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《企鹅科普》:从宇宙大爆炸到人工智能的青少年科普通识读本12册

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楚汐思读绘 2021-06-09 02:29

文|楚汐

听说企鹅家新出了一套12册的《企鹅科普》口袋书,果断入手,周末时间一气呵成看完,瞬间感觉整个人都圆满了。

这套《企鹅科普》,是企鹅出版旗下品牌「瓢虫」系列科普读物,原版 The Ladybird Expert Series 一共有30本,此次引进了12册,分别是:宇宙大爆炸、引力、量子力学、进化论、意识、人工智能、遗传学、疼痛、板块构造学说、泡沫、巫术、章鱼。

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不难看出,这一套12册收录的科普门类之繁多,完全满足了我们对宇宙、生命、人类、动植物等科学知识的好奇心和求知欲。

最难能可贵的是,这套书是面向青少年读者的,在用词上很是生动有趣且通俗易懂,所以,也特别适合如我这般对科普很感兴趣,但又经常「理解无能」的成年读者哈。

虽说是一套12册,但是口袋书的设计,使得每本书也不过四五毫米厚,随身携带完全没问题。每册书大概50页,内有25个左右的知识点,且每个知识点控制在500字左右,以我的速度基本上半个小时可以读完一本。

可以说,不管是在书本重量还是知识体量上,都是这般让人轻松自如,我很喜欢!

《宇宙大爆炸》内页插图

此外,本书的设计也很别致,采用文字和图片对开设计,也就是说,左边是文字,右边是插画。关键是这些插画的风格,和我们平日里常见的科普插图不太一样。它的风格有写实漫画,有油画,更有科学制图…… 让人秒想到知名杂志《纽约客》的插画风格。据说这是企鹅旗下「瓢虫品牌」40年来的惯例,用浓墨重彩的商业性绘画,来呈现想要传达的信息。

《引力》内页插图

最后是,这套书的作者也让人很惊艳,分别是相关科学领域的专家或学者。他们都是毕业于剑桥、牛津、加州理工等名牌大学,在各自的领域里都有着很突出的成就。

接下来,我将分别对这套12册的《企鹅科普》进行一个简单的阅读分享,希望能对同样感兴趣的你有所帮助。

01:《宇宙大爆炸》—— 创造世界的那道光

《宇宙大爆炸》封面

对于宇宙的起源,在1915年以前,受限于环境与认知,所有的观点基本上都和神话故事一样没有事实依据。直到1915年以后,才开始有条件就宇宙起源问题提出科学的解释。准确地说,这个转折点就发生在1915年的11月。没错,你猜对了,正是爱因斯坦公布了引力理论——广义相对论后,才让整个研究局面彻底改观。

大约138.2亿年前,一个名为「大爆炸」的巨大火球爆出了这个宇宙中的所有物质、能量、空间,甚至时间。火球不断膨胀,冷却的碎片最终形成了星系——一种由恒星构成的宇宙中的群岛,我们的银河系是约2万亿个星系中的一个。

简而言之,这就是宇宙大爆炸理论,也是目前学术界比较公认的宇宙起源说。

《宇宙大爆炸》内页插图

不过,对于大多数人而言,第一次听到这个理论的话,定会觉得不可思议且问题良多:是什么导致了宇宙大爆炸?大爆炸之前有什么?大爆炸发生在哪里?大爆炸之后怎么形成我们今天所看到的这个宇宙世界?……

诸如此类的问题,便是本书的主要科普内容。此外,在本书的最后还有针对大爆炸理论的附属物——暗物质、暗能量、暴胀等解释

《宇宙大爆炸》内页插图

本书作者马库斯·乔恩(Marcus Chown),是科普作家和科学节目主持人,曾是加州理工学院的射电天文学家,现在是《新科学家》杂志的宇宙学顾问。

本书最吸引我的地方,不仅仅是用极为通俗简洁的文字为我们介绍了宇宙大爆炸理论和相关知识点,配上插图让人很是直观明了;更主要的是还介绍了科学家们研究宇宙大爆炸过程中的质疑、理论推导和实证,以及一些尚未确定待解决的问题也都给了备注。

无疑,这样的科普让人读来就会很信服。

02:《引力》 ——宇宙四大基本力之首

《引力》封面

自然界有四力——引力、电磁力、强核力、弱核力。引力是其中最微弱的一个,却在塑造宏观宇宙方面发挥着主导作用。

那么,问题来了:什么是引力?引力为何会弱于其他力?怎么理解牛顿的万有引力?还有爱因斯坦对引力的解释与牛顿的又有何不一样?

