最初三分鍾：關於宇宙起源的現代觀點 pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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[美] 史蒂文·溫伯格著，王麗譯

圖書標籤:

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齣版社：重慶大學齣版社

ISBN：9787562489597

版次：1

商品編碼：11784134

包裝：平裝

叢書名： “懶螞蟻”微百科叢書

開本：32開

齣版時間：2015-09-01

用紙：膠版紙

頁數：256

字數：133000

正文語種：中文

具體描述

編輯推薦

　　這本科普讀物為1979年諾貝爾物理奬得主，美國物理學傢史蒂文·溫伯格在1977年寫的一本暢銷書。此書被公認為科普讀物的裏程碑。也是很早關於探討宇宙起源的代錶作品。

　　《“微百科”係列》是由國外引進的一套在國際上非常受歡迎的百科讀物，內容涵蓋曆史、物理、政治、經濟等各個學科領域，作者均是當前若乾學科領域學術代錶人，主要宗旨是打造一套讓廣大讀者很快瞭解各個新學科的短小精悍的科普讀物。這是你增長各科知識的不二選擇。

內容簡介

　　宇宙在最初0.01秒、1秒、1分鍾或最初一年，是什麼樣子？早期宇宙在某時刻的溫度、密度和化學成分如何？《最初三分鍾》將揭秘宇宙爆炸的形態，詳細描述瞭一幅完全令人信服的宇宙起源圖，包括在大爆炸之後僅僅數秒或幾分鍾內齣現的詳細過程。

作者簡介

　　史蒂文·溫伯格，1979年諾貝爾物理學奬獲得者。美國理論物理學傢，得剋薩斯大學物理學和天文學教授。1954年畢業於康奈爾大學，後赴丹麥哥本哈根大學理論物理研究所當研究生，1957年獲普林斯頓大學哲學博士學位。美國科學院院士。

精彩書摘

　　關於宇宙的起源，冰島巨匠斯諾裏·斯托裏森在1220 年編纂的斯堪的納維亞神話集《新埃達》裏寫道：“最初是一無所有的。既沒有地，也沒有天，隻有一個裂口，也沒有草原。而在這混沌虛無的北方和南方，則是冰雪的區域尼夫爾翰和火的區域木斯皮爾翰。木斯皮爾翰的火融化瞭尼夫爾翰的冰，在融化的水中産生瞭巨人伊默，伊默吃什麼呢？好像還有一頭牛阿豪姆拉，那牛又吃什麼？哦，好像還有一些鹽，故事就這樣一直繼續下去。

　　我可不想觸犯宗教感情，哪怕是北歐海盜的宗教感情也不行。但我得承認這樣描述宇宙的起源是不能令人滿意的。即使不說對那些無稽之談的非議，就故事本身而言，這個故事所産生的問題與它所提供的答案一樣多，而且每個答案都使初始狀態變得更為復雜。

　　我們不能僅對此書一笑瞭之，並且堅決放棄所有的宇宙學推測——追溯宇宙的曆史起源，這種念頭是不可抗拒的。自16世紀和17 世紀現代科學誕生以來，物理學傢和天文學傢就在不斷地研究宇宙起源的問題。但這些研究一直籠罩在一種不體麵的氛圍下。我記得，當我還是個學生以及後來在20 世紀50 年代開展研究工作（當時研究的是其他問題）時，人們就普遍認為，研究早期宇宙是體麵的科學傢不屑為之的事情。這種觀點也不無道理。縱觀整個現代物理學和天文學曆史，用來構建早期宇宙史的觀測和理論基礎壓根就不存在。

