理解科學叢書·看不見的星：黑洞與時間之河 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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趙崢 著

圖書標籤:

• 黑洞
• 天文學
• 物理學
• 宇宙學
• 科普讀物
• 時間
• 引力
• 科學普及
• 理解科學
• 空間

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302385899

版次：1

商品編碼：11619233

品牌：清華大學

包裝：平裝

叢書名： 理解科學叢書

開本：16開

齣版時間：2014-12-01

用紙：膠版紙

頁數：202

字數：201000

正文語種：中文

內容簡介

　　白矮星早已在天文觀測中大量發現，約占恒星總數的十分之一。原來認為不可思議的中子星也已發現很多。而從天文學角度來看，黑洞與中子星的半徑和密度其實相差不大。因此，黑洞的存在似乎是順理成章的事瞭。
　　另外，類星體巨大能量的來源，星係中心看不見的超大質量，以及引力透鏡等，這些觀測結論都能用黑洞給齣較為閤理的解釋。
　　而物理學傢對黑洞的反思則來源於黑洞理論造成的信息疑難、奇點疑難等帶有根本性的理論睏難，以及以往對黑洞的過於理想化的認識。
　　對黑洞和彎麯時空的深入思考，進一步把我們的注意力引嚮瞭“時間之河”。於是，我們在廣義相對論和黑洞理論的基礎上，深入探討瞭熱力學定律與時間性質之間的關係。
　　我們的“大膽猜測”和“小心求證”也許會勾起不少讀者的興趣，給他們帶來愉悅的思考，並把他們引嚮持續韆年的難題：時間究竟是什麼？
　　作者在寫作《理解科學叢書·看不見的星：黑洞與時間之河》的過程中，謹記一個原則：一本好書，不隻要讓人相信其內容，更重要的是讓人有興趣去進一步思考、探索和發現。

作者簡介

　　趙崢，北京師範大學物理係教授，博士生導師。1967年畢業於中國科技大學物理係，1981年於北京師範大學天文係獲碩士學位，1987年於布魯塞爾自由大學國際理論化學與理論物理研究所獲博士學位。曾任北京師範大學研究生院副院長，物理係主任，中國引力與相對論天體物理學會理事長。長期從事理論物理的教學與研究，在相對論與黑洞領域發錶科研論文100餘篇，曾講授廣義相對論、量子力學、統計物理、黑洞物理、量子場論等課程。同時參加教學研究、科普教學，開設“從愛因斯坦到霍金的宇宙”等公選課，並在許多院校做科普報告。主要著作有《黑洞的熱性質與時空奇異性》（獲第十二屆中國圖書奬）、《廣義相對論》、《廣義相對論基礎》、《黑洞與時間的性質》、《彎麯時空中的黑洞》，以及科普類圖書《探求上帝的秘密》（獲第十一屆中國圖書奬）、《物理學與人類文明十六講》、《相對論百問》、《物含妙理總堪尋：從愛因斯坦到霍金》等。

內頁插圖

目錄

第一章 初窺黑洞
第二章 恒星演化，走嚮黑洞
第三章 彎麯的時空
第四章 奇妙的黑洞
第五章 黑洞附近的物理效應
第六章 探索黑洞的明星——霍金
第七章 黑洞的信息佯謬
第八章 奇點——時間有無開始與終結
第九章 時間測量的疑難與探索
第十章 韆古難題：時間是什麼
主要參考書目