《引力》内页插图

本书作者吉姆·艾尔-哈利利(Jim Al-Khalili),是不列颠帝国勋章获得者,英国皇家学会会员,量子物理学家,英国萨里大学物理学教授,同时也是一名科普作家,写了10本书,翻译成20多种语言在世界范围内出版,并长期在BBC广播4台主持《科学生活》(The Life Scientific)节目。

而他在本书中,提到牛顿和爱因斯坦分别对引力的解释时,以蹦床类比,让我们读来也是分分钟秒懂。

牛顿把引力定义为每个物体对其周围环境所施加的力——这种力就像无形的「橡皮筋」一样把物体拉到一起。

爱因斯坦对引力的解释则更为深刻。他认为引力就是空间本身的形状。任意质量的物体都会让其周围的空间扭曲变形,从而改变该空间中其他物体的运动方式。假如空间中没有该物体且平坦,那么其他物体的运动方式将截然不同。

《引力》内页插图

如上图所示,在空蹦床上滚动小球,小球会沿直线运动。但在下图里,蹦床中央因重物而下陷,这时滚动小球的运动路径就从原来的直线变成了环绕凹陷处的曲线。

以牛顿对引力的描述,相当于俯瞰小球做曲线运动,而蹦床的凹陷处似乎有神秘的吸引力,将小球吸了过去;而爱因斯坦则是从蹦床(相当于时空)本身的形状出发,解释了质量可以使时空弯曲,进而改变物体的运动方式。

怎么样,似这般图文并茂的解说,是不是让人一下子就明白了两者之间的差异呢?

《引力》内页插图

这本小册子里还收录了和引力相关的引力波、黑洞、虫洞、量子引力等科普知识。当我们对这些知识有了基本理解后,再去回看科幻类的影视,关于平行世界、时间穿越等等,相信会有更多的体悟。

03:《板块构造学说》——地球的发育史

《板块构造学说》封面

板块构造学说,被誉为20世纪最伟大的科学突破之一。这是因为不借助板块构造学说的话,我们很难透彻地了解地球。

几个世纪以来,科学家为了解释地球上的陆地与海洋、山川与河流、火山与地震等自然要素的形成,提出过很多复杂的理论,难以理清。

1912年,德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳将修斯提出的伟大理论与当时最前沿的地理学说相结合,提出了震惊一时的观点:大陆会如同冰川那样漂移。但在当时的英国和美国,魏格纳的「大陆漂移说」并未被接受,反而遭到了当时顶尖科学家的嘲笑,并惨遭科学领域既得利益者的驳斥。但他并未放弃,直到生命的最后一刻,都还在搜寻大陆漂移的论据。

《板块构造学说》内页插图

半个世纪间,板块构造学说才从大陆漂移说的余烬中获得新生。这个过程曾被一位科学史家形容为「灰姑娘的华丽变身」,说的是一直以来的「大陆漂移说」就像是童话故事里的灰姑娘,多年来一直受虚荣拜金的继姐妹的虐待折磨,在地球物理学仙女和地磁魔杖的帮助下,她去了舞会,才最终与王子结婚。

一句话概述的话,这本小册子就是关于地球历史的科学和相关科学家背后的故事。也正是在这些故事里,我们读懂了地球的发育史。

《板块构造学说》内页插图

哦,对了,本书作者伊恩·斯图尔特(Iain Stewart),是英国普利茅斯大学地质学教授,地球可持续发展研究所主任。他常年专注于研究地震、火山活动和海啸方面的研究,并向任何原因倾听他的人普及地球科学知识。曾为BBC制作多部高分科普纪录片——如《地球的力量》、《种出个地球》、《深入地底》、《大陆的崛起》、《石油星球》等等。

04:《量子力学》——解释宇宙的新角度

《量子力学》封面

量子一词源自拉丁语quantus,意思是「有多大」。在20世纪的头几年,「量子」广泛用于物理学中,用来表示最小的、不可分割的部分。

科学界里,围绕着量子力学有很多有意思的故事:

