Best of the Brain from Scientific American pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Dana Press

作者:Bloom, Floyd E. 编

出品人:

页数:300

译者:

出版时间:2007-07-20

价格:USD 25.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781932594225

丛书系列:

图书标签:

科学
大脑
认知
心理学
神经科学
思维
智力
科普
Scientific American
脑科学

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具体描述

We hear about a woman with an artificial arm controlled by her mind, read stories about the creative potential of "right-brain" and "left-brain" people, and watch science fiction films featuring characters with computer chips implanted in their minds. Yet, few of us understand the science behind these and other visionary advances being made today in brain research. Leading neuroscientists and scholars have charted the stream of new findings in Scientific American and Scientific American Mind, and their articles from the past eight years are compiled here in a comprehensive volume. "Scientific American", the oldest continuously published magazine in the United States, has long been the standard bearer of science journalism. The expert articles assembled here, divided into three sections, reveal the latest developments of brain research in wholly readable fashion and explore the diverse topics now included under the umbrella of neuroscience. Consciousness and creativity are the focus of the "Mind" section, which features such compelling essays as science writer Carl Zimmer's examination of how the brain creates a sense of self. The "Matter" section includes articles on psychological disorders, addictions, and other topics related to the interaction between body and brain. And "Tomorrow's Brain" reveals the potential of man-machine interactions, as well as pioneering new methods of brain treatment. Eminent neuroscientist Dr. Floyd E. Bloom also contributes an informative introduction. Best of the Brain from "Scientific American" provides an invaluable guide to the exhilarating possibilities of neuroscience.

知识的探险：从宇宙洪荒到生命奥秘的深度之旅导言：一扇通往未知世界的窗口本书并非一部单纯的科普读物，而是一次对人类认知边界的全面探索与挑战。它汇集了二十世纪末至二十一世纪初，科学界最前沿、最引人入胜的发现与理论。我们不再满足于对日常现象的表层解释，而是深入到物质、生命、思维乃至宇宙结构的最底层逻辑。这本书的构想，源于一个核心信念：科学的魅力，在于其持续不断地修正与颠覆我们对世界的既有认知。我们邀请读者，暂时放下那些已经被定论的知识框架，与顶尖的科学家们一同，重新审视那些看似简单却深藏玄机的自然法则。第一部：宇宙的宏大叙事——时空、物质与暗能量的追寻章节一：时空的几何学与引力的重塑自爱因斯坦的广义相对论确立以来，我们对引力的理解经历了革命性的飞跃。然而，现代物理学正在逼近新的极限。本章将细致剖析引力波天文学的兴起——LIGO等探测器捕捉到的宇宙中最剧烈的事件残响：黑洞的合并与中子星的碰撞。我们将详细阐述这些事件如何为检验爱因斯坦理论提供了前所未有的精度，同时也引出了对量子引力理论的迫切需求。我们不仅回顾了经典时空的概念，更深入探讨了“时空泡沫”的猜想，以及对普朗克尺度下时空结构可能出现的奇特性质的物理学推演。章节二：粒子物理学的标准模型及其“幽灵” 粒子物理学是描述自然界基本力的核心理论框架。本章将全面梳理标准模型——夸克、轻子以及规范玻色子的精妙平衡。但重点不在于对已知粒子的罗列，而在于对模型留下的巨大空白的聚焦。我们将探讨希格斯玻色子发现的深远意义，它如何解释了质量的起源，以及为何它并未能解决所有问题。随后，我们将进入“暗物质”的领域。从星系的旋转曲线异常到宇宙微波背景辐射的各向异性，这些证据共同指向了一种不与电磁力相互作用的物质。书中详细比较了WIMP（弱相互作用重粒子）、轴子等主要候选模型的理论基础与实验探测的困境。章节三：暗能量与宇宙的加速膨胀如果说暗物质是宇宙的骨架，那么暗能量就是推动宇宙加速膨胀的神秘推手。本章将追溯宇宙学观测的重大转折点——对遥远超新星的观测。我们不仅会解读这些观测数据如何确立了暗能量的存在，还将严谨地探讨“宇宙学常数”的理论困境：量子场论预测的暗能量密度与实际观测值之间，存在着令人瞠目结舌的120个数量级的差异，这被誉为理论物理学中最大的危机之一。书中将介绍一些激进的替代方案，例如修改引力理论（Modified Gravity）的尝试，以期在不引入全新能量形式的情况下解释这种反引力的现象。第二部：生命的精妙设计与演化的深层机制章节四：基因组学的革命与表观遗传学的复苏人类基因组测序计划的完成，仅仅是理解生命的开端。本部分聚焦于超越DNA序列本身的生物学信息。我们将深入探讨表观遗传学——DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA对基因表达的动态调控。这本书详细阐述了环境因素如何通过这些“记忆标签”影响后代的性状，这挑战了传统的“基因决定论”。此外，我们还将剖析单细胞测序技术如何揭示细胞异质性的复杂性，以及在疾病（如癌症和神经退行性疾病）中，细胞命运的微小偏差如何被放大。章节五：合成生物学：设计生命的蓝图合成生物学代表了生物学从“观察者”到“设计者”的转变。本章将介绍如何利用工程学原理，将非自然的基因回路植入活细胞，构建具有特定功能的生物机器。我们将探讨人工生命系统的构建尝试，从设计全新的代谢通路到创造具有新型信息处理能力的细胞“计算机”。书中对生物安全性的伦理考量也进行了深入讨论，强调在赋予生命设计权的同时，必须建立严格的风险评估机制。章节六：意识的神经科学：从电信号到主观体验意识，是科学中最难触及的“难题”（The Hard Problem）。本章将梳理当代神经科学在解码意识机制方面的最新进展。我们不再停留在对特定脑区的简单定位，而是关注整合信息理论（Integrated Information Theory, IIT）和全局工作空间理论（Global Workspace Theory）等前沿模型。这些理论试图量化“意识的程度”或描述信息在大脑中如何被全局共享。书中会详细分析某些脑损伤患者在特定功能丧失后，意识体验的保留或重组方式，试图从中探寻主观体验的物理基础。第三部：人类认知的边界与复杂系统的涌现章节七：复杂性科学：自下而上的秩序生成从蚁群行为到金融市场的波动，自然界中充斥着大量由简单规则驱动的复杂模式。本章将介绍复杂性科学的核心工具，如元胞自动机（Cellular Automata）和非线性动力学。我们重点讨论“涌现”（Emergence）的概念——高层次的结构或功能如何从底层组分的相互作用中自然产生，而无法通过对单个组分进行简单累加来预测。这种思维方式被应用于气候建模、交通流量优化以及生态系统稳定性分析等多个领域。章节八：信息论与世界的量化描述信息不仅仅是数据或通信的载体，它已成为描述物理世界和生命系统的基本概念。本章将探讨香农信息论如何被扩展到物理学，例如熵与信息之间的对等关系（如黑洞信息悖论的探讨）。我们还将审视“有效信息”（Effective Information）等概念，试图量化一个系统对自身状态的约束能力，从而为区分“有组织”的结构（如生命体）与“无序”的集合（如一堆随机的沙子）提供数学工具。结语：未完成的科学之旅本书的终点，亦是下一轮探索的起点。科学的本质在于承认“我们不知道的远比我们知道的要多”。从深不可测的宇宙边缘到微观粒子内部的奇特交互，从生命复杂网络的动态平衡到意识的主观涌现，我们所展示的，是一幅不断展开的知识图景。我们期望，读者在合上书页后，能够带着对世界更深层次的敬畏与更锐利的审视目光，继续参与到这场永无止境的知识探险之中。