相對論
這本書由狹義相對論、廣義相對論、探索整個(gè)宇宙三部分構(gòu)成。狹義相對論的兩個(gè)基本條件是：一、光速恒定原理；二、定律(尤其是光速不變定律)和所選擇的慣性系(狹義相對性原理)沒有關(guān)系。只有符合這兩個(gè)條件，所討論的內(nèi)容才是有意義的；廣義相對論是在狹義相對論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的假設(shè)是定律的不變性和四維連續(xù)區(qū)中的坐標(biāo)的非線性變換有著一定的聯(lián)系，在這個(gè)前提下討論各種情況。在了解了狹義相對論和廣義相對論之后，將研究范疇擴(kuò)展到整個(gè)宇宙空間中，并認(rèn)為宇宙是有限且無界的。
物種起源
這本書主要講述了生物變異、生存斗爭、雜種性質(zhì)、地質(zhì)記錄的不完整性、生物分布等內(nèi)容。生物變異分為家養(yǎng)狀態(tài)下的變異和自然條件下的變異兩種，而動(dòng)物在進(jìn)行變異的過程中會出現(xiàn)生存競爭，這里的競爭包括相同物種之間的競爭和不同物種之間的競爭，但同一物種之間的競爭更加激烈；不同物種或者不同變種之間進(jìn)行交配會產(chǎn)下雜種，但不同物種形成的雜種常常是不育的，而不同變種形成的雜種往往可育；生物都是從簡答到復(fù)雜、從低級到高級慢慢發(fā)展起來的，這不是超自然力量干預(yù)的結(jié)果，而是自然界內(nèi)部斗爭的結(jié)果。
自然史
自然史》是一部博物志，由動(dòng)物史、植物史、礦物史、人類史、地球形成史五個(gè)部分構(gòu)成。在描寫動(dòng)物時(shí)，布封帶著親切的感情，通過擬人手法為它們畫像，一個(gè)個(gè)生動(dòng)的形象躍然紙上，如善良可愛的小松鼠、溫和憨厚的大象、相親相愛的鴿子等；在論述礦物時(shí)，布封通過觀察大地、山脈、河川、海洋，尋求地面變遷的根源，為現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)的研究奠定了基礎(chǔ)；在研究物種起源時(shí)，布封提倡“生物轉(zhuǎn)變論”，指出環(huán)境、氣候、食物等外在因素會讓生物發(fā)生變異，這種觀點(diǎn)直接影響了后來的進(jìn)化論。布封在本書中列舉了無數(shù)的事實(shí)材料，對自然界進(jìn)行了、詳細(xì)、科學(xué)的描述和闡釋，提出了許多有價(jià)值的見解。
通俗天文學(xué)
這本書首先簡單描述了天體的運(yùn)行情況，如太陽系、如何確定天體的位置、地球的周年運(yùn)動(dòng)等；然后講述了觀察天體的工具——望遠(yuǎn)鏡——的發(fā)展變化，從最初的折射望遠(yuǎn)鏡到反射望遠(yuǎn)鏡，再到折反射望遠(yuǎn)鏡，以及后來的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、射電望遠(yuǎn)鏡、太空望遠(yuǎn)鏡；接下來用通俗易懂的語言詳細(xì)論述了夜空中著名的恒星、行星、星團(tuán)、星系，以及彗星、流星、極光等各種情況；帶領(lǐng)我們?nèi)ヌ剿鞯赝馍鏤FO、地球的起源、尋找太陽系和銀河系等。這本書用流暢的文字和形象的描述將復(fù)雜的天文知識直觀化、簡單化、親切化，讓天文學(xué)這個(gè)名詞變得不再高深得難以觸及，讓普通人輕輕松松就能看懂天文學(xué)知識。
愛因斯坦(1879—1955)，20世紀(jì)著名的德裔美國科學(xué)家，現(xiàn)代物理學(xué)的開創(chuàng)者和奠基人，偉大的思想家和社會活動(dòng)家。其他主要著作是：《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)》、《關(guān)于輻射的量理論》、《空間、時(shí)間和引力》、《物理學(xué)的哲學(xué)》等。