公认为量子力学之父的尼尔斯·玻尔和他的哥本哈根学派所拥护的新量子力学,因为所描述的现实本质太过诡异,有悖于通常认知,引起了包括爱因斯坦在内的许多物理学家的不满,于是在1927年布鲁塞尔的索尔韦会议上,出现一场被戏称为「诸神之战」的辩论会。

《量子力学》内页插图

还有1935年,埃尔温·薛定谔的那场科学史上著名的量子力学思维实验,也就是我们都很熟悉的「薛定谔的猫」的生死,依赖于一个量子事件。我们只有在打开盒子看的瞬间才会确定猫是死还是活?

《量子力学》内页插图

而关于量子力学的应用也是非常广泛,甚至在我们日常生活中都扮演着重要角色。以我们目之所见的智能手机为例,若是没有量子力学的研究与应用,用本书作者的话来说,不过是「由玻璃、金属、橡胶和塑料组成的垃圾」。

《量子力学》内页插图

本书收录了量子理论的诞生、波粒二象性、量子纠缠(幽灵作用力)、量子场论、量子隧穿效应、量子计算机、量子生物学等基础科普知识,很适合对此有兴趣,想要泛泛了解一二的读者。

哦,对了,本书作者和前面《引力》的作者是同一个。

05:《进化论》——生命的发展路径

《进化论》封面

提起进化论,妥妥的第一反应就是达尔文的《物种起源》。本书开篇即说明,「如果《物种起源》是一幅17万字的“草图”,那么这本仅一万多字的小书就是“草图”的“草图”。即便如此,还是希望它能揭示出进化论的基本原理。」

本书作者史蒂夫·琼斯(Steve Jones),是伦敦大学学院遗传学的名誉教授,也是公认的世界上六位资深的蜗牛种群遗传学专家之一。

本书收录了进化过程中的基因突变、遗传与变异、适者生存等基础科普知识,并且用一个个趣味性十足的知识点来串出这些概念,让人读来十分有趣。

《进化论》内页插图

这其中,在动植物的进化过程里,人类的偏好也起到了很大的影响作用。比如,卷心菜和其他蔬菜就是依照人类偏好,经过几百代或几十代从同一祖先演变而来的;

又比如,苏联生物学家德米特里·别尔耶夫对银狐的人工培育,专门选择那些最愿意让人接近笼子而不发狂的、最温顺的银狐进行繁殖。因此,这些银狐的后代渐渐变得平静,开始吠叫,摇尾巴,像小狗一样,喜欢被人抚摸。

《进化论》内页插图

更有甚者,在谈论进化的进程中,还涉及到了大陆漂移假说。这一点上完全可以结合同系列的小册子《板块构造学说》来阅读,某种程度上也让我们感受到了学科之间的知识大融通。

06:《遗传学》——生命是如何变化的

《遗传学》封面

顾名思义,遗传学是专门研究遗传的学科。对人类及其他生物而言,遗传学就是对繁、族群及疾病的研究。当然,更是对 DNA 的研究。

达尔文的「物竞天择」,可以说是完美解释了地球上的生命是如何进化的。但受限于当时的科学发展,达尔文无从得知基因修正是如何代代相传,以及这些信息是如何影响性状的。

直到后人将达尔文的发现成果、孟德尔的豌豆实验及其他研究结合起来,形成遗传学的概念,才最终解答了基因、进化和遗传等问题

《遗传学》内页插图

本书作者亚当·卢瑟福(Adam Rutherford),是一名科普作家、电视节目主持人和遗传学家,从事与眼睛有关的基因和视网膜发育的研究。曾担任电影如《湮灭》、《异星觉醒》等的科学顾问,并留下了《细胞》、《解剖之美》等高水准高评分的纪录片。

而在本书里,除了对上述问题的科普,还穿插介绍了遗传学上的一段黑暗历史,关于优生学和种族的问题。但最让人期待的则是与基因相关的系列研究:基因工程、基因编辑、合成生物学、DNA存储器等等。很是适合对生物科学感兴趣的大小朋友们哦~

07:《意识》——为什么每个人都独一无二

《意识》封面

毋庸置疑,正常的人类肯定是有意识的,它能让我们感知到周围的环境,对世界持有一种主观的看法,并从自己的视角出发与周围的环境进行互动。所以,这也是为何每个个体都是独一无二的。

但是,关于意识,我们所能了解得还能更深入,比如:意识是如何产生的?我们的意识存在于哪里?我们在睡觉的时候还有意识吗?我们能否控制自己的意识?或者我们能否提高自己的意识水平?独一无二的每一个体有可能达成共同的集体意识吗?自由意志存在吗?……

《意识》内页插图

更有甚者,其他哺乳动物有意识吗?鸟类有意识吗?昆虫有意识吗?植物有意识吗?机器人能有意识吗?……

关于这些问题,你的心里都有答案吗?或者你对你的答案都很确信么?