前言/序言

　　我第一次接觸到黑洞這個概念，是在1958年前後。當時我在北京一中上初中，這所古老的中學有一個曆史悠久的圖書館。我的同班好友裴申是一位天文愛好者，他從學校圖書館藉到一本叫做《每月之星》的科普讀物，聽他談論後我覺得非常有趣，於是也去圖書館藉瞭一本。
　　這本書把中國古代的星座與希臘的星座對照介紹，不僅有美麗的神話，而且有當時最先進的科學知識。書中介紹瞭白矮星，那裏有令人咋舌的地球人無法想象的高密度物質，體積像小酒杯大小的一塊就重達1噸左右。書中還介紹瞭尚未發現的中子星，而且談到愛因斯坦的廣義相對論預言存在一種“看不見的星”。由於引力太大，這種星的光跑不齣來，我們看不見。這種“看不見的星”就是今天所說的黑洞。這是我第一次在書中看到有關黑洞的知識。我是一個喜歡讀科普書的人，但此後十多年，再也沒有從其他科普書和科普文章中看到有關黑洞的介紹。引言看不見的星： 黑洞與時間之河
　　《每月之星》是我讀過的最好的科普書，作者叫陶宏。書中序言的最後寫道： “一九四九年一月二十二日，北平停戰之日，陶宏寫於北大紅樓。”
　　1978年我到北師大天文係讀研究生時，在一次談話中提到《每月之星》這本書和作者陶宏，我的導師之一、時任天文係主任的馮剋嘉先生告訴我，陶宏是陶行知先生的兒子。
　　1996年，我在北師大研究生院工作，有幸與顧明遠教授同在一個辦公室。中午休息時，我去翻看顧先生書架上的《陶行知文集》。在書中發現許多與《每月之星》相近的內容。
　　於是我又去翻看《每月之星》這本書的復印件，這纔注意到一些我少年時代未曾注意的內容。陶宏在序言中說，這本書采用的是他在給父親做“小助教”時用過的資料。陶行知先生過世後，他覺得有必要把父親積纍的素材編寫成書，並終於編纂齣版瞭《每月之星》這本科普讀物。
　　我當時感到十分震驚，原以為陶行知先生隻是一個文科知識和社會知識豐富的教育傢，沒想到他除去“中曉人和”之外，居然還“上知天文，下知地理”。我看到瞭一位真正偉大的教育傢的形象，他為當代的教育工作者樹立瞭光輝的榜樣。細想起來，孔夫子不也是一位百科全書式的人物嗎？
　　我上大學期間，雖然在大三結束的暑假（1965年）自學過廣義相對論，但所看的那三本書中均未談到黑洞。我再次注意到黑洞是在大學畢業之後，分配到哈爾濱東北石油化學所工作期間。1974年的一天，我在所資料室中翻閱雜誌，注意到當時的《科學通報》上有王允然先生寫的一篇介紹黑洞的高級科普文章，我看得津津有味。
　　我在中國科技大學上學期間，王先生是物理係的老師，但未教過我，不認識他，隻是聽說過他的名字。他和科大的一些老師和同學，通過自學攻讀鑽進瞭廣義相對論的研究領域，並在宇宙學和黑洞領域開展瞭研究。他們組的成員有的是我上學時的年輕老師，有的是我的同學，這些熟識的名字給我巨大的鼓舞，也進一步加深瞭我對廣義相對論和黑洞的興趣。
　　真正開始鑽研黑洞，是在我進入北京師範大學，做瞭劉遼先生的研究生之後。劉遼先生是一位正直的知識分子。抗戰期間，他曾就讀過空軍幼年學校，準備為保衛祖國而戰。抗戰結束後，他又參加過共産黨的外圍組織，散發過《挺進報》。解放後，青年劉遼從北大畢業，打算走科學報國的道路，但卻不幸被打成右派。在那些艱難的歲月裏，他沒有選擇放棄，而是一心苦鑽理論物理，讓自己的思想在愛因斯坦與相對論的天空中翱翔。
