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迷人的溫度—溫度計里的人類、地球和宇宙史//2022新定價

迷人的溫度—溫度計里的人類、地球和宇宙史//2022新定價

出版社：上海譯文出版社出版時間：2017-04-01
開本： 32開 頁數(shù)： 272
本類榜單：科普讀物銷量榜
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迷人的溫度—溫度計里的人類、地球和宇宙史//2022新定價 版權(quán)信息

  • ISBN：9787532773640
  • 條形碼：9787532773640 ; 978-7-5327-7364-0
  • 裝幀：一般膠版紙
  • 冊數(shù)：暫無
  • 重量：暫無
  • 所屬分類：

迷人的溫度—溫度計里的人類、地球和宇宙史//2022新定價 本書特色

《迷人的溫度》榮獲中國科普作家協(xié)會優(yōu)秀科普作品獎銀獎。查理·芒格推薦必讀！ 《迷人的溫度》從溫度的維度，書寫關于宇宙、地球和生命的歷史。溫度，不只是數(shù)字，它幾乎決定了這個世界上一切事物的命運。

迷人的溫度—溫度計里的人類、地球和宇宙史//2022新定價 內(nèi)容簡介

"【內(nèi)容簡介】： 大多數(shù)人每天醒來時都會考慮幾個問題：今天要去哪里？現(xiàn)在是什么時候？外面有多冷？ 有意無意間，對長度、時間和溫度的衡量確定了生活的節(jié)律。這三個度量中，我對*微妙的那個溫度*著迷。 過去幾千年里，人類對長度和時間的日常理解并沒有太大變化，尺子和鐘表也很早就問世了。溫度就不同。雖然人人知道就連一個嬰兒都能分辨冷熱，但是我們學會度量溫度卻只有幾百年。 比如，我們知道太陽的中心溫度，對地球的中心溫度卻不甚明了。 比如，無論生活在北極圈還是撒哈拉，為什么人類的體溫保持不變？為什么它始終是華氏98.6度（攝氏37度）？為什么大多數(shù)哺乳動物和鳥類都有著大致相同的體溫？又比如，我們感染時會發(fā)燒，為什么會演化出這樣的功能？    溫度，不只是數(shù)字。 在動筆之初，我就知道自己要在這本書里探討一系列重大問題。過去的一百年，科學家曾著力研究這些問題，但它們中的許多至今仍沒有解答。而將它們串在一起的，正是溫度。 "

迷人的溫度—溫度計里的人類、地球和宇宙史//2022新定價 目錄

引言尺子、鐘表和溫度計……001

**章98.6度……008

不變的體溫……011

深入撒哈拉……015

挺進南極洲……022

當事情出了差錯……028

熱度造成休克……035

第二章測量工具……041

**縷火光……042

溫度計的四位發(fā)明者……047

來自麻省的伯爵……056

蒸汽動力……061

熱力學的三條定律……066

熵與生命……070

第三章讀懂地球……073

哥白尼的和諧……077

牧師、律師和魚類化石專家……083

冰的循環(huán)……087

090……凍土上的鮮花

095……厄爾尼諾，過去和現(xiàn)在

099……溫室效應： 基本原理

105……溫室效應： 歷史

112……溫室效應： 政治博弈

115……第四章極限生命

116……巴頓和畢比的探海球

123……烤蛤一區(qū)： 深海熱泉

130……一腔熱血

135……雪球地球

141……生命的第三支

144……熔化地球

151……地外生命

155……冰封兩英里下的生命

160……第五章來自太陽的消息

161……太陽核心

166……宇宙浪蕩徒

171……熱力旁白： 伽莫夫、盧瑟福與核勢壘

175……一顆恒星的誕生

180……黑洞和小綠人

185……基礎元素： 氫和氦

188……三度的質(zhì)子，兩度的中微子

193……大爆炸和大擠壓

第六章量子躍遷……198

法拉第的完美氣體……200

*后的液體……204

超導……210

二象性、不相容性和不確定性……216

低溫世界……222

愛因斯坦的冰箱……225

錢德拉的旅行……230

眺望未來……236

參考文獻……239

致謝……260


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迷人的溫度—溫度計里的人類、地球和宇宙史//2022新定價 節(jié)選