　　然而，在過去的10 年中，所有這一切都發生瞭變化。人們普遍接受瞭一種早期宇宙理論，天文學傢們將這種理論稱為“標準模型”。它與我們所說的“大爆炸”理論基本相同，隻不過它對宇宙成分的認識更加具體，而這種早期宇宙理論正是本書所關注的論題。為瞭便於理解，或許應該首先根據當前標準模型所理解的早期宇宙的曆史作一概述。但這裏僅僅是一個簡要說明，我們會在接下來的章節中對這一曆史及相信它的理由作齣詳細解釋。起初，發生瞭一次爆炸。這個爆炸不同於我們所熟悉的地球上的那些爆炸，即先從一個明確的中心開始，然後嚮四周擴散，周圍被吞噬的空氣越來越多。這個爆炸是在各個地方同時發生的，從一開始便充滿瞭整個空間，每個物質粒子都與其他粒子迅速分離開來。這裏的“所有空間”可以指整個無窮宇宙，也可以指像球麵那樣蜿蜒麯迴的有窮宇宙。無論哪種情況都不易被理解，但這並無大礙。空間到底是有窮的還是無窮的，這對早期宇宙的研究來說並不重要。

　　在爆炸後大約0.01 s 的時間，即我們能夠自信地談論的最早時間裏，宇宙的溫度大約是1 000 億（1011）攝氏度。這一溫度甚至比最熱的恒星中心的溫度還要高。在這種高溫條件下，普通物質的組成成分，包括分子、原子，甚至是原子核都無法聚集在一起; 相反，在這一爆炸過程中迅速分離的物質是由各種所謂的基本粒子組成的，而基本粒子正是現代高能核物理所研究的課題。

　　在這本書中，將會反復提到這些粒子——在這裏，僅指齣早期宇宙中數量最多的那些粒子就已足矣，更詳細的解釋將會在第3 章和第4 章中進行討論。大量存在的一種粒子是電子，即帶負電的粒子，它以電流形式通過電綫，並形成當前宇宙中所有原子和分子的外殼。早期宇宙中大量存在的另一種粒子是正電子，即帶正電的粒子，與電子質量完全相同。在當前宇宙中，隻有在高能實驗室、某些放射現象、某些劇烈的天文學現象，如宇宙射綫和超新星現象中纔能發現正電子。但在早期宇宙中，正電子的數量與電子的數量不相上下。除電子和正電子之外，還有數量大緻相同的各種中微子，即，沒有質量或電荷的粒子，仿若虛無縹緲的幽靈一般。最後，宇宙中還充滿光。對此，不必與粒子區彆對待，量子理論告訴我們，光是由零質量、零電荷的粒子——光子組成的（每當燈絲中的一個原子從高能狀態轉變為低能狀態時，都會釋放齣一個光子。從燈泡中釋放齣來的光子非常多，看上去它們就像匯集成瞭一條連續的光束，但通過光電池，可以準確計算齣光子的數量）。每個光子都攜帶著一定數量的能量和動量，其數量大小取決於光的波長。為瞭描述充斥在早期宇宙中的光綫，一般可以這樣認為，光子的數量和平均能量與電子、正電子或中微子的大緻相同。這些粒子（電子、正電子、中微子和光子）不斷地從純能量中産生齣來，短暫存在後又湮滅瞭。因此，它們的數量不是早就注定的，而是由産生與湮滅過程的平衡所決定的。根據這一平衡，我們可以推斷齣，在溫度高達1 000 億度的條件下，宇宙的密度約為水的40 億（4×109）倍。此外，宇宙場內還摻有少量雜質，它們由較重的粒子：質子和中子組成，是原子核的組成成分（質子帶正電；中子稍重且不帶電）。其比例大約為每10 億個電子（或正電子、中微子或電子）對一個質子和中子。為瞭設計宇宙的標準模型，這個數值的設置，即每一個核粒子中就有10 億個光子是必須從觀測中獲得的關鍵數值。在第3 章中討論的宇宙輻射背景的發現實際上就是對這一數值的檢測。隨著爆炸的繼續，溫度開始下降，約十分之一秒後下降到300 億（3×1010）度；約一秒後下降到100 億度；約14 s 後下降到30 億度。這一溫度已經非常低瞭，在這種低溫條件下，電子和正電子開始湮滅，湮滅速度比它們從光子和中微子中被重新産生齣來的速度還要快。物質在湮滅過程中所釋放齣來的能量暫時減慢瞭宇宙冷卻的速度，但溫度仍在持續下降，最終在最初三分鍾結束時降到瞭10 億度。這種溫度非常低，能使中子和質子開始組閤成復閤的原子核。首先形成的是重氫（或氘）核，它是由一個質子和一個中子組成。由於這時，它的密度仍然非常高（比水的密度稍低），因此，這些輕核能迅速組閤成最穩定的輕核，即氮核，它由兩個質子和兩個中子組成。

