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科學之書(CKB0077)
The Science Book: From Darwin to Dark Energy, 250 Milestones in the History of Science

類別: 百科‧圖鑑>科學叢書
叢書系列:科學叢書
作者:柯利弗德.皮寇弗
       Clifford A. Pickover
譯者:陸維濃
出版社:時報出版
出版日期:2020年09月25日
定價:680 元
售價:537 元(約79折)
開本:16開/平裝/264頁
ISBN:9789571383590

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‧約西元前5000年
〔宇宙學的誕生Birth of Cosmology〕


在希臘文中,「kosmos」意指「宇宙」,因此現在我們使用「宇宙學」(cosmology)來指稱研究宇宙性質、起源和演進的科學。在古典學中,一個社會的宇宙學代表這個社會的世界觀,或這個社會如何思考方式人從何而來、人為何出現在此、以及人的去處。整個人類歷史中,人類文明透過創世故事、神話、宗教、哲學,打造並滋養了人類社會的宇宙觀,最近這段時間,科學也加入了這個行列。

一直以來,有關人類如何看待星辰,或者我們那些久遠的祖先一定是以哪種方式看待蒼芎之類的老生常談,不時出現在我們耳裡或眼前。雖然推測是一件有趣的事,但我們不可能知道史前人類到底是怎麼想的,因為,就定義而言,史前時代是一段沒有記錄的時代。這也是為什麼最古老的考古遺物中,和天文主題有關者如此重要的原因:它們提供了一些實際的資料,讓我們可以藉著這些資料,來試圖瞭解古代人如何看待宇宙。

有關人類文明如何看待宇宙這件事,已保留下來的最古老證據來自蘇美文明,這些證據就在一部分的蘇美星圖,或簡陋的天文工具零件之中,有些學者相信,這樣的歷史可以回溯至5000至7000年前。甚至從那個時代有限的資訊碎片中,都能看出蘇美人對太陽、月亮、主要行星和恆星運行的理解,有著一定的複雜程度。於是,蘇美人打造了史上第一個城邦,成為終年種植作物,不再游牧遷徙的族群,這件事說來或許也沒那麼令人意外。

蘇美人的宇宙觀可能是人類史上第一個將天體神格化的宇宙觀,後來的巴比倫人、希臘人、羅馬人,和其他宇宙學家也承襲了這樣的做法。蘇美人的宇宙觀還決斷地認為,宇宙並非以地球為中心,還有許多天堂和地球存在。這樣的觀念意外地和現代的宇宙觀產生共鳴,因為事實看來是這樣的:宇宙根本不存在所謂的中心,而且顯然有很多像地球這樣的星體存在。

‧西元1761年
〔癌症病因Causes of Cancer〕

新聞工作者約翰.布魯姆(John Bloom)寫道:「如果體細胞代表伯拉圖理想國的自體和諧──每個細胞和其他細胞之間按照的精準比例各司其職──那麼癌細胞代表的就是打算發動政變的游擊隊員。」癌症是一群疾病的總稱,病因是細胞生長失去控制,有時候這些細胞會轉移到身體其他部位。癌症是細胞遺傳物質失常所致,造成細胞遺傳物質失常的可能原因有很多,包括致癌物(例如菸草煙霧、陽光或病毒),以及DNA複製時隨機發生的錯誤。

可能和癌症有關的最早期病例記錄,出現在一份時間約為西元前1600年的埃及古文獻,其中記載了八個胸部腫瘤的病例,當時採用的治療方法,是以一種稱為「火椎」發熱裝置來燒灼腫瘤。

1713年,義大利醫生拉馬齊尼指出,相較於已婚婦女,修女幾乎不會罹患子宮頸癌,他據此推測,性交可能會提高罹癌風險。1761年,英國醫生希爾所發表的,可能是史上第一篇描述鼻煙和鼻癌兩者關係的論文,在此之前,他驚訝地發現自己的鼻癌病人,全都是鼻煙使用者。他認為,用一種較為普遍的方式來說:環境中的物質可能會促使癌症發生。1775年,另一位英國醫生帕特認為,煙囪清掃工因為接觸到煤煙,所以陰囊癌發生率高,他的記錄中甚至有一位還在當煙囪清掃工學徒,也得了陰囊癌的年輕男孩。最後,1915年,日本研究學者山極勝三郎證明,經常以煤焦油塗抹兔子的皮膚,的確會誘發癌症。

值得一提的是,1860年代,德國解剖學家瓦德爾─赫茲把各種癌細胞分類,還指出癌症是由單一個細胞開始衍生,並可能會經由血液和淋巴系統擴散。如今我們知道,和癌症有關的遺傳變異,可能會使腫瘤抑制基因(tumor suppressor gene)失去活性,而這些基因在正常狀況下能夠抑制細胞的失控分裂。

‧西元1783年
〔黑洞Black Holes〕

天文學家可能不相信地獄的存在,不過他們多數認為,在太空中那些貪婪的黑色地帶前面,應該放置一塊這樣的標牌:「所有進來這裡人啊,放棄希望吧」,這是義大利詩人但丁在〈神曲〉(Divine Comedy)一詩中,描述地獄入口時所用的警告文字,再者,天體物理學家霍金也認為,對於接近黑洞的太空旅行者而言,這是非常適切的訊息。

許多星系的中心,確實存在著這樣的宇宙地獄。這些星系的黑洞其實是坍塌的物體,而這些物體的質量是太陽的幾百萬倍,甚至幾十億倍,全擠在一個不比我們太陽系大上的空間裡。根據經典的黑洞理論,黑洞周邊的重力場如此之大,以致於沒有任何東西能夠逃過黑洞那強而有力的捕捉,即便光線也一樣。任何人要是掉入黑洞,將會陷入密度極高,體積極小的中心區……那兒就是時間的盡頭。若是考慮到量子理論,一般認為黑洞會發出一種稱為「霍金幅射」(Hawking radiation,見「註釋與延伸閱讀」)的輻射形式。

黑洞可以任何大小形式存在。讓我先為各位建立一點相關的歷史背景,1915年,距離愛因斯坦發表廣義相對論才過了幾週,德國天文學家史瓦西對現今所稱的史瓦西半徑(Schwarzschild radius),或事件視界(event horizon)進行精確計算。這個半徑定義了一個繞行特定質量物體的球體。在經典的黑洞理論中,黑洞這個球體內部,其重力場強大到任何光線、物質或訊號都無法逃脫。就一個質量相當於太陽的黑洞而言,其史瓦西半徑長度只有幾公里。一個事件視界跟胡桃一樣大的黑洞,其質量相當於地球質量。一個物體的質量能大到使光線無法逃脫,這樣的觀念首次出現在1783年,由地質學家米歇爾提出。至於「黑洞」一詞,則是理論物理學家惠勒在1967年所創。

 
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