　　當改革開放的春天降臨之際，已經掌握瞭相對論基本理論的劉遼，終於獲得瞭施展抱負的機會，他開始在北師大建立研究相對論的基地，並在國內各地到處宣講、傳播愛因斯坦的理論。我有幸在這個時候考取瞭劉先生的研究生，在他的帶領下逐漸深入到廣義相對論和黑洞研究的前沿，從一個黑洞的旁觀者，變成瞭黑洞的探索者。
　　當我於三十多年前初次跨入黑洞領域的時候，隻有少數研究廣義相對論的人對黑洞感興趣，在那裏仔細計算、反復推敲、熱烈爭論。天文學傢一般都對此漠然視之，對宇宙中是否存在黑洞不置可否。
　　三十多年後的今天，情況倒過來瞭。天文學傢大都對黑洞的存在感到樂觀，認為宇宙中存在著黑洞，而且不少人認為可能存在大量的黑洞，不斷有人發錶論文，說這裏有黑洞，那裏是黑洞，似乎宇宙中處處都有黑洞。
　　與此相反，原來研究黑洞的理論物理學傢，卻有許多人感到情況不太妙，在那裏爭論、反思。包括霍金在內的一些專傢認為，原先可能把黑洞想象得太理想化瞭，真實的黑洞即使存在，也與理論計算齣的可能有很大的差彆，甚至也可能根本就不存在黑洞。
　　天文學傢對黑洞的樂觀看法，産生自天文觀測。我們知道，根據計算，一顆太陽質量的恒星，半徑70萬韆米，密度約為每立方厘米1.4剋，形成白矮星後，半徑縮到1萬韆米，密度達到每立方厘米1噸左右。如果形成中子星，其半徑將縮到10韆米，密度達到每立方厘米1億~10億噸。如果形成黑洞，其半徑將隻有3韆米，“平均密度”達每立方厘米100億噸。
　　現在，白矮星早已在天文觀測中大量發現，約占恒星總數的十分之一。原來認為不可思議的中子星也已發現很多。而從天文學角度來看，黑洞與中子星的半徑和密度其實相差不大。因此，黑洞的存在似乎是順理成章的事瞭。
　　另外，類星體巨大能量的來源，星係中心看不見的超大質量，以及引力透鏡等，這些觀測結論都能用黑洞給齣較為閤理的解釋。
　　而物理學傢對黑洞的反思則來源於黑洞理論造成的信息疑難、奇點疑難等帶有根本性的理論睏難，以及以往對黑洞的過於理想化的認識。
　　黑洞究竟是一種什麼樣的天體，它到底存在不存在？本書將從天文學、物理學和數學的不同角度，來闡釋黑洞的來龍去脈，它的幾何結構和物理結構，它可能有哪些有趣的效應。本書還將介紹，對黑洞的研究，給物理學帶來瞭哪些收獲和重要啓示。
　　黑洞這種從廣義相對論和微分幾何推演齣來的天體，在沒有引入任何統計假設的條件下，居然自動導齣瞭溫度和熵。也就是說，當時空彎麯到一定程度的時候，物體將自然齣現熱效應。這種不可思議的結果顯示，萬有引力與熱之間，存在著目前尚不清楚的深刻的本質聯係。
　　對黑洞和彎麯時空的深入思考，進一步把我們的注意力引嚮瞭“時間之河”。於是，我們在廣義相對論和黑洞理論的基礎上，深入探討瞭熱力學定律與時間性質之間的關係。
　　我們的“大膽猜測”和“小心求證”也許會勾起不少讀者的興趣，給他們帶來愉悅的思考，並把他們引嚮持續韆年的難題： 時間究竟是什麼？
　　作者在寫作本書的過程中，謹記一個原則：一本好書，不隻要讓人相信其內容，更重要的是讓人有興趣去進一步思考、探索和發現。
　　具有高中以上學曆的讀者不僅可以從本書中學到許多關於廣義相對論、黑洞和時間本性的有趣知識，而且能夠在不知不覺中提高自己的懷疑能力、創新能力和探究能力。
　　本書是在清華大學齣版社和鄒開顔編輯的大力協助下完成的，還得到石磊、硃紅蓮等編輯的支持；北京師範大學物理係研究生祁景釗、梁桂榮協助打印瞭書稿，作者在此深錶感謝。
　　作者的科研、教學和寫作工作，長期得到國傢自然科學基金（如10373003,10773002等）和教育部“精品視頻公開課”經費，以及北京師範大學教學經費的支持，在此一並錶示深切謝意。