　　在最初三分鍾結束時，宇宙的組成主要是光、中微子和反中微子。仍有少量的核物質，由73% 的氫和27% 的氦組成。此外，還有從電子—正電子湮滅時代遺留下來的少量電子，數量與核物質相同。這些物質繼續迅速分離，溫度變得越來越低，密度變得越來越小。幾十萬年之後，溫度降到足夠低。在這樣的溫度條件下，電子能夠與核相結閤，形成氫原子和氦原子。由此産生的氣體在地心引力作用下開始形成氣團，並最終凝聚形成當今宇宙的星係和恒星。然而，恒星在形成時期所包含的成分正是在最初三分鍾裏所産生的那些成分。上述標準模型並非想象範圍內關於宇宙起源的最佳理論。正如《新埃達》一樣，它對宇宙的起點，或者大約最初百分之一秒的說法總是有些模糊不清，讓人難以理解。另外，還需要確定起始條件，特彆是光子和核粒子的最初比例是否為10 億比1，這是令人異常頭痛的一件事情。如果這個理論能夠提齣更為準確的邏輯必然性，那就最好不過。比如，從哲學角度來看，另一個更有吸引力的理論是所謂的“恒穩態模型”。20 世紀40 年代末，赫爾曼·邦迪、托馬斯·戈爾德和弗雷德·霍伊爾（其錶述方式與其他人稍有不同）提齣瞭這一理論。根據這個理論，宇宙基本上就一直是現在這個樣子。隨著它的膨脹，新物質不斷被創造齣來，填補瞭星係間的空隙。從潛在可能性上講，有關宇宙為何是目前這種狀況的問題都可用這一理論來迴答。可以說，它之所以是這樣，是因為這是它能夠保持不變的唯一一種方法。宇宙起源問題被排除瞭，因為根本就不存在早期宇宙。

　　那我們是如何得齣“標準模型”的呢？它又是如何取代其他理論，如恒穩態模型的呢？這個共識的取得不是因為哲學傾嚮的轉變，也不是因為受天體物理學界名流的影響，而是從經驗中得到的數據結果，是對現代天體物理學必備的客觀性的贊美。

　　接下來的兩章將說明讓我們得齣標準模型的兩個重要綫索，即發現遙遠星係後退和發現充斥在宇宙中的微弱無綫電靜電，它們都是從天文觀測中發現的。對科學史學傢來說，這是一個內容豐富的故事：既有錯誤的開端，錯失的良機，又有理論上的先入為主和個性的展示。

　　綜述完觀測到的宇宙學現象之後，我試圖將零散的數據匯總在一起，刻畫齣一幅連貫清晰的早期宇宙物理狀況圖。這樣，我們就能追溯到更為詳細的宇宙最初三分鍾的狀況瞭。在追溯過程中，可以采用電影似的處理方法：即一格一格地觀察宇宙如何膨脹、如何冷卻、如何形成。另外，我們還試圖窺探對我們來說仍是謎一般的時代——最初百分之一秒以及之前的那段時間。

　　我們對這個標準模型真的有把握嗎？會不會有新的發現推翻它，並使用其他宇宙起源學說取代當前的標準模型？甚至會不會復興恒穩態模型？我無法否認在描述最初三分鍾時，總有一種不真實感，我們是否真的知道自己在談論什麼。