**章98.6度 98.6度（指華氏度，約合攝氏37.2度）——人類之間的相似真是一件非同尋常的事。放一支溫度計到一個人的舌頭下面，無論他是北極冰流上的一個因紐特人①、伊圖里森林中的一個俾格米人，或是紐約證券交易所內(nèi)的一個股票經(jīng)紀人，得到的讀數(shù)都是相同的。黃人、黑人、褐人、白人、高個子、矮個子、胖子、瘦子、老人、年輕人、男人、女人，體溫都是98.6度。無論是一個月大的嬰兒、二十歲的運動員，還是一位百歲老人，都有著相同的體溫。無論你的肌肉膨脹還是萎縮、牙齒突出還是掉落、視力敏銳還是因患白內(nèi)障而模糊，無論你的心律是不是在壓力下倍增、呼吸有沒有劇烈起伏，無論你是渾身戰(zhàn)栗還是揮汗如雨，你的體溫都始終不變。即使它只變動2％，你也會覺得痛苦；如果它的升降超過了5％，你就要考慮去急診室了。人和人的相似，在這一點上真是驚人。當你呼吸、流汗和排泄，身體的其他機能都會大幅變動，這全都是為了維持一個恒定的體溫。 嚴格來說，98.6度只是一個簡單的縮寫，因為我們身體的各處溫度是不同的，雖然其中也不乏規(guī)律。我們的皮膚一般比內(nèi)臟低6度，你只要把放在舌頭下面的溫度計捏在兩根手指之間，就能證明這一點？谇缓透亻T的溫度也不相同，后者一般比前者高1度。不同的臟器之間，溫度也有差異，高低取決于新陳代謝和血液的流動。早在人類開始測量溫度之前，我們的祖先就已經(jīng)對此有所察覺了，他們認為身體上*熱的部位是心臟，尤其是那些“熱血型”的人。但真實的情況比較乏味： 我們發(fā)現(xiàn)，不那么熱血的肝臟反倒是*熱的。 在17世紀之前，“所有的人體溫相同”的說法一定會使人覺得奇怪。當時還只有粗糙的溫度計，也沒有人用它們來仔細比對不同人的體溫。人們只能粗略地測量體表的溫度，他們想當然地認為，一個人的體溫反映了當?shù)氐臍夂，因此熱帶居民的體溫要比溫帶居民的高。1578年，約翰內(nèi)斯·哈斯勒（Johannes Hasler）出版了影響深遠的著作《醫(yī)學的邏輯》（De logistica medica），書中提出的**要務就是“確定每一個人的自然溫度”，而決定體溫的因素有“對象的年齡、測量的季節(jié)、桿子的高度（即海拔）和其他種種影響”。哈斯勒制作了一張詳細的表格，指導醫(yī)生如何參考病人的體溫、需求和周圍的環(huán)境來配制藥品。他當然知道發(fā)燒和疾病有關。所以他才會提醒醫(yī)生們留意病人體溫的變化。 我們今天知道，體溫并不會隨著地點而不同。但是它的確會隨著一天中的時間而略微變化： 上午逐漸上升，下午三時許達到峰值，到了夜間又降到*低，*高和*低一般相差1.5度，98.6度只是一天中的均值。不過，即使這個說法也需要加以限定，比如《哈里森內(nèi)科學》一書告訴我們： 都說人類的“正！斌w溫是華氏98.6度，但是根據(jù)文德利希在一百二十多年前的*初觀測，18至40歲之間的健康成人的平均口腔溫度應該是華氏98.2度。 人的體溫超過正常值就叫“熱病”（pyrexia），俗稱“發(fā)燒”；低于正常值則稱為“低體溫癥”（hypothermia）。人體內(nèi)部自有一套調(diào)節(jié)機制，使我們的體溫大致保持在正常范圍之內(nèi)，這套機制聽命于一個深埋于大腦之中的*高控制中心，那就是下丘腦。這個渺小的器官不僅設置溫度，也操縱著各種激素的分泌，由此掌控著大量關鍵的代謝功能。此外，它還調(diào)解著人體內(nèi)的水、糖和脂肪水平，并且指導激素的釋放，從而對我們的各種活動進行抑制或是加強。