達(dá)爾文(1809—1882)，英國著名的生物學(xué)家，進(jìn)化論的奠基人。《物種起源》這本書具有劃時(shí)代的意義，書中提出了生物進(jìn)化論學(xué)說，反對唯心神造論和物種不變論，使當(dāng)時(shí)生物學(xué)各領(lǐng)域的概念和觀念發(fā)生了巨大變化。除了生物學(xué)之外，達(dá)爾文的理論對人類學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等科學(xué)都產(chǎn)生了重要影響。
喬治 布封(1707—1788年)，18世紀(jì)法國著名的博物學(xué)家。對于現(xiàn)代科學(xué)來說，布封所作的較大貢獻(xiàn)是編著了《自然史總論和各論》，被稱為近代以科學(xué)精神探討進(jìn)化論問題的第1人。
西蒙 紐康(1835年3月10日－1909年7月11日)，美國籍加拿大天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家，在鐘表學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)上有著重要貢獻(xiàn)。1835年3月10日，他出生于加拿大的新斯科舍省；1857年，在華盛頓史密松研究所所長JosephHenry的推薦下進(jìn)入航海天文年歷編制局從事計(jì)算工作，同時(shí)進(jìn)入哈佛大學(xué)學(xué)習(xí)，于1858年畢業(yè)；1861年，美國總統(tǒng)林肯任命他為美國海軍的數(shù)學(xué)教授，一直到去世；1897年，他擔(dān)任美國數(shù)學(xué)學(xué)會會長，第二年卸任后創(chuàng)建了美國天文學(xué)會，并擔(dān)任會長(1899年－1905年)；1909年7月11日，在華盛頓哥倫比亞特區(qū)逝世。
相對論
物種起源
自然史
通俗天文學(xué)
相對論
第二章廣義相對論
1907年，愛因斯坦再次提出廣義相對論的基本原理，經(jīng)過深入研究和補(bǔ)充之后，1915年正式創(chuàng)建了廣義相對論，第二年發(fā)表了具有總結(jié)性的文章《廣義相對論基礎(chǔ)》。廣義相對論主要描述的是引力理論，它的創(chuàng)建基礎(chǔ)是狹義相對論，在這個(gè)基礎(chǔ)上證明了時(shí)空結(jié)構(gòu)和物質(zhì)分布之間的關(guān)系，指明物質(zhì)的存在和分布狀況決定了萬有引力，而時(shí)間和空間的性質(zhì)不均勻性引發(fā)了萬有引力。還提出空間“彎曲”學(xué)說，指明時(shí)空的幾何性質(zhì)是由非歐幾里得幾何學(xué)的分布決定的。
2.1狹義相對性原理和廣義相對性原理
狹義相對性原理是我們的研究中心，它指出所有的勻速運(yùn)動(dòng)都體現(xiàn)了物理相對性，讓我們再次對它的意義進(jìn)行深入研究。有一點(diǎn)非常明確，根據(jù)狹義相對性原理可以得知，任何運(yùn)動(dòng)都不是的，而是相對的。我們再看一下前面說過的路基和車廂的例子，可以這樣來描述發(fā)生的運(yùn)動(dòng)：
(a)對于路基來說，車廂是運(yùn)動(dòng)的。
(b)對于車廂來說，路基是運(yùn)動(dòng)的。
在(a)中，我們選擇的參考物是路基；而在(b)中，選擇的參考物是車廂，這就是我們對運(yùn)動(dòng)的描述。如果只是為了描述運(yùn)動(dòng)，那么，選擇什么樣的參考物在原則上并不是非常重要。在前面，我們就說過這一點(diǎn)，但這不是我們的研究重點(diǎn)，更不能和廣泛的“相對性原理”混淆在一起。
如果我們描述任意事件時(shí)既可以選擇車廂作為參考物又可以選擇路基作為參考物，那么，定律告訴我們，當(dāng)我們用簡單的語言描述自然定律時(shí)為：
(a)選擇路基當(dāng)作參考物。
(b)選擇車廂當(dāng)作參考物。
在上面兩種情況的描述中，普遍的自然界定律(如力學(xué)定律、光在真空中的傳播定律)的形式一樣。這一點(diǎn)可以簡單地表達(dá)為：通過物理方法對自然過程進(jìn)行描述時(shí)，參考物和的含義是相同的，沒有哪一個(gè)是獨(dú)特的(特別規(guī)劃)。這不同于及時(shí)個(gè)陳述，推論并不一定能夠保障后一個(gè)陳述是正確的，“運(yùn)動(dòng)”概念和“參考物”概念無法推導(dǎo)出這個(gè)陳述，只有經(jīng)驗(yàn)事實(shí)才能證明這個(gè)陳述是否正確。