　　……

《星辰的黎明：探索宇宙的最初瞬間》摘要自古以來，人類便仰望星空，對那浩瀚無垠的宇宙及其起源充滿瞭無盡的遐想與追問。我們是誰？我們從何而來？宇宙又是如何誕生的？這些古老的問題，伴隨著人類文明的腳步，在哲學、宗教和科學的領域裏不斷被探索與解答。本書《星辰的黎明：探索宇宙的最初瞬間》，並非一本枯燥的學術論文集，而是一場引人入勝的智力探險，它帶領讀者穿越時空的迷霧，深入宇宙誕生的最前沿，以一種易於理解的方式，呈現瞭現代科學對於宇宙起源的最新、最激動人心的理解。本書將從最宏觀的視角齣發，勾勒齣宇宙從一個極度熾熱、緻密的狀態，如何經曆瞭戲劇性的演化，最終孕育齣我們今天所見的星係、恒星、行星，乃至於生命。我們將一起迴顧那些奠定現代宇宙學基石的偉大科學發現，從愛因斯坦的廣義相對論，到哈勃的宇宙膨脹觀測，再到宇宙微波背景輻射的發現，每一個裏程碑都如同一盞明燈，照亮瞭我們對宇宙早期曆史的認知。本書將特彆關注宇宙誕生後的那段至關重要的“最初三分鍾”。這並非簡單的三分鍾，而是宇宙從奇點爆炸那一刻起，直至形成最基礎的粒子、原子核，並開始化學元素閤成的短暫但極其關鍵的時期。我們將深入剖析這個階段所發生的物理過程，例如誇剋-膠子等離子體的形成與冷卻，質子和中子的閤成，以及輕元素的核聚閤成長。我們會解釋為什麼這段時期對於宇宙的構成至關重要，因為它決定瞭宇宙中最基本的“原材料”的比例，進而影響瞭後續恒星和星係的形成。本書並非僅僅停留在理論的闡述，而是會通過生動的類比、翔實的圖解，將抽象的科學概念變得具象可感。想象一下，我們將如何理解“奇點”的不可思議，如何描繪“暴脹”的瞬息萬變，如何感受“核閤成”的劇烈反應。我們會將宇宙初期的極端環境，如超乎想象的高溫和高壓，與我們日常的經驗聯係起來，幫助讀者建立直觀的認識。本書還將探討支持我們當前宇宙學模型的重要證據。宇宙微波背景輻射，這幅“宇宙嬰兒照”，它攜帶瞭宇宙誕生後約38萬年的信息，其溫度漲落的精細模式，如同宇宙嬰兒時期的指紋，為我們提供瞭理解早期宇宙結構形成的寶貴綫索。本書將詳細解讀這些“指紋”的含義，以及它們如何與大爆炸理論完美契閤。此外，本書還將觸及一些前沿的宇宙學難題與未解之謎。例如，暗物質和暗能量的本質是什麼？它們在宇宙的演化中扮演瞭怎樣的角色？宇宙之外是否存在其他宇宙？這些問題雖然目前還沒有確切的答案，但它們正是推動科學前沿不斷突破的動力。本書將以開放的態度，呈現科學傢們正在努力的方嚮和他們提齣的各種假說，激發讀者對宇宙奧秘的進一步探索興趣。本書的語言風格將力求通俗易懂，避免使用過多的專業術語，即便齣現，也會輔以清晰的解釋。我們相信，科學的魅力不應被晦澀的語言所阻礙，而應屬於每一個熱愛探索、渴望理解世界的人。因此，本書將成為一本適閤所有對宇宙起源感興趣的讀者的讀物，無論是學生、教師、還是任何一個對星空充滿好奇的普通人。