哈維·庫欣（Harvey Cushing）是20世紀初美國的一代名醫(yī)，他研究了下丘腦和腦垂體的行為，并對下丘腦作了如下描述： 這一小塊組織隱藏得很好，幾乎只有一個指甲蓋那么大，但它的內(nèi)部卻坐落著原始生命的力量之源，負責生長、情緒和繁殖，人類在上面疊加了一個皮層作為抑制，但并不是總能抑制住它。 飲食中的能量維持著我們體內(nèi)的各種代謝機制，并由此產(chǎn)生熱量。人體會通過皮膚排出大約85％的熱量，其余的則隨著汗水和大小便排出。皮膚是熱量出入人體的主要門戶，所以我們應該找一找皮膚和下丘腦的關系。從下丘腦到皮膚，其實有著兩條重要通路，一條是邊緣神經(jīng)系統(tǒng)，另一條是稱為“毛細血管”的小型血管所組成的密集網(wǎng)絡。 來自這兩條通路的信息進入下丘腦，并在其中負責溫度調(diào)節(jié)的部分匯總。如果信息顯示身體太冷，毛細血管就會收縮，從而保存熱量；如果身體太熱，毛細血管就會擴張。不僅如此，下丘腦還會向汗腺發(fā)送激素信號，命令它們將汗液通過毛孔排到皮膚外面。它同時還向大腦皮層發(fā)送信號，敦促其改變身體的行為，比如穿衣或者脫衣。當然，庫欣所謂的“抑制作用”，這時仍是存在的。在這個過程中，流向下丘腦的血液時刻匯報著身體的調(diào)節(jié)狀況；必要時，血液還會告訴下丘腦應該分泌何種激素以重置體溫？粗@個在數(shù)百萬年中演化而成的系統(tǒng)，我們只能又一次贊嘆它的行動是多么高效。 不變的體溫 除人類以外，其他哺乳動物和鳥類也能維持恒定的體溫，我們和它們統(tǒng)稱為“溫血動物”。當然，溫血動物的體內(nèi)不是只有血是暖的，溫血和冷血的區(qū)分也并不總是涇渭分明。生物學家用“恒溫動物”（homeotherms）與“變溫動物”（poikilotherms）來作區(qū)分；其中homo是希臘語的“相同”，poikilos是希臘語的“變化”。鳥類和哺乳類屬于恒溫動物，它們代謝率高、從體內(nèi)產(chǎn)生熱量、并且具備精密的冷卻機制來維持恒定的體溫。而除此之外的變溫動物就不具備這些機制了。這個區(qū)分也有例外，比如有些常溫動物也會使體溫大幅下降，大家都熟知的冬眠就是一個例子。盡管如此，恒溫與變溫的區(qū)分已經(jīng)相當精確了。我們由此還會想到： 恒溫性是如何演化出來的？恒溫性的前提是復雜的腦和精密的控制，在已知的動物物種當中，只有很小一部分采用了這套機能。至于原因是什么，至今沒有一個公認的答案，有的只是一系列猜想而已。 恒定體溫的出現(xiàn)，似乎正好與一些動物從水中走向陸地的時間重合。在水下生活能夠隔絕許多天氣的變化。尤其是深水，那里的環(huán)境溫度是相當穩(wěn)定的。相比之下，在陸地上棲息的動物在二十四小時之內(nèi)就能感受到溫度的變化。日夜更替、晴雨交加、暴風驟雨，都是它們必須經(jīng)受的。除此之外，陸地生活還使得許多動物演化出了快速決定復雜事宜的本領。 試想遠古的一位人類祖先在非洲大草原上被一頭獅子追逐的情景。逃跑時，他的四肢必須協(xié)調(diào)運動，大腦也必須估算出*佳生存策略： 是繼續(xù)跑，還是轉(zhuǎn)過身來用原始的木棍戰(zhàn)斗？那棵樹離我有多遠？在被獅子趕上之前爬上去的把握有多大？我的家人又有多大的生存幾率？部落的同胞會來幫我嗎？我是不是該跳進河里？那樣會被鱷魚抓住嗎？腦袋里做著種種盤算的同時，手腳也沒有停下，身上不住地流汗，肺部也在用力呼吸。