如果答案是否定的,那不烦跟着本书作者来开启一段有意思的自我意识之旅吧。

《意识》内页插图

PS:本书作者汉娜·克里奇洛(Hannah Critchlow),专注于对人类思维和意识的研究,主要研究方向是神经精神病学和大脑功能,曾在电视、电台节目中向大众普及有关人类大脑的科学知识。

汉娜博士还是剑桥大学麦格达伦学院的研究员,因在科学传播方面取得的成就而被英国科学委员会提名为英国前100名科学家,并被列为剑桥大学「科学领域鼓舞人心的成功女性」之一。

08:《疼痛》——生命体的警报机制

《疼痛》封面

当我们的身体因某些原因而感到疼痛的时候,尤其是当这种痛让人坐立难安,难以忍受时,我们总恨不能自己可以消失痛感……但从科学角度来看,这可绝不是个好事儿。

作为生命体的一种警报机制,虽然疼痛让人难以忍受,但也正是因为我们对疼痛有所感知,才能及时接收到身体传递而来的受伤信号,进而对症下药,采取行动。

《疼痛》内页插图

本书作者艾琳·特雷西(Irene Tracey),是牛津脑功能磁共振成像中心(FMRIB)的主任,纳菲尔德麻醉科学教授,通过神经成像来研究人类大脑疼痛过程的领先专家。

在这本不过50页的小册子里,她为我们极为全面地梳理了和疼痛相关的知识点,包括疼痛的认知,引起疼痛的三大类常见伤害源头,长痛短痛、慢性疼痛和急性疼痛的判表现、原因与治疗建议等等;还有医学上与疼痛有关的疾病——比如幻肢痛、蝶腭神经痛,先天性无痛症等等;同时还介绍了镇痛作用的安慰剂与反安慰剂背后的科学……

《疼痛》内页插图

让我意外的是,本书不仅仅是从医学上对疼痛进行了如此全面的科普,更是在提及表达疼痛方式时,延展介绍了不同文化和性别差异对疼痛的感受力和表现形式的差异,以及在本书的最后,还谈及未来的数字健康也将更多地被运用在疼痛管理中

想来这本书尤其适合对疼痛比较敏感,或是正受着慢性疼痛困扰的读者,可以借此对疼痛有较为全面的认识。

09:《人工智能》——打造「新人类」

《人工智能》封面

显而易见,人工智能是近几年来的热词之一,我们一边享受着人工智能带来的诸多便利与好处——人脸识别,指纹感应、导航系统、语音助手、智能家居等等,但同时也在担忧着人工智能的不可控与因此可能出现的社会和道德难题。

《人工智能》内页插图

本书作者迈克·沃德里奇(Michael Wooldridge),是牛津大学计算机科学教授和系主任,赫特福德学院研究员,一直从事人工智能研究,发表过350多篇论文。

他在本书为我们介绍了人工智能的起源与发展技术,了解到当前的人工智能产品和研究进展,以及人工智能将会引领我们走向何处的探讨

相信读过本书之后,我们会对人工智能有个更为客观且全面的了解。

10:《巫术》——科学的前身

《巫术》封面

1450年到1750年的欧洲,有一股迫害女巫的恶潮,很多人因被指控为女巫而受到迫害、起诉和处决,历史上称之为「女巫审判」。这一段黑历史很值得后世反思,到底是什么原因造成了人们对女巫的群体性恐慌,以及这种恐慌又是如何发展成这般大规模地针对女巫的迫害与审判?

