行為本身，更多的則是為了彰顯這些著作的不朽，為了向新的時(shí)代和新的讀者告白：21世紀(jì)不僅需要科學(xué)的功利，而且需要科學(xué)的審美。當(dāng)然，我們深知，并非所有的發(fā)現(xiàn)都為人類帶來福祉，并非所有的創(chuàng)造都為世界帶來安寧。在科學(xué)仍在為政治集團(tuán)和經(jīng)濟(jì)集團(tuán)所利用,甚至壟斷的時(shí)代，初衷與結(jié)果悖反、無辜與有罪并存的科學(xué)公案屢見不鮮。對(duì)于科學(xué)可能帶來的負(fù)能量，只能由了解科技的公民用群體的意愿抑制和抵消：選擇推進(jìn)人類進(jìn)化的科學(xué)方向，選擇造福人類生存的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，是每個(gè)現(xiàn)代公民對(duì)自己，也是對(duì)物種應(yīng)當(dāng)肩負(fù)的一份責(zé)任、應(yīng)該表達(dá)的一種訴求！在這一理解上，我們將科普閱讀不僅視為一種個(gè)人愛好，而且視為一種公共使命！牛頓站在蘋果樹下，在蘋果墜落的那一剎那，他的頓悟一定不只包含了對(duì)于地心引力的推斷，而且包含了對(duì)于蘋果與地球、地球與行星、行星與未知宇宙奇妙關(guān)系的想象。我相信，那不僅僅是一次枯燥之極的理性推演，而且是一次瑰麗之極的感性審美 ……如果說，求真與審美，是這套叢書難以評(píng)估的價(jià)值，那么，極端的智慧與極致的想象，則是這套叢書無法窮盡的魅力！ 《大宇之形》摘錄 丘成桐第1章 想象邊緣的宇宙（部分） 對(duì)數(shù)學(xué)家而言，維度指的是一種“自由度”，也就是在空間中運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立程度。在我們頭上飛來飛去的蒼蠅可以向任何方向自由移動(dòng)，只要沒有碰到障礙，它就擁有三個(gè)自由度。但維度是不是就只有那么多？ 望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明以及隨后多年以來的不斷改良，幫助我們確認(rèn)了一項(xiàng)事實(shí)：宇宙比我們能看到的還要浩瀚、廣大。事實(shí)上，目前所能得到的*佳證據(jù)顯示，宇宙將近四分之三是以一種神秘、看不見的形式存在，稱為“暗能量”（dark energy），其余大部分則是“暗物質(zhì)”（dark matter），再剩下來構(gòu)成一般物質(zhì)（包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)）的，只占百分之四。而且物如其名，暗能量和暗物質(zhì)在各方面都是“暗的”：既看不見，也難以測(cè)度。我們所能看見的這一小部分的宇宙，構(gòu)成了一個(gè)半徑大約137億光年的球體。這一球體有時(shí)被稱為“哈勃體”（Hubble volume），但是沒人相信宇宙的整體范圍只有如此而已。根據(jù)目前所得的*佳數(shù)據(jù)，宇宙似乎是無窮延伸的——不管我們向哪個(gè)方向看去，如果你畫一條直線，真的可以從這里一直延伸到永恒。不過，宇宙仍有可能是彎曲而且有界限的。但即使如此，可能的曲率也會(huì)非常微小，以至于根據(jù)某些分析顯示，宇宙必然至少有上千個(gè)哈勃體那么大。*近發(fā)射的普朗克太空望遠(yuǎn)鏡，或許會(huì)在幾年內(nèi)揭露宇宙可能比一百萬個(gè)哈勃體還大，而我們所在的哈勃體只是其中之一而已。我相信天文物理學(xué)家的這一說法，也了解有些人可能會(huì)對(duì)上面引述的數(shù)字有不同意見，但無論如何，有個(gè)事實(shí)是不容辯駁的：我們目前所見到的，不過是冰山一角。而在另一個(gè)極端，顯微鏡、粒子加速器以及各種顯影儀器持續(xù)揭露宇宙在微小尺度上的面貌，顯現(xiàn)了人類原先無法觸及的世界，像細(xì)胞、分子、原子，以及更小的物體。如今我們不再對(duì)這一切感到驚訝，完全可以期待望遠(yuǎn)鏡會(huì)向宇宙的更深處探索。另一方面，顯微鏡和其他儀器則會(huì)把更多不可見之物轉(zhuǎn)為可見，呈現(xiàn)在我們眼前。*近幾十年間，由于理論物理學(xué)的發(fā)展，再加上一些我有幸參與的幾何學(xué)進(jìn)展，帶來了一些更令人驚訝的觀點(diǎn)：宇宙不僅超出我們所能看見的范圍，而且可能還有更多的維度，比我們所熟悉的三個(gè)空間維度還要多一些。 