無論人或獅子，腦中的念頭和身體的行動都必須同時進行，各種決策匯總起來，從而制定出一條求生的路線。 指導人類思想和行動的中樞是腦，它是由一千億個彼此連接的神經(jīng)細胞組成的回路，結(jié)構(gòu)精巧到了極點。和人類一樣，獅子的頭顱里也有著數(shù)量相當?shù)纳窠?jīng)細胞。在那里，復雜的化學反應激發(fā)著信號的傳送與接收，而這些化學反應和各種到達特定器官的激素信號一樣，都取決于身體的溫度。對于我們這樣復雜的動物來說，由于所有的回路都依賴溫度，保持恒定的體溫（只在特殊情況下略有偏差）就成為了演化上的首選。腦的溫度如果發(fā)生波動，就會將反應打亂，使之無法按照已經(jīng)學會的順序進行。人類、其他哺乳類和鳥類的腦都是演化形成的卓越工具，它們之所以能有這樣高超的性能，就是因為它們都處在一個受到保護和控制的環(huán)境之中。也有一些較為簡單的動物，腦部的結(jié)構(gòu)比我們原始得多，它們利用其他方法獲得了*大的生存幾率；但是對于我們來說，恒定的體溫才是*好的選擇。 再看看剛才的例子： 那位一邊被獅子追逐一邊思考對策的人類祖先，他處在一個關鍵時刻，他的雙腿在努力奔跑，他的雙手不能在這時做出爬樹的動作；他的鼻子聞到了一頭獅子的氣味，他的眼睛不能認為那是一塊石頭；他的頭腦也不能在這個當口決定停下來吃點零食——獅子恰恰在動這個腦筋，但是它也要確定自己追逐的是一個人類而不是什么無法消化的東西。人和獅子都想存活并將自己的基因流傳下去，想要增加這個幾率，就必須在同一時間決定幾個事項、完成幾種行為，無論決策或動作，都必須靈活、迅速而可靠。一個溫度恒定的腦似乎有助于這種機能。 我不是要用這個例子來說明獵食者和獵物之間*基本的相互作用需要一個結(jié)構(gòu)精巧、溫度恒定的腦。這顯然不是事實。對于人和獅子這樣的動物，腦的確能在恒定的溫度下發(fā)揮*大的效用。但是之所以演化出了這么復雜的腦，原因還在于各種復雜行為，這些行為中的許多都是為了在社會和組織中生存，一旦學會就沿用終身。 人腦之所以保持恒溫，也不是人體保持恒溫的唯一原因。一般的化學反應總是在溫度升高時加快，所以體溫設定得越高，體內(nèi)的反應就越活躍——不過這也有限度。如果多余的熱量無法排出，接收的信息又來得太快，系統(tǒng)就會崩潰。在過去幾百萬年中，人類、其他哺乳動物，當然還有鳥類，都發(fā)現(xiàn)了一個共同的規(guī)律： 在華氏100度（約攝氏378度）左右，我們的思想和行動是*有效的。 我的一個心理學家朋友告訴我，在遇到動物行為方面的難題時，就想一想動物的性行為。溫血動物的體內(nèi)有著主宰交配、生殖和無數(shù)其他行為的激素反應，而它們在溫度恒定且較高的時候是*有效的。還有一些巧妙的問題也能從溫度的角度予以解答，比如男性的睪丸為什么要放在體外的陰囊中，而不是更加安全的腹腔內(nèi)？大概是因為略低于98.6度的環(huán)境比較適合精子的產(chǎn)生吧。 就算人體真的在溫度恒定的時候*為可靠，為什么就偏偏要是98.6度呢？這個問題有一個大概的答案，其中既有演化的原因，也涉及新陳代謝的簡單原理。大多數(shù)機器的能效都很低下，人體也是如此。一般來說，人體吸收的能量中有超過70％轉(zhuǎn)化成了熱量。這些熱量需要向周圍散發(fā)，不然身體就會像超負荷的引擎那樣過熱、無法正常運行。我們在外界溫度比皮膚溫度低20至30度時*為舒適，因為這個溫差下的熱損失率恰到好處，再冷一點，熱量就會散發(fā)過快，再熱一點，就會有太多熱量淤積。