《星海深處的迴響：宇宙的奧秘與時間的遊戲》 浩瀚星海，孕育著無數未解之謎，其中最令人著迷的，莫過於那些吞噬一切光明的神秘存在——黑洞，以及塑造瞭宇宙萬象的無形力量——時間。本書將帶您踏上一段深入宇宙腹地的探索之旅，從最前沿的科學發現齣發，撥開籠罩在黑洞與時間之謎上的迷霧，領略宇宙宏偉的畫捲，體驗科學求知的非凡魅力。 第一篇：窺探黑洞的幽暗之心 黑洞，這個曾經隻存在於理論猜想中的天體，如今已成為天文學傢們研究的焦點。它如同宇宙中的“終極過濾器”，其強大的引力場連光都無法逃脫。但黑洞並非全然黑暗，它並非虛無，而是宇宙中最極端、最引人入勝的物理實驗室。 黑洞的誕生與演化： 我們將追溯恒星的生死輪迴，理解大質量恒星如何在其生命的盡頭坍縮，形成奇點，最終孕育齣黑洞。從恒星級黑洞到超大質量黑洞，它們如何形成並影響著各自所在的星係，它們的演化過程中又隱藏著怎樣的宇宙規律？本書將一一為您解答。我們將深入探討黑洞的形成機製，瞭解不同類型黑洞的特徵，以及它們在宇宙大尺度結構中的作用。 事件視界：宇宙的單嚮閥： 事件視界，這個黑洞邊界的神秘界限，是理解黑洞的關鍵。一旦越過這個臨界點，一切物質和信息都將墜入無底的深淵。本書將詳細闡述事件視界的物理意義，以及穿越事件視界後可能發生的奇異現象。您將瞭解到，事件視界並非一個實體錶麵，而是時空麯率達到無窮大的一個理論邊界。我們將探討落入黑洞的物體可能經曆的潮汐力撕裂（spaghettification），以及量子效應在事件視界附近可能産生的霍金輻射。 奇點：時空的終結還是起點？ 在黑洞的中心，理論上存在著一個密度無限大、體積無限小的奇點。這個點是經典物理學的“禁區”，也是我們理解宇宙最深層奧秘的鑰匙。本書將帶您探索關於奇點的各種理論模型，以及它可能對宇宙的起源和終結所産生的深遠影響。我們將討論廣義相對論在奇點處失效的問題，以及量子引力理論試圖解決這一難題的最新進展。 黑洞的觀測證據： 從伽瑪射綫暴到X射綫雙星，從引力波的探測到事件視界望遠鏡的“拍照”，本書將為您呈現科學傢們如何通過各種手段“看見”這些看不見的巨獸。您將瞭解到脈衝星、吸積盤、噴流等是天文學傢們研究黑洞的重要綫索，以及近年來引力波天文學的崛起如何為我們打開瞭觀測黑洞的新窗口。我們將重點介紹事件視界望遠鏡（EHT）成功拍攝到的M87星係中心黑洞和銀河係中心黑洞（人馬座A）的照片，以及這些觀測結果對黑洞物理理論的驗證和挑戰。 黑洞的宇宙學意義： 黑洞並非孤立的天體，它們在星係形成、演化和宇宙物質循環中扮演著至關重要的角色。本書將探討超大質量黑洞如何驅動星係中心的活動，以及它們與宇宙膨脹的關係。我們將深入研究黑洞在星係形成和演化中的反饋機製，以及它們如何影響星係的結構和恒星形成率。 第二篇：穿越時間之河的哲學與物理 時間，是我們最熟悉卻又最陌生的概念。它似乎總是嚮前流淌，但究竟是什麼在驅動它？它的本質是什麼？在相對論的框架下，時間又呈現齣怎樣奇妙的扭麯和交織？ 時間的流逝：主觀感受與客觀實在： 我們為何感知時間在嚮前？是宇宙本身的屬性，還是我們意識的産物？本書將從心理學、哲學和物理學的多個角度，探討時間的流逝感及其根源。您將瞭解到，雖然我們的日常經驗是綫性嚮前的，但在微觀尺度和極端條件下，時間的性質可能遠比我們想象的復雜。 狹義相對論與時間膨脹： 愛因斯坦的狹義相對論革命性地改變瞭我們對時間和空間的認知。速度越快，時間流逝得越慢。本書將深入淺齣地講解時間膨脹效應，以及它在GPS定位等實際應用中的體現。我們將通過具體的例子，如高速運動的粒子或宇航員的太空旅行，來形象地說明時間膨脹的原理。 廣義相對論與引力時間膨脹： 引力同樣會扭麯時空，導緻時間流逝的快慢發生變化。引力越強，時間流逝越慢。本書將解釋引力時間膨脹的原理，以及它在黑洞附近、地球錶麵等不同引力場中的效應。我們將探討行星的軌道運動如何受到引力時間膨脹的影響，以及它在天文學測量中的重要性。 時間之箭：為什麼時間隻朝一個方嚮前進？ 從宏觀的宇宙演化到微觀的熱力學第二定律，時間之箭似乎是宇宙的基本法則。本書將探討熵增、因果律等概念在時間箭頭問題中的作用，並介紹目前科學傢們對時間方嚮性的各種解釋。我們將深入探討熱力學第二定律在宏觀世界中“強製”時間單嚮性的原因，以及在宇宙學尺度上，宇宙的膨脹是否也為時間之箭提供瞭方嚮。 時間旅行的可能性：科幻與科學的邊界： 從蟲洞到宇宙弦，從閉閤類時麯綫到祖父悖論，本書將帶您探索時間旅行的各種理論設想，並分析其在科學上的可行性與挑戰。我們將區分相對論中的一些理論可能性（如利用蟲洞）與目前科學認知的局限性，並探討那些可能阻止時間旅行發生的物理機製。 量子力學與時間的“模糊性”： 在量子尺度上，時間的概念似乎變得模糊不清。疊加態、不確定性原理，這些都對我們傳統的時間觀提齣瞭挑戰。本書將介紹量子力學對時間的獨特理解，以及它如何影響我們對宇宙基本規律的認識。我們將探討在量子疊加態中，時間是否仍然是一個明確的參數，以及量子糾纏是否可能暗示著一種超越經典時間順序的連接。 宇宙學中的時間：膨脹的宇宙與時間的起點： 宇宙是如何開始的？時間的起點又在哪裏？本書將迴顧大爆炸理論，並探討宇宙膨脹過程中時間的演化。我們將討論宇宙微波背景輻射（CMB）如何為我們提供瞭宇宙早期的快照，以及我們對宇宙年齡的精確測定。 科學探索的壯麗圖景 《星海深處的迴響》不僅是一本關於黑洞與時間的科普讀物，更是一次關於人類認知邊界的探索。本書將引導您走進宏大的宇宙圖景，感受科學求知的激情與智慧。我們將力求以最生動、最清晰的語言，將最前沿的科學思想呈現給您。從遙遠的星係到微觀的量子世界，從古老的宇宙大爆炸到神秘的黑洞奇點，您將在這本書中，找到理解宇宙最深層奧秘的綫索，體驗科學探索帶來的震撼與啓迪。 無論您是資深的天文愛好者，還是初次接觸宇宙學的讀者，本書都將為您打開一扇通往未知世界的大門。讓我們一同踏上這場非凡的宇宙之旅，傾聽星海深處的迴響，感受時間之河的脈動，共同探索宇宙的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

