下载客户端

给我一支温度计，我能给你讲整个世界的科学秘密

2022-11-24 18:53

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

美国宾夕法尼亚大学物理和天文学教授吉诺·塞格雷（Gino Segrè），是世界闻名的高能基本粒子理论物理学家，曾受到美国国家科学基金、艾尔弗雷德·斯隆基金、约翰·古根海姆基金和美国能源部的嘉奖。

《迷人的温度》是吉诺·塞格雷的代表作。在这本书里，吉诺教授用一支温度计为道具，向我们展示了从生命活动、热学理论、地球演化、人类历史发展和太阳发光以及宇宙演化的秘密。

这本书探讨了过去的一百年，科学家曾着力研究的一系列重大问题（它们中的许多至今仍没有解答），而将它们串在一起的，正是温度。

温度，不只是数字。它几乎决定了这个世界上一切事物的命运。

《迷人的温度》荣获了中国科普作家协会优秀科普作品奖银奖。最近，译文科学系列重装推出了这本书，在此为大家分享天体物理学博士孙正凡的精彩书评——

via：sciencing.com

给我一支温度计，

我能给你讲整个世界的科学秘密

评《迷人的温度》

文 | 孙正凡

摘自《科普创作与编辑：第五届中国科普作家协会优秀科普作品奖获奖图书佳作评介》

清华大学出版社 2021年12月

《迷人的温度：温度计里的人类、地球和宇宙史》不同于一般专注于介绍某个具体主题内容的科普读物，涉猎之广简直是无所不包。

在本书里，作者会带我们去认识人脑调控温度的区域—— 下丘脑、见识随着人类掌控了火如何加热实物、烧、烧制陶瓷、制造青铜和钢铁，还能见到瓦特、道尔顿、查理、盖- 吕萨克、卡诺、伦福德伯爵、焦耳、开尔文勋爵、亥姆霍兹、麦克斯韦、玻尔兹曼如何探索热的本质和热学发展，然后作者又带我们认识阿代马尔、布封伯爵、巴克兰、莱尔、阿加西、克罗尔等如何发现和研究地球历史上的冰期，进而带我们认识全球变暖和温室效应、海底世界，然后又带我们跃上太空，认识太阳、恒星发光之谜和核物理的发展，最后达到对宇宙膨胀和起源的认识——这又回到了作者的本行。

via：journalhow.com

《迷人的温度：温度计里的人类、地球和宇宙史》绝对是一部“烧脑”之作。但这本书绝不是简单地罗列知识，作者也绝不是在单纯地炫耀知识储备，而是以“温度”这个独特视角，去审视我们对生命、地球和宇宙的认识过程，一边讲述科学故事和发现，一边议论科学技术对人类历史发展所起到的作用。

作者是一流的科学家，家学渊源、文化背景深厚，对历史上的掌故旁征博引娓娓道来，让这本知识含量极大的小书显得颇具故事性，又不失风趣幽默，还令人深思。

家学渊源：

以温度标记人类文明的进步

《迷人的温度：温度计里的人类、地球和宇宙史》的作者吉诺·塞格雷在序言里风趣地说，他“在从事家族事业”。所谓家族事业，他指的是物理学。塞格雷的本家、表亲、姻亲里有许多人是物理学家。他的叔叔埃米利奥·吉诺·塞格雷因为发现反质子而获得了1959 年的诺贝尔物理学奖，写过他导师费米的传记，还写过两部物理学史，试图追溯“Chi furono li maggiori tuoi ?” （但丁诗句，你的祖先是谁？）

吉诺·塞格雷的叔叔埃米利奥·吉诺·塞格雷，1959年的诺贝尔物理学奖得主

而对于中国人来说显得更亲切的是，埃米利奥还是华裔女科学家吴健雄的导师。本书作者吉诺·塞格雷的研究领域是高能粒子理论物理和天文学，即同时涉及宇宙中最小和最大尺度的研究——比他的研究领域更广泛，则是他这本科普书标题所展示的，他用一支温度计为道具，向我们展示了从生命活动、热学理论、地球演化、人类历史发展和太阳发光以及宇宙演化的秘密。

从温度数值上来说，本书谈论的内容涉及从差几十亿分之一摄氏度到绝对零度，到几十亿摄氏度的高温。

作者的父亲虽然不在家族的物理学家名人堂之列，却是一位古代史教授，尤其专攻计量学，从古迹中发现古人的生活细节和经济图景。父亲从计量学发现了理科的重要性，让两个孩子都学习了物理学。

家学渊源成就了本书的创作。作者以物理学家的眼光，发现了长度、时间、温度这三种无处不在的度量的重要意义，尤其是温度是个非常有意思的度量，就像天文学家用温度标记宇宙在膨胀冷却过程中的事件一样，作者试图以温度来标记人类文明的发展，科学技术的进步，进而拓展至极低和极高的温度认识，也就是现代科学的最前沿。

via:mankindpharma.com

温度的科学认知：

热技术走在热科学之前

作者指出，古人在掌握了用火技术之后，煮饭制陶锻造工具活动成为日常生活的一部分，可是对于温度的科学认识来得非常之晚，在古文明里都找不到温度单位。无论是医生对患者体温的关注，还是工匠对炉火的观察，都只是经验描述，谈不到测量。