當天氣偏冷，我們就加衣服、蓋毯子、肌肉也會做出顫抖的動作；當天氣偏熱，我們就出汗、搖扇子，只要條件允許就一直待著不動。 人體產(chǎn)生熱量的過程精微復雜，它是又一項需要腦部調(diào)節(jié)的機制。在休息狀態(tài)下，腦和心、肺、腎等內(nèi)臟器官產(chǎn)生的熱量超過人體總熱量的三分之二，雖然它們在體重中所占的比例連十分之一都不到。在運動時，肌肉產(chǎn)生的熱量可以增加十倍并占據(jù)所有資源。但即使在這樣的劇變之下，身體的溫度依然是相當穩(wěn)定的，那些基礎的本能反應也依然不會出錯。能夠做到這點，是因為人體內(nèi)部在制造更多熱量的同時，也在以更快的速度將熱量散發(fā)到環(huán)境中去。 熱傳遞的機制有著復雜的細節(jié)，但基本的物理學原理卻十分簡單： 熱量總是從高溫物體向低溫物體流動。所有物體都會輻射和吸收熱量，其中暗色物體的輻射效率較高，亮色物體的輻射效率較低。設想你待在一間砌著石墻的寬敞房間里，如果墻壁的溫度低于你的體溫，你就覺得涼爽；高于你的體溫，你就覺得暖和。 熱傳導也是同樣的道理： 當兩個物體互相接觸，熱量總是從較熱的那個向較冷的那個流動。在熱輻射和熱傳導中，熱量流動的速度都和兩個物體的溫差大致成正比——至少在溫差不太大的情況下是如此。這個規(guī)律在一些舊書中就有提及，比如牛頓的《熱量流動的定律》（Law of Heat Flow）。舉例來說，你手握一根金屬棒，當棒子的溫度是華氏78度（約攝氏26度），你流失熱量的速度就是棒子在華氏88度（約攝氏31度）時的兩倍，這是因為其中的一根棒子和你98.6度的體溫相差20度，而另一根僅相差10度。同一個砌著石墻的房間，在華氏58度（約攝氏14度）時感覺要比華氏78度時更冷，也是這個道理。 有人認為，我們的體溫之所以定在98.6度，和我們在70度（約攝氏21度）的房間里感到舒適是出于同一個原因。人類出現(xiàn)在略早于兩百萬年前的非洲局部地區(qū)，那幾個地區(qū)的日平均氣溫剛好是70度出頭。先民們在這樣的氣溫中狩獵采集，他們的代謝過程產(chǎn)生的熱量，在體溫接近100度時是*容易散發(fā)的。你可以算出身體在日；顒又挟a(chǎn)生熱量的速度，也可以算出身體的熱量向70多度的環(huán)境中散發(fā)的速度。這兩個速度都取決于體溫： 只要簡單估算，就會發(fā)現(xiàn)這兩個速度在98.6度處大致吻合，在這個體溫上，身體產(chǎn)生的熱量等于發(fā)散的熱量。后來的人類又擴展了自己對于寒冷天氣的耐受能力，一是靠穿戴裘皮，二是靠一門獨特的技術——生火。 不過，人的體溫之所以維持在98.6度，對氣候的適應*多只是一個很小的原因。鳥類和哺乳動物有著各自不同的演化歷史，但它們的體溫幾乎都固定在了這個數(shù)值附近。在恒溫性的種種理由當中，*主要的是使動物體內(nèi)一套復雜的化學反應達到*優(yōu)，好讓它們完成生活中的各項復雜活動。

迷人的溫度—溫度計里的人類、地球和宇宙史//2022新定價 作者簡介

吉諾·格塞雷（Gino Segrè），美國賓夕法尼亞大學物理和天文學教授。他是世界聞名的高能基本粒子理論物理學家，曾受到美國國家科學基金、艾爾弗雷德·斯隆基金、約翰·古根海姆基金和美國能源部的嘉獎。本書是他的代表作。

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