翻开《浩瀚的宇宙》,对于宇宙我们将有一个完整的印象。两张超过一米长的全景图介绍了宇宙的大格局和小细节。一张详细介绍了我们的太阳系,另一张介绍了银河系以及不同类型的星系。
《浩瀚的宇宙》以动感的漫画形式,将一个个生动的场景、引人入胜的连贯故事、最新的科学知识以及系统的知识体系展现出来,旨在开启孩子的智慧,使孩子们对周围发生的事和科学的链接不再陌生!
人类至今除了登上月球之外,还没有人直接去看过其他的星球。即使距离地球最近的火星以现在的技术也要8个月的时间才能抵达。所以科学家们在太空中的宇航线上制造了能添加燃料、可以休息的国际空间站。我国也培养了太空航天员迈开向宇宙进军的步伐。宇宙虽然很辽阔但并非不可探知的,而是未来将和我们地球关系极其密切的世界。所以要成为太空人,就要从现在开始。
太阳系
太阳系的母亲,太阳
只能看见半边脸的月亮
小不点水星和宇宙的美人金星
与地球最相像的火星
太阳系的大王们,木星和土星
天王星和海王星
太阳系内的其他家族们——小行星,彗星
在宇宙太空站里看见的星星
顺便去宇宙太空站
星星的亮度,到星星的距离
星星多姿多彩的颜色,千姿百态的一生
银河系以外的宇宙
宇宙的诞生和现在
太阳系所属的银河系
尾声
作者:(韩)赵英善 等 译者:李巧玲 周岩
科技进步是人类文明发展的原动力。回眸人类文明的每一次重大进步无不与科技的重大突破紧密相连。三次科技革命,更是使人类文明发生了彻底改变。我们不得不赞叹科技,它犹如魔法师手中的魔杖,使人类插上了想象的翅膀,将人类从头到脚都武装起来。望远镜的发明让人类视觉得到了延伸,使“千里眼”不再是神话故事中的虚拟人物;电话是人类听觉的“顺风耳”,它让即使远隔重洋的亲人也能像就在面前一样述说家长里短;汽车、飞机等交通工具是人类脚步的延伸,日行千里、日行万里不再是人类遥不可及的梦想;计算机是人脑的延伸,当人的智慧得到延伸的时候,人的创造力被无限放大;互联网技术的深入发展更是推动了人类文明的巨大进步,改变了人类的生活方式……
科技的发展不但在物质上推动着人类文明的进步,同时在人类的意识形态上也彻底改变了人们对世界的认识,不断形成新的、更加科学的世界观。哥白尼提出的日心说推翻了长期以来居于宗教统治地位的地心说,地球不再是宇宙的中心。而这仅仅是人类世界观的一个变化,诸如此类的认识变化实在太多了。
今天我们在全社会倡导建设社会主义精神文明,社会主义精神文明建设的核心内容是科学的世界观、为人民服务的人生观及集体主义的价值观。科学的世界观是最为基本的出发点。如果没有正确的科学思想来指导行为,就难免会走弯路,所以科学知识的宣传和普及是精神文明建设的最根本的环节。
英国哲学家弗兰西斯·培根曾经说过:“知识的力量不仅取决于其本身的价值大小,更取决于它是否被传播以及被传播的深度和广度。”
我们说的科普是指采用读者比较容易理解、接受和参与的方式,普及自然科学和社会科学知识,传播科学思想,弘扬科学精神,倡导科学方法,推动科学技术的应用。这对于广大读者来说,可以了解一定的科学知识,有利于树立正确的世界观、人生观和价值观。对于科技工作者和文化工作者来说,在全社会开展科普知识教育是参与建设社会主义文化的重要渠道。
我们知道,中国是一个拥有5000多年悠久历史的文明古国,虽然曾经在科技上长时间走在世界的前列,取得了许多举世瞩目的科技成果,但是由于长期的封建思想统治,广大民众的科学意识比较单薄。所以在我国民众中开展广泛的科学技术普及教育具有特别重要的意义。
科普的形式是多种多样的,譬如建科技馆、自然博物馆,举办各种科技讲座等,但是相对来说,图书出版无疑是所有科普活动中最为重要和易于实施的途径。有关科普教育和科普读物出版发行工作,多年来得到中央和地方各级党和政府部门以及相关社会团体的广泛支持。2002年6月29日,《中华人民共和国科学技术普及法》正式颁布实施,标志着我国科普事业进入法制化的轨道。为持续开展群众性、社会性科普活动,中国科协决定从2005年起,将每年9月第三周的公休日定为全国科普日。2003年以来,为支持老少边穷地区文化事业发展,由文化部、财政部共同实施送书下乡工程。2009年2月,中国科协等单位五年内在全国城乡建千所科普图书室的活动举行了启动仪式。2003年以来,由民政部、中央文明办、文化部、新闻出版总署、国家广电总局、中国作家协会联合举办的“万家社区图书室援建和万家社区读书活动”,已经援建城乡社区图书室16.2万个,援建图书5600万册,其中三分之二以上为科普图书,约3.5亿城乡居民从中受益,对广大社区居民的科技普及起到了一定作用,提升广大社区居民的科技素质。
为了帮助广大读者特别是青少年读者系统、全面、准确、深入地学习和掌握有关自然科学方面的基础知识,用科学发展观引领他们爱科学、学科学、用科学的能力,中国社会出版社按照国家确定的学生科普知识标准,编辑出版了《探究式科普丛书》。