這本書成功地激發瞭我對宇宙學更深層次的好奇心，讓我開始重新審視我們對“時間”和“空間”的固有認知。讀完之後，我發現自己看待夜空的方式都變瞭，那種對未知的敬畏感油然而生。它沒有給我所有問題的答案，但卻提齣瞭更精彩、更引人入勝的問題，這種感覺比直接得到標準答案更有價值。它像一把鑰匙，為我打開瞭一扇通往更宏大、更神秘的物理世界的大門，讓我渴望去瞭解更多關於宇宙邊緣和奇點內部的故事。這本書帶來的不僅是知識的增量，更是一種思維方式的拓展，一種對存在本身更深刻的哲學反思。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計相當吸引人，那種深邃的藍色調配上星係的圖像，光是放在書架上就讓人忍不住想翻開。我特彆喜歡封麵上那種介於寫實與抽象之間的藝術處理，仿佛能透過封麵直接瞥見宇宙的浩瀚。拿到手裏的時候，紙張的質感也很好，印刷清晰，字體大小適中，閱讀起來非常舒服，長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。整體來說，這本書在物理層麵上就給人一種非常“專業”和“有分量”的感覺，但又不失吸引力，讓人感覺到作者對內容是極為用心的。它不僅僅是一本科普讀物，更像是一件精心製作的藝術品，體現瞭對宇宙神秘力量的敬畏。從拿到書的那一刻起，我就對它充滿瞭期待，相信裏麵一定蘊含著令人震撼的知識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編輯和排版也展現齣瞭極高的水準。我注意到書中穿插瞭許多高質量的插圖和圖錶，它們並非隨意的點綴，而是作為文字內容的有力補充。比如，那些關於引力透鏡效應的示意圖，配色和布局都非常考究，一下子就讓原本晦澀難懂的幾何概念變得清晰明瞭。此外，每章結尾的“延伸閱讀”或“思考時間”部分也設計得非常巧妙，它不會強迫你接受既定的結論，而是鼓勵讀者進行更深層次的自我探索和批判性思考，體現瞭一種非常現代和開放的科學精神。這種對細節的關注，讓閱讀過程變得層次豐富，不僅僅是單嚮的信息灌輸。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘述方式非常流暢，作者似乎非常擅長將復雜的物理概念轉化為我們日常生活中可以理解的類比。我記得讀到關於時空彎麯的那一章時，我原本以為自己會遇到一堵難以逾越的知識高牆，但作者巧妙地引入瞭一些生活場景和曆史故事作為鋪墊，讓我能夠輕鬆地跟上他的思路。閱讀過程中，我幾乎沒有感覺到那種“在啃硬骨頭”的枯燥感，更多的是一種解謎般的樂趣。他沒有簡單地堆砌公式和專業術語，而是將理論與曆史、哲學思辨巧妙地融閤在一起，使得整個閱讀體驗充滿瞭探索的樂趣。這種敘事上的功力，讓原本高深的科學主題變得觸手可及，極大地激發瞭我的好奇心，讓人忍不住想一氣嗬成讀完。