直到16世纪两位姓与名一致的意大利科学家，也是一对好朋友，开始了对温度的计量，他们是伽利略·伽利雷和桑托里奥·桑托里奥。伽利略用玻璃管里装上液体或空气来测量冷热变化，桑托里奥则试图用一种测温器来系统测量人体温度。

伽利略·伽利雷

可惜意大利的科学在教会打击下迅速趋于衰败，我们现在用的华氏、摄氏温度单位来自荷兰人华伦海特和瑞典人摄尔修斯。

有了温度单位、温度计，热学这个学科得以诞生。我们在中学物理课堂上学过的气体体积、压力和温度关系就是第一步，并且由此产生了“绝对零度” 即零下273摄氏度这个数值。在当时相当粗糙的技术条件下，几位科学家竟然得到了如此精密的结果，真是令人赞叹不已。

在讲述热学发展历史的故事中，作者向我们揭示一个有趣的现象，热相关技术先于热学。1712 年纽科门发明了蒸汽机，1769 年瓦特改进得到了第一台高效蒸汽机（注意瓦特不是发明人，而是做了密封设计和标准化），工业革命的发展兴起了英国曼彻斯特城，蒸汽机改变了欧洲商业模式。可是，要到下个世纪，才有卡诺、焦耳、开尔文等开始研究热活动的本质，推翻错误的热质说，建立热力学定律。

via:media.timetoast.com

在过去我们可能更多强调科学至高无上的地位，可实际上在工业革命的发展历史上，技术是走在前面的，即使不懂热运动论、热功当量、能量守恒，蒸汽机工程师们依然可以算出生产同样多的商品，如何分配煤炭和工人可以获得最高利润。需求是发明创造之母。只是到了19 世纪，包括热学在内的牛顿科学逐渐显示了更高的洞察力，在提高效率、创造发明和认识世界方面起到了引领和推动作用，从而英、法、德等国家工商业主和政府开始更多资助看似没有什么直接用处的科学研究。

引人深思：

“无用的科学”和“有用的技术”

这里体现一个有趣的“悖论”，即“有用”和“无用”的关系。在希腊/ 欧洲学术历史上，哲学研究一向是鄙视现实利益的，生活本来就富足的哲学家们鼓捣出来了“逻辑”“自然哲学”“宇宙体系”这些空中楼阁的想象，好似没有什么实际用处。可是在欧洲重商主义的需求下，为了发展航海、制造等各类工业，自然哲学对世界的认识又起到了非常重要的作用。

欧洲科学最初的发展也延续了哲学传统，伽利略、牛顿、焦耳、麦克斯韦等很多科学家的研究，也仅仅是出于兴趣。伽利略因为支持日心说招来牢狱之灾，牛顿虽然洞察了太阳系的奥秘却因为他在货币改革上的贡献才生活富足还得封爵士，焦耳的能量守恒研究、麦克斯韦的热学和电磁学研究，初看起来都没有什么用处。

等到商业和技术不断演化，遇到更多难以解决的问题时，往往要求助于各类科学家们，因为他们对物质本性、世界运行规律有了深入的把握。“无用的科学”和“有用的技术”之间微妙的关系，在本书中比比皆是，有的让我们会心一笑，有的却让我们深思不已。

via:www.laphamsquarterly.org

与技术上的发明创造不同，科学之所以“无用”，在于它完全凭个人兴趣所致，跟现实需求没有多大关系。从古希腊开始，哲学家、科学家们对于地球和宇宙性质非常的关注，科学革命也往往由此而起。托勒密的地心说、哥白尼的“日心说”、牛顿的引力理论、爱因斯坦的相对论，一次又一次对宇宙秩序推倒重建。这些发生在“头脑里的战争”，是人类科学文明进步的里程碑，由他们心中对宇宙的疑问引导，与现实需求关系不大。然而随着时间流逝，抽象的科学和哲学成就终将在人类社会发展中显示无上的伟力，进而使科学成为显学，使科学家成为一种职业。

反过来，技术发展对科学也有促进作用。凡尔纳的科幻小说《海底两万里》在19、20 世纪之交激起了人们对海底世界的兴趣和向往。美国人巴顿首先建造了沉重的钢制“探海球”，用钢板抵抗海水深处的高压和低温，他们还通过电话线向全国听众直播探险活动，成功吸引了关注，诱惑更多人前来探索。深海探索活动到20世纪60年代，有了科学目的，即验证魏格纳提出的“海底漂移”学说，从而发现了海底裂谷、大洋中脊。