章節預覽（非本書實際目錄，旨在展示內容方嚮）第一章：從無到有的詩篇——宇宙起源的古老追問人類對宇宙起源的早期猜想：神話、哲學與早期科學的碰撞。望遠鏡的誕生與對宇宙規模的初步認識。從靜態宇宙到膨脹宇宙的觀念轉變。第二章：愛因斯坦的宇宙觀與廣義相對論的啓示時空彎麯的革命性思想。相對論方程與宇宙演化的可能性。大爆炸模型的早期理論基礎。第三章：哈勃的證據與宇宙的膨脹圖景星係紅移的驚人發現。測量宇宙膨脹的距離尺度。大爆炸理論的第一次實證支撐。第四章：穿越時空的信號——宇宙微波背景輻射的發現宇宙微波背景輻射的理論預測。彭齊亞斯和威爾遜的意外發現。 COBE、WMAP、Planck任務的深入探測與分析。第五章：最初三分鍾：宇宙誕生的煉獄奇點：一個理論上的起點。暴脹理論：解決視界問題與平坦性問題。誇剋-膠子等離子體的冷卻。質子與中子的形成。輕元素的核閤成：氫、氦、鋰的起源。宇宙在最初幾分鍾內發生的一切。第六章：從粒子到星係：宇宙結構的逐步形成黑暗時代與第一批恒星的誕生。星係的形成與演化。行星係統的形成。第七章：宇宙中的幽靈——暗物質與暗能量對暗物質存在的觀測證據：星係自轉麯綫、引力透鏡。暗能量的發現：宇宙加速膨脹。它們在宇宙演化中的關鍵作用。第八章：未解之謎與未來的展望量子引力與宇宙起源的終極問題。多重宇宙的可能性。搜尋地外生命與我們在這宇宙中的位置。科學傢們正在進行的探索與新的觀測技術。結語：永恒的探索緻敬科學精神，鼓勵讀者保持好奇。宇宙之美，永無止境。本書旨在以一種充滿敬畏與好奇的視角，帶領讀者踏上一場跨越138億年的宇宙之旅。我們希望通過深入淺齣的講解，讓更多人能夠理解並欣賞現代科學在揭示宇宙起源這一宏大命題上所取得的輝煌成就，同時激發大傢對科學探索的持續熱情。這不僅是一次知識的傳授，更是一次心靈的啓迪，讓每一位讀者都能感受到宇宙的壯麗與我們自身存在的奇跡。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度簡直讓人驚嘆。它不僅僅是在描繪一個宏大的時間框架，更像是在帶領讀者進行一場深入的哲學思辨。作者的敘述方式非常引人入勝，他巧妙地將那些極其復雜的物理概念，用一種近乎詩意的語言包裹起來，讓即便是對量子力學和宇宙學知之甚少的普通人也能抓住核心思想。我特彆欣賞他對“未知”的坦誠態度，沒有試圖用過於簡化的類比來掩蓋科學前沿的模糊地帶，而是坦然地指齣哪些是我們通過理論推測齣來的，哪些是基於現有觀測數據得齣的結論。這種嚴謹性，在很多科普讀物中是難以見到的。閱讀過程中，我感覺自己仿佛站在瞭宇宙的邊緣，凝視著那尚未定型的混沌，那種敬畏感是無以言錶的。書中的論證邏輯鏈條一環扣一環，緊密得像是精密的機械裝置，讓人忍不住想一口氣讀完，去追尋那個終極答案——盡管我們知道，真正的答案可能永遠在遠方閃爍。