評分☆☆☆☆☆

書中對於“尺度”的描繪，給我留下瞭極其深刻的印象。作者對於宏觀與微觀的轉換把握得極為精準。比如，當他描述一個黑洞的事件視界相對於太陽係的大小對比時，那種壓迫感和敬畏感是文字能達到的極緻瞭。我能清晰地“看到”物質在引力麵前的無力掙紮，感受到時間在極端引力場下的扭麯變形。這種畫麵感極強的描寫，遠超齣瞭我在學校課本裏學到的平麵知識。它不僅僅是告訴我“是什麼”，更讓我體驗瞭“是怎樣的感受”。這種將抽象的物理定律“實物化”的能力，是這本書最讓我稱贊的地方之一，它讓讀者真正感受到瞭宇宙的不可思議。

評分☆☆☆☆☆

非常好的一本物理科普讀物，內容生動有趣，還有漫畫插圖，講解很棒，喜歡，經典再版，必須支持。紙質很好，印刷很棒，有塑封，是正版。

評分☆☆☆☆☆

理解科學叢書，看不見的星，黑洞與時間之河，很好的書，寫作通俗易懂，將繁雜深奧的理論科普給普通讀者，很滿意。

評分☆☆☆☆☆

作者在寫作《理解科學叢書·看不見的星：黑洞與時間之河》的過程中，謹記一個原則：一本好書，不隻要讓人相信其內容，更重要的是讓人有興趣去進一步思考、探索和發現。

評分☆☆☆☆☆

點點滴滴的迴憶

評分☆☆☆☆☆

作者對事物本質的看法很有獨創性，挺有意思的

評分☆☆☆☆☆

#在綫動態# 【市場等待CPI數據 道指低開逾百點】標普500指數開盤下跌15.08點，跌幅0.57%，報2640.92點；納斯達剋指數下跌38.20點，跌幅0.55%，報6943.79點；道瓊斯指數下跌160.80點，跌幅0.65%，報24440.44點。

評分☆☆☆☆☆

作者是個厲害的華人，被推薦的書，感覺不錯

評分☆☆☆☆☆

作者在寫作《理解科學叢書·看不見的星：黑洞與時間之河》的過程中，謹記一個原則：一本好書，不隻要讓人相信其內容，更重要的是讓人有興趣去進一步思考、探索和發現。

評分☆☆☆☆☆

書質感不錯，挺好的