该套丛书是一套百科全书式的科普系列读物,共100本,分为物质科学、生命科学、地球物理科学、现代科技4个系列。与其他科普类图书相比,该套丛书最大的特点是其全面性,几乎囊括了自然科学领域的各个方面,通过阅读这套丛书,可以“上知天文下知地理”;其次这套丛书的丛书名也很有特色,“探究式科普丛书”从题目上就满足了广大读者对科学技术的兴趣,注重探究性,让读者带着问题去了解科学、学习科学,从而真正让阅读融入人们对世界的认识当中,让人们通过阅读树立科学的世界观。
党的十七届六中全会通过的《中共中央关于深化文化体制改革推动社会主义文化大发展大繁荣若干重大问题的决定》,为我们描绘了一幅社会主义文化建设的宏伟蓝图。我相信这套科普图书的出版必将在一定程度上满足广大读者对科普知识的全面需求,为读者树立科学的世界观打下一定的基础。
是为序。
(全国人大常委会副委员长、民革中央主席)
第四章 了解宇宙
关于这个令人匪夷所思的浩瀚宇宙,我们已经探讨过了:一共有6颗尘埃散落在整个滑铁卢站,恒星所拥有的空间密集度大概也就是这样。也许可以用这样的说法,有亿亿个以上的分子在这6颗尘埃中。我们讨论的宇宙之所以这么空阔,原因正是这么庞大的数目的分子正巧聚成6堆物质。在宇宙中,这6堆物质的单位便是恒星,大约有1056个分子存在于每堆物质里面,如此大的数量,实在让人瞠目结舌。太空看起来很空阔的原因并不是因为分子的数量极少,也不是因为分子都聚集成含有1056个分子的6个尘埃,原因是恒星之间有一层稀疏的气层。下面,我们就来揭开“太空中的分子为什么呈现这样的聚集方式,但是生活中的分子却不是”的谜底。
我们要依据科学方法来研究为什么分子会呈现出这样的聚集方式,首先要搞清楚到底什么原因促使它们这样聚集。在地球的大气层里,大约有1041个分子存在,为什么这些分子会被束缚到一个大气层中并分散地散落在太空呢?探索的结果是由于地球的吸引力。如果站在地球表面射击,子弹飞行速度在6.93英里/秒以上的话便会偏离轨道飞向太空,原因是子弹的飞行速度大于地球吸引力,以至于地球引力不足以将子弹拉回来。不过假如子弹的飞行速度低于上述速度,便抵抗不了地球引力,飞不到太空。所以,大气层中运动速度不到0.333英里/秒的分子根本抵抗不了地球的吸引力。地球吸引力不断地把这些分子拉回,它们也只能覆盖在地球表面。
大气中的分子与别的分子产生碰撞的机会非常少,以至于很少能达到6.93英里/秒的速度。假如某个地球大气层中的分子能有这样的运动速度,那么它便可以摆脱地球引力的束缚,逃逸出地球飞到太空。地球不断地用这种方式放开对分子的束缚,不过经过计算得知,即便是经历上百万年,这种释放方式也不会多么明显,所以我们可以忽略这种可能,将其看做是一成不变的。
太阳跟地球一样。大气层中的分子受太阳的热力而分解成原子,它们的平均速度只有2英里/秒。不过原子的速度只有在380英里/秒以上才可以摆脱太阳的约束,因此太阳大气层便是太阳周围的原子受太阳的约束力而形成。
假设一个普通房间里的空气中的分子在房子中心聚集在一起的话,那么这个气团外层的分子便会承受这个气团释放出的压力。不过由于这种分子团的质量很小,所以引力也没那么大。其实,这个分子团表面的分子能达到1个世纪1码的速度便能逃脱分子团的束缚。因为普通空气中的分子能达到500码/秒,所以一刹那间,这种这样的气团便能充斥整个房间。另外,假如房间大到能容纳太阳的话,那么它周围的分子就能被束缚在屋子中心的球团之内,跟它们在太阳大气层中的情景相似。外层的分子一定要超过380英里/秒的速度才有可能摆脱束缚,所以,只有500码/秒速度的普通分子根本达不到要求。
星空中的大气层
通常情况下,内部物质团体对其外层分子施加的引力和外层分子的运动速度之间的抵抗是束缚与逃脱之间的矛盾根源。太阳系中这样的例子很多。月亮对它大气层中分子的吸引力只有地球引力的16,所以即便是月球有大气层,分子也全部逃逸了。纵然水星的吸引力只有地球的25,但是水星离太阳很近,它面向太阳的一面温度极高,故而它表面的大气分子也逃脱了。火星对分子的吸引力只有地球的15,即使是这样,它表面相对来说温度比较低。按理论来讲,比较重的分子和水汽都逃不掉,像氢和氦这种质量较轻的分子会逃掉,事实跟理论应该一样。木星的两颗最大卫星和土星的最大卫星的吸引力跟月球的引力大致一样,但是土星和木星的表面要比月球表面温度低,所以它们表面还有大气层存在。已经有一些观察员看到存在于这三颗卫星表层的大气层。太阳系里的四颗主行星的吸引力都比地球引力要大,所以其表层的大气层很容易被约束;金星的吸引力跟地球引力相同,所以也能束缚住其表面的大气层。
这些例子完全可以证明,为什么一旦行星体分子集合成团就很容易被束缚的原因。然而这些聚集团最初形成的原因以及如何能聚集成形的问题还是非常复杂的。例如,行星中的分子数量大约是1056个,而不是1054个或者1058个,控制这个现象的原因是什么?
P109-111