《巫术》内页插图

本书作者苏珊娜·利普斯科姆(Suzannah Lipscomb),是历史学家、作家和电视节目主持人,英国罗汉普顿大学历史学教授,皇家历史学会成员,牛津大学贝利奥尔学院历史学博士,曾为BBC和国家地理频道制作历史记录片《女巫:一个世纪的谋杀》等。

她在本书中,就中世纪末的「女巫审判」给予非常全面与详实的介绍,澄清了那些我们自以为是地对女巫的传闻误解,并从历史、宗教、社会和经济等角度来解析女巫被迫害的可能原因、催化剂事件和关键性理由。

《巫术》内页插图

或许身处和平国家的我们,在读这本书的时候会有种「与我何干」的想法,但那不过是因为我们没有意识到这个问题。诚如作者在书中所提,2014年的《纽约时报》曾报道称,全球范围内的猎物行动正在升温,每年都有数千人被杀。

想想看这个数据是有多可怕,看来我们也真的是有必要科普一下巫术这个现象问题了。

11:《泡沫》——一层薄膜里的小世界

《泡沫》封面

本书作者海伦·切尔斯基(Helen Czerski),是英国物理学家、海洋学家、电视主持人、科普作家和资深泡沫爱好者,任职于伦敦大学机械工程系,主要研究课题是海洋中泡沫的物理特性。

因此,在她的笔下,那绝不是一个简单的泡沫。在本书中,她以肥皂泡为引子,为我们仔细介绍了泡沫的形状、厚度、声音、颜色和口感等特性。当然,这里的「口感」指的是在慕斯、冰激凌、鲜奶油和酥皮蛋糕表层的泡沫食品,能给到我们如奶油般细腻且丰富的味觉享受。

《泡沫》内页插图

不过,让我最意外的还是对泡沫形状的介绍。读过本书我才发现,原来,只有在零重力的条件下才能出现完美的球形泡沫。而在水下的泡沫世界里,因为水流的压力,可以将泡沫拉伸或挤压成许多奇形怪状。

《泡沫》内页插图

但这一切都比不上海豚的功力,它可以制造出像甜甜圈那样的环形泡沫,难怪会被戏称为大自然的艺术家。无独有偶,在寒冷的南极,帝企鹅的绝活「泡沫斗篷」更是让人啧啧称奇。更有甚者,还有能制造空泡的鼓虾……

《泡沫》内页插图

不得不说,本书绝对是这套系列书里最有趣味性的一本了。

12:《章鱼》——可以与人类媲美的智能生命

《章鱼》封面

你知道吗?章鱼的血液呈蓝色,且拥有三颗心脏,一颗负责给身体输送血液,另外两颗供应血液到鳃。

好吧,我表示在读这本书之前,我只知道章鱼有八爪,是软体动物,遇敌会喷射墨汁…… 以及,新鲜章鱼蒸煮后的口感很是鲜美。

《章鱼》内页插图

可是在海洋生物学家和科普作家海伦·切尔斯基(Helen Czerski) 的笔下,我们重新认识到了章鱼的一系列独有特征、进化史、生活习性,还有它们所表现出来的高智商迹象……

正是因为这一系列的特性,才让许多工程师们不断在章鱼的身上寻求灵感,制造新一代机器人,比如模拟章鱼的奇怪构造,仿生触手上的吸盘能够轻轻包裹住物体,甚至还根据章鱼皮肤设计了一种可编程材料,用作士兵或车辆的「战衣」,配合周边景物来修改指令,以便更好地进行隐蔽。

《章鱼》内页插图

诚如作者所言,我们对章鱼的观察时间越长,了解越多,越能发现它们是我们能在地球上找到的最接近外星智慧生命的生物。

对此,你,难道不好奇吗?

写在文末:

通读完这套《企鹅科普》的12本书,不难发现,收录的范围确实是很广泛——物理、地理、生物、医学、计算机、历史等等学科均有所涉猎。这样的选题可以最大化开拓青少年的兴趣范围,让他们可以根据当下感兴趣的话题进行优先阅读,同时还可以启发他们对其他选题的好奇心与求知欲。

可以说,这是一套很不错的科普入门读物,适合青少年,以及非理工科的成年人哈哈。

-END-

「部分图源网络,侵删」

我是@楚汐思读绘,感谢阅读,期待关注.

特别声明:本文为网易自媒体平台“网易号”作者上传并发布,仅代表该作者观点。网易仅提供信息发布平台。
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