當(dāng)然，這是個(gè)令人難以接受的命題。因?yàn)殛P(guān)于我們這個(gè)世界，假如有件事是我們確知的，假如有件事是從人類開始有知覺時(shí)就知道，是從開始探索世界時(shí)就曉得的，那就是空間維度的數(shù)目。這個(gè)數(shù)目是三。不是大約等于三，而是恰恰就是三。至少長(zhǎng)久以來我們是這樣認(rèn)定的。但也許，只是也許，會(huì)不會(huì)還有其他維度的空間存在，只不過因?yàn)樗。灾劣谖覀儫o法察覺呢？而且盡管它很小，卻可能扮演非常重要的角色，只是從人們習(xí)以為常的三維視野無法體認(rèn)到這些罷了！這個(gè)想法雖然令人難以接受，但從過去一個(gè)世紀(jì)的歷史得知，一旦離開日常經(jīng)驗(yàn)的領(lǐng)域，我們的直覺就不管用了。如果運(yùn)動(dòng)速度非常快，狹義相對(duì)論告訴我們，時(shí)間就會(huì)變慢，這可不是憑直覺可以察覺到的。另外，如果我們把一個(gè)東西弄得非常非常小，根據(jù)量子力學(xué)，我們就無法確知它的位置。如果做實(shí)驗(yàn)來判定它在甲門或者乙門的后面，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它既不在這兒也不在那兒，因此它沒有絕對(duì)的位置，有時(shí)它甚至可能同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)地方！換言之，怪事可能發(fā)生，而且必將發(fā)生。微小、隱藏的維度可能就是怪事之一。如果這種想法成真，那么可能會(huì)有一種邊緣性的宇宙，一處卷折3 在宇宙?zhèn)冗呏獾牡赜颍鑫覀兊母泄僦X，而這會(huì)在兩方面具有革命意義：?jiǎn)蝺H是更多維度的存在 ——這已經(jīng)是科幻小說一百多年來的注冊(cè)商標(biāo) ——這件事本身就夠令人驚訝，足以列入物理學(xué)史上的*重大發(fā)現(xiàn)了。而且這樣的發(fā)現(xiàn)將會(huì)是科學(xué)研究的另一起點(diǎn)，而非終點(diǎn)。這就好像站在山丘或高塔上的將軍，得益于新增加的垂直向度，而能把戰(zhàn)場(chǎng)上的局勢(shì)看得更清楚。當(dāng)從更高維的視點(diǎn)觀看時(shí)，我們的 物理定律也可能變得更明晰，因而也更容易理解。 從蒼蠅的世界看維度的意義我們都很熟悉三個(gè)基本方向上的移動(dòng)：東西、南北、上下（或者也可以說是左右、前后、上下）。不管我們?nèi)ツ睦?——不論是開車上雜貨店或是飛到大溪地 ——我們的運(yùn)動(dòng)都是這三個(gè)獨(dú)立方向的某種基本組合。我們對(duì)這三個(gè)維度太過熟悉，以至于要設(shè)想另一個(gè)維度，并且指明它確切指向哪里，似乎是不可能的。長(zhǎng)久以來，似乎我們所見的即是宇宙的一切。事實(shí)上，早在兩千多年前，亞里士多德在《論天》（ On the Heavens）中就論稱：“可在一個(gè)方向上分割的量，稱為線；如果可在兩個(gè)方向上分割的量，稱為面；如果可在三個(gè)方向上分割的量，則稱為體。除此之外，再無其他量。因?yàn)榫S度只有三個(gè)。”公元150年時(shí)，天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家托勒密嘗試證明不可能有四個(gè)維度，堅(jiān)持認(rèn)為不可能畫出四條相互垂直的直線。他主張，第四條垂直線“根本無法量度，也無法描述”。然而，與其說他的論點(diǎn)是嚴(yán)格的證明，還不如說是反映了人們沒有能力看到并描繪四維空間的事實(shí)。對(duì)數(shù)學(xué)家而言，維度指的是一種“自由度”（degree of freedom），也就是在空間中運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立程度。在我們頭上飛來飛去的蒼蠅可以向任何方向自由移動(dòng)，只要沒有碰到障礙，它就擁有三個(gè)自由度。現(xiàn)在假設(shè)這只蒼蠅降落到一個(gè)停車場(chǎng)，而被一小塊新鮮柏油黏住。當(dāng)它動(dòng)彈不得時(shí)，這只蒼蠅只有零個(gè)自由度，實(shí)質(zhì)上被限制在單一點(diǎn)上，亦即身處于一個(gè)零維的世界。