物種起源
第4章自然選擇即適者生存自然選擇的作用我們在上一章講述的生存斗爭，對物種的變異會產(chǎn)生什么影響呢？人類手中有著巨大作用的選擇原理能夠應(yīng)用于自然界嗎？當(dāng)然可以。我們將會發(fā)現(xiàn)，在自然狀態(tài)下，選擇原理有著重要的作用。我們需要注意，自然狀態(tài)下的生物也會產(chǎn)生無數(shù)微小的變異和個(gè)體差異，就像家養(yǎng)生物一樣，只是程度比較小罷了。此外，還要明白遺傳傾向的力量。在家養(yǎng)狀態(tài)下，整個(gè)身體構(gòu)造具有了一定的可塑性。不過，胡克和阿沙 格雷說，對于家養(yǎng)動(dòng)物來說，我們見到的變異并不是人類作用直接造成的；人類既不能創(chuàng)造變異，也不能阻止變異，只是能夠?qū)⒆儺惙e累起來而已。當(dāng)人類將生物放在新環(huán)境中時(shí)，變異就產(chǎn)生了；但類似的生活條件的變化，自然界中可能也會發(fā)生。我們應(yīng)該謹(jǐn)記，所有的生物之間及其與自然環(huán)境之間有著多么復(fù)雜的關(guān)系；因而，構(gòu)造上的各種變異，對于需要面對變化的環(huán)境的生物來說，也許是有益的。雖然家養(yǎng)生物會發(fā)生對人類有利的變異，但面對復(fù)雜的生存斗爭，在時(shí)代相傳的過程中變異不會發(fā)生變化嗎？由于繁殖的個(gè)體數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于生存下來的個(gè)體數(shù)量，如果真的出現(xiàn)上述情況，那具有一點(diǎn)優(yōu)勢的個(gè)體將會獲得比其他個(gè)體更多的生存和繁殖的機(jī)會。另外，我相信有害的變異終將會滅亡。我將有利于生物個(gè)體生存的變異的保存和有害變異的毀滅叫做“自然選擇”或者“適者生存”。既無益也無害的變異不會受到自然選擇的影響，它們也許會成為不固定形狀，或者受到生物本身和外界環(huán)境的影響，最終發(fā)展成生物的固定性狀。
通俗天文學(xué)
及時(shí)章天體的運(yùn)行地，大約一半被云層遮住無法看清楚表面；而黑暗的那一半呈現(xiàn)出一些不規(guī)則的明亮斑點(diǎn)，好像鉆石閃爍出來的光芒，這就是城市中的各種燈光。我們關(guān)注的這個(gè)表面不斷擴(kuò)大，慢慢遮住了更大的天空，成為了全部世界。我們在上面降落，終于回到了地球上。上述內(nèi)容讓我們明白，我們在空中飛行時(shí)無法看見的一點(diǎn)，等到我們接近太陽時(shí)便是一顆行星，再接近一些便是不透光的球體，便是我們所熟悉的地球。
這次想象的飛行讓我了解了一個(gè)事實(shí)：夜晚天空中的大部分星星都是恒星。換句話說，太陽僅僅是眾多恒星中的一顆。與眾多的恒星相比，太陽算是比較小的，因?yàn)樵S多恒星發(fā)出的光和熱是太陽的幾千倍甚至幾萬倍。假如僅僅從恒星內(nèi)在的固有價(jià)值來說，太陽確實(shí)沒有什么出色的地方。太陽對于我們的重要性是由我們與它之間的偶然關(guān)系決定的。
我們對這個(gè)偉大的星辰系統(tǒng)進(jìn)行了論述。從地面上觀察到的現(xiàn)象類似于想象中后半部分的所見，天空中分布的正是我們在飛行中見到的星辰。我們從地球上觀察天空與從遙遠(yuǎn)的群星中的某一點(diǎn)上觀察天空的較大區(qū)別是，太陽和行星的優(yōu)越位置有所不同。從地球上觀察，太陽的光芒在白天遮住了天空中星辰的光芒。假如太陽的光芒能夠消失，我們便會發(fā)現(xiàn)星辰日日夜夜都在空中閃爍。這些物體分布在我們周圍的各個(gè)方向，猶如地球位于宇宙中一樣，而這正好符合我們祖先的猜測。
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