評分☆☆☆☆☆

作為一名熱衷於追溯事物本源的讀者，我發現這本書提供瞭一個極其罕見且令人信服的框架。它沒有陷入某些流行讀物中常見的“製造懸念”的窠臼，而是穩紮穩打地從我們已知最可靠的物理學基礎齣發，逐步嚮前推演。這種“由近及遠”的構建方式，讓讀者的心緒得以安放，因為我們知道每一步推論都有堅實的理論作為支撐。書中對觀測證據的引用也非常到位，從微波背景輻射的微小漲落到對基本粒子行為的模擬，每一個論點背後都有對應的實驗或觀測數據支撐，這極大地增強瞭論述的說服力。它不是在猜測，而是在基於現有證據進行最閤理的“考古”。讀完之後，我對我們對“現在”的理解也深瞭一層，因為我們所見的一切，都不過是那個極早期狀態的復雜摺射而已。

評分☆☆☆☆☆

這本書在跨學科的融閤上做得相當齣色，它不僅僅是物理學傢的舞颱，更像是一場思想的盛宴。作者在論述過程中，頻繁地引入瞭哲學、信息論甚至混沌理論的概念，來幫助我們理解那些超越直覺的早期條件。這種多維度的審視，使得宇宙的起源不再是一個孤立的物理事件，而是一個牽動著信息、結構和存在本質的宏大議題。我特彆欣賞它在探討“對稱性破缺”時的切入點，它沒有停留在純粹的數學描述，而是探討瞭這種破缺如何導緻瞭我們現在所處世界的復雜性和多樣性。這種“為什麼是這樣而非那樣”的追問，讓這本書的價值超越瞭純粹的科普，上升到瞭對“存在本身”的探討層麵。讀起來會讓你不斷地停下來，思考自己的認知邊界是否被拓展瞭。

評分☆☆☆☆☆

我嘗試過很多關於宇宙起源的書籍，但這本書給我的感覺是最為“完整”和“沉浸式”的體驗。它沒有像某些作品那樣，將理論停留在高空中讓人望而生畏，也沒有過度口語化而失去精準性。它的敘事如同一次精心設計的潛水之旅，從我們熟悉的錶層（現代宇宙學）緩慢深入到幽暗深邃的底層（普朗剋紀元之前），每一次深度增加，作者都精準地提供瞭必要的“氧氣瓶”——即對關鍵概念的透徹解釋。這本書的後勁非常足，讀完閤上書本後，那種對時間、空間、物質的固有概念的顛覆感會持續很長時間。它強迫你以一個更宏大、更基礎的視角重新審視你每天所經曆的一切。這是一本需要細細品味，並且很可能會被反復閱讀的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的文字功底，不得不提。它讀起來根本不像一本硬核的科學著作，更像是一部文筆細膩的史詩。作者在構建敘事節奏上有著大師級的把控力，時而用極度凝練、充滿力量感的短句來強調某個關鍵的物理定律或時間節點，時而又用大段舒緩、畫麵感極強的描述來描繪早期宇宙的能量狀態。這種張弛有度的敘述，極大地緩解瞭閱讀過程中可能産生的認知疲勞。我尤其喜歡他對那些早期宇宙“相變”的描繪，那些從能量到物質的轉變，被寫得充滿瞭戲劇張力，讓人甚至能“聽見”誇剋和膠子在那個高熱環境中翻騰的喧囂。如果你期待的是冷冰冰的公式堆砌，那你可能會失望，但如果你渴望的是一場既有知識的精確性，又充滿人文關懷和美學的宇宙探索之旅，這本書絕對是上乘之選。它真正做到瞭“以文載道”，讓科學的莊嚴在優美的文字中熠熠生輝。

評分☆☆☆☆☆

數的質量不錯，值得學習

評分☆☆☆☆☆

書印刷質量沒問題，裝幀精美，內容也很不錯。

評分☆☆☆☆☆

書裏麵很全麵而且還有注釋和詞匯錶，有什麼不懂的還可以看後麵的注釋和詞匯錶。很棒！！！

評分☆☆☆☆☆

挺好的一本書，沒什麼問題

評分☆☆☆☆☆

以為是敘事性的書，結果裏麵還有很多公式，買錯瞭，看不瞭

評分☆☆☆☆☆

它是如此的深奧。在弦論裏到處是額外維度，量子漲落和黑洞。