但這小東西努力不懈，經(jīng)過一番奮斗后從柏油中掙脫出來，只可惜不幸翅膀受了點(diǎn)傷。不能飛翔之后，它擁有兩個(gè)自由度，可以在停車場(chǎng)的地面上隨意漫步。然后，我們的主角察覺到有掠食者（或許是一只食蟲的青蛙），因此逃進(jìn)一根丟棄在停車場(chǎng)的生銹排氣管，蒼蠅此時(shí)只有一個(gè)自由度，暫時(shí)陷入這根細(xì)長(zhǎng)管子的一維，亦即線狀的世界。但維度是不是就只有那么多？一只蒼蠅在天上飛，被柏油黏住，在地上爬，逃進(jìn)一根管子里 ——這是否就囊括了一切可能性？亞里士多德或托勒密應(yīng)該會(huì)回答“是”，對(duì)一只沒有高度冒險(xiǎn)精神的蒼蠅而言，或許也確是如此，但是對(duì)當(dāng)代數(shù)學(xué)家來說，故事并沒有就此結(jié)束，因?yàn)樗麄兺ǔ２徽J(rèn)為有什么明顯理由只停留在三個(gè)維度。我們反而相信，想要真正理解幾何學(xué)的觀念，像是曲率或距離，需要從所有可能的維度，從零維到 n維來理解它（其中 n可以是非常大的數(shù)）。如果只停留在三維，我們對(duì)這個(gè)概念的掌握就不算完整，理由是：比起只在某些特定情境才適用的斷言，如果大自然的定律或法則在任何維度的空間中都有效，那么它的理論威力更大，也可能更基本。甚至即使你所要對(duì)付的問題僅限于二維或三維，也可能借由在各種維度中研究該問題而得到有利的線索。再回到我們那只在三維空間里嗡嗡飛的蒼蠅，它可以在三個(gè)方向移動(dòng)，亦即具有三個(gè)自由度。然而，假設(shè)還有另一只蒼蠅在同一空間里自由移動(dòng)；它同樣也有三個(gè)自由度，整個(gè)系統(tǒng)就突然從三維變成六維的系統(tǒng)，具有六個(gè)獨(dú)立的移動(dòng)方向。隨著更多的蒼蠅在空間里穿梭，每一只都獨(dú)立飛行而不與他者相關(guān)，那么系統(tǒng)的復(fù)雜度及其維度，也隨之增加。 窺探更高的維度研究高維度系統(tǒng)的好處之一是，可以發(fā)現(xiàn)一些無法從簡(jiǎn)單場(chǎng)景里看出的模式。例如在下一章，我們將討論：在一個(gè)被巨大海洋覆蓋的球形行星上，洋流不可能在任何點(diǎn)都朝同一個(gè)方向流動(dòng)（例如全部從西流向東）。事實(shí)上一定會(huì)發(fā)生的是：一定存在著某些點(diǎn)，海水是靜止不動(dòng)的。雖然這條規(guī)則適用于二維曲面，但我們只有從更高維的系統(tǒng)觀察，也就是考慮水分子在曲面上所有可能運(yùn)動(dòng)的情況，才能導(dǎo)出這個(gè)規(guī)則。這是為何我們不斷向更高維度推進(jìn)的原因，希望看看這樣能把我們帶到什么方向并學(xué)習(xí)到什么。很自然的，考慮更高維度的結(jié)果之一是更大的復(fù)雜度。例如所謂“拓?fù)鋵W(xué)”（Topology）是一門將物體依*廣義的形狀加以分類的學(xué)問。根據(jù)拓?fù)鋵W(xué)，一維空間只有兩種：直線（或兩端無端點(diǎn)的曲線）和圓圈（沒有端點(diǎn)的封閉曲線），此外再無其他可能性。你或許會(huì)說，線也可以是彎彎曲曲的，或者封閉曲線也可能是長(zhǎng)方形的，但這些是幾何學(xué)的問題，不屬于拓?fù)鋵W(xué)的范疇。說到幾何學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)的差別，前者就像拿著放大鏡研究地球表面，而后者則像搭上太空船，從外太空觀察整個(gè)地球。選擇何者，要視底下的問題而定：你是堅(jiān)持要知道所有細(xì)節(jié)，比方說地表上的每一峰脊、起伏和溝壑，抑或只要大致的全貌（“一個(gè)巨大圓球”）便已足夠？幾何學(xué)家所關(guān)切的通常是物體精確的形狀和曲率，而拓?fù)鋵W(xué)家只在乎整體形貌。就這層意義而言，拓?fù)鋵W(xué)是一門整體性的學(xué)問，這和數(shù)學(xué)的其他領(lǐng)域恰恰形成明顯對(duì)比，因?yàn)楹笳叩倪M(jìn)展，通常是借由把復(fù)雜的物件分割成較小較簡(jiǎn)單的部分而達(dá)成。 也許你會(huì)問：這些和維度的討論有何關(guān)系？如上所述，拓?fù)鋵W(xué)中只有兩種基本的一維圖形，但直線和歪歪扭扭的線是“相同”的，正圓也和任何你想象得出的“閉圈”，不論是如何彎的，多邊形、長(zhǎng)方形，乃至于正方形都是相同的。二維空間同樣也只有兩種基本形態(tài)：不是球面就是甜甜圈面。拓?fù)鋵W(xué)家把任何沒有洞的二維曲面都視為球面，這包括常見的幾何形體，像立方體、角柱、角錐的表面，甚至形狀像西瓜的橢球面。在此，一切的差別就在于甜甜圈有洞，而球面沒有洞：無論你怎樣把球面扭曲變形（當(dāng)然不包括在它中間剪洞），都不可能弄出一個(gè)甜甜圈來，反之亦然。換句話說，如果不改變物體的拓?fù)湫螒B(tài)，你就無法在它上面產(chǎn)生新的洞或是撕裂它。反過來說，假如一個(gè)形體借由擠壓或拉扯，但非撕裂（假設(shè)它是由玩具黏土做成的），變成另一個(gè)形體，拓?fù)鋵W(xué)家就把這兩個(gè)形體看成是相同的。只有一個(gè)洞的甜甜圈，術(shù)語稱為“環(huán)面”（torus），但是一般甜甜圈可以有任意數(shù)目的洞。“緊致”（compact，封閉且范圍有限）且“可賦向”（orientable，有內(nèi)外兩面）的二維曲面可以依洞的數(shù)目來分類，6/7這個(gè)數(shù)目稱為“虧格”（genus）。外觀回異的二維物體，如果虧格相同，在拓?fù)渖媳灰暈槭窍嗤摹Ｏ惹疤岬蕉S形體只有球面與洞數(shù)不同的甜甜圈面兩大類，這只有在可賦向曲面的情況才成立，本書所討論的通常都是可賦向曲面。比方說，海灘球有兩個(gè)面，即里面和外面，輪胎的內(nèi)胎也有兩個(gè)面。然而，對(duì)于比較復(fù)雜的情況，例如單面或“不可賦向”的曲面如 “克萊因瓶”（Klein bottle）和“莫比烏斯帶”（Mbius strip），上述說法并不成立。
第一推動(dòng)叢書:25周年紀(jì)念版 作者簡(jiǎn)介
本套叢書由多位有世界影響力的作者所著，包括史蒂芬·霍金、羅杰·彭羅斯、斯蒂芬·溫伯格、基普·S.索恩、埃爾溫·薛定諤、布萊恩·格林、弗朗西斯·克里克、杰拉爾德·埃德爾曼、弗蘭克·維爾切克，等等。 史蒂芬·霍金，他出生于1942年，他的生日恰好是伽利略逝世三百年忌日。他現(xiàn)任劍橋大學(xué)盧卡斯數(shù)學(xué)教授(這一教席曾由艾薩克·牛頓所任)。他廣被推崇為繼愛因斯坦后*杰出的理論物理學(xué)家。 布萊恩?格林，畢業(yè)于哈佛大學(xué)，在牛津大學(xué)獲博士學(xué)位，是羅德學(xué)者（Rhodes Scholars）。1990年，他來到康奈爾大學(xué)物理系，1995年被聘為教授，1996年到哥倫比亞大學(xué)任物理學(xué)和數(shù)學(xué)教授。他曾在20多個(gè)國(guó)家開過普及和專業(yè)講座，公認(rèn)在超弦理論中有過許多開拓性的發(fā)現(xiàn)。 基普·S.索恩,美國(guó)加利福尼亞理工學(xué)院費(fèi)曼物理學(xué)教授，曾與J.惠勒合著《引力》，1994年獲得美國(guó)物理學(xué)聯(lián)合會(huì)（AIP）科學(xué)著作獎(jiǎng)。近年擔(dān)任了電影《星際穿越》的科學(xué)顧問。 埃爾溫?薛定諤，奧地利物理學(xué)家。1926年他提出了波動(dòng)力學(xué)，是量子力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)形式之一。薛定諤因此而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。后來他的興趣轉(zhuǎn)向生命科學(xué)，1943年寫的《生命是什么》，使薛定諤成為分子生物學(xué)的先驅(qū)。 丘成桐，當(dāng)代*偉大的數(shù)學(xué)大師之一，著名科學(xué)家，哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)系系主任、講座教授，清華大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)中心主任。他獲得了菲爾茲獎(jiǎng)、沃爾夫獎(jiǎng)、克萊福特獎(jiǎng)、美國(guó)國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)等大獎(jiǎng)，是美、俄、中、意四國(guó)科學(xué)院院士。 ······
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