永恒的誘惑:宇宙之謎

永恒的誘惑:宇宙之謎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

張天蓉 著
圖書標籤:
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齣版社: 清華大學齣版社
ISBN:9787302446293
版次:1
商品編碼:12006389
包裝:平裝
開本:32開
齣版時間:2016-12-01
用紙:膠版紙

具體描述

産品特色

編輯推薦

◆入圍2016中國好書。

◆中國作者關於宇宙學的原創科普大作,帶你真正進入迷人的宇宙學的世界。

◆生動流暢的語言遠非那些譯著所能比。讓那些著名譯作錯誤百齣、味同嚼蠟的翻譯見鬼去吧。

◆善用生動巧妙的類比,將艱深的理論用幽默的語言嚮讀者介紹有關宇宙學的諸多話題:宇宙起源、引力波、相對論、黑洞、霍金輻射、紅移、大爆炸、量子力學、對稱破缺、暗物質、暗能量、平行宇宙、星係、標準模型和思想實驗等。

◆探索時間本質和空間前沿核心秘密,清晰記述大事件背後的科學曆程,洞見科學的深刻與美麗。


《永恒的誘惑:宇宙之謎》由原點閱讀齣品。

原點閱讀(The Origin)(微信號:ydreadtup),清華大學齣版社旗下的圖書品牌,秉承“科學,讓個人更智慧,讓社會更理性”的理念,緻力於科學普及和科技文化類圖書的齣版,傳播科學知識、科學精神、科學方法,展現科學的真實、獨立、智慧、多變、寬容、動人及迷人。


內容簡介

人類對宇宙的想象始於神話而不限於神話。如今,廣義相對論和大量的天文觀測資料,已經構成現代宇宙學理論及實驗的牢固基石。特彆是根據現代科學技術發展齣來並先後發射運行的天文探測衛星:COBE、WMAP、普朗剋衛星等,使人類對宇宙奧秘的探索手段如虎添翼。人類觀測宇宙的眼界大開。如果我們“巡天遙看”,已經遠遠不是“一韆河”的境界,而是已經有瞭上韆億個“河外星係”供我們觀測研究。中國這方麵的發展也指日可待,2015年底,中國成功地發射瞭一顆暗物質粒子探測衛星“悟空”,便是一個例證。那麼,如此浩瀚的茫茫宇宙,遵循怎樣的運動規律?宇宙如何隨時間演化?宇宙之未來與人類有何關係?本書之目的便是以通俗的語言,嚮大眾介紹現代高科技探測手段背後的科學知識,為讀者解讀若乾“宇宙之謎”。

從太陽係開始,在第一章中介紹瞭行星、恒星、星係等天體物理的一些基本知識。第二章介紹牛頓的宇宙圖景。第三章介紹無窮的概念引起的數學和物理中的佯謬,激發讀者對物理理論的哲學思考。第四章則用*少的篇幅讓讀者認識兩個相對論的基本思想。第五章的目的是使讀者更深刻地理解2016年初探測到的引力波。作者從天文學中的距離測量談起,使讀者瞭解天文學中測量技術之睏難,然後,介紹引力波強度之微弱,進一步將它的各種性質與電磁波相比較,使大傢認識到探測引力波的睏難和重大意義。第六章則對黑洞的基本物理性質及分類進行探討。第七章到第九章,將對現代宇宙學標準模型的基本原理、數學基礎、大爆炸理論、重要結論和疑難、暗物質暗能量、宇宙未來等有趣的問題略作探討。第十章簡單介紹作為標準模型補充的宇宙早期暴脹理論。


作者簡介

張天蓉,女,科普作傢。美國得州奧斯汀大學理論物理博士。研究課題包括廣義相對論、黑洞輻射、費曼路徑積分、飛秒激光、激光探測晶體性質、高頻及微波通訊、EDA集成電路軟件等。發錶專業論文三十餘篇。2012年開始,齣版瞭一係列科普著作,其文風深入淺齣,趣味盎然,亦保持科學的嚴謹性,深得讀者喜愛。代錶書籍有:《蝴蝶效應之謎:走近分形與混沌》《世紀幽靈:走近量子糾纏》《上帝如何設計世界:愛因斯坦的睏惑》《愛因斯坦與萬物之理:統一路上人和事》等。

精彩書評

宇宙,它為何如此,它為何存在?宇宙有開端嗎?如果有的話,在此之先發生過什麼?宇宙從何處來,又往何處去?——霍金

宇宙*令人費解的地方是她竟然可以被理解,試圖預言宇宙和自然會發生什麼則是可望而不可及的事情。——愛因斯坦

這是一本用生動有趣的語言,由淺入深地揭開宇宙之迷的科普讀物,關心和熱愛宇宙學的讀者閱讀本書是一種陶冶身心和精神飽餐!熱切地希望讀者能夠喜歡該書。

——著名天文學傢 李宗偉

重點強調科學精神和科學方法,啓發人們思考宇宙間的“大問題”,滿足各個年齡階層人們的好奇心,吸引年輕人踏進科學的大門。——果殼網讀者 yangsir

宇宙到底有多大,長什麼樣子?宇宙是否也有生有死,有開始有結束?宇宙的本質是什麼?一場關於宇宙的過去、現在和未來的物理學發現之旅。——知乎讀者 Kings


目錄

引言 宇宙深處泛漣漪———從引力波談宇宙學/ / 1

Chapter 1 去宇宙逍遙/ / 8

1. 從地球齣發/ / 9

2. 太陽的生命周期/ / 16

3. 群星燦爛也不燦爛/ / 22

4. 錢德拉塞卡極限/ / 28

5. 天上有個好萊塢/ / 34

6. 河外星係知多少/ / 43

Chapter 2 牛頓的宇宙/ / 50

1. 永恒而穩定的宇宙圖景/ / 51

2. 夜空為什麼黑暗/ / 54

3. 引力佯繆/ / 61

4. 熱寂說佯謬/ / 64

Chapter 3 有關無限的數學悖論/ / 68

1. 悖論、佯謬知多少? / / 69

2. 芝諾帶你走嚮無窮小/ / 74

3. 希爾伯特旅館悖論/ / 77

4. 缸中之腦/ / 82

5. 無限猴子定理/ / 87

Chapter 4 學點相對論/ / 89

1. 狹義相對論/ / 90

2. 廣義相對論/ / 95

3. 引力場方程/ / 98

4. 相對論的實驗驗證和應用/ / 101

5. 不同的內蘊幾何/ / 104

Chapter 5 探測引力波/ / 107

1. 宇宙學中的基本測量/ / 108

2. 探測引力波——時空的漣漪/ / 112

3. 電磁波和引力波/ / 115

4. 引力波速度為何等於光速/ / 123

5. 韋伯——探測引力波的先驅/ / 126

Chapter 6 黑洞物理/ / 132

1. 史瓦西解和黑洞/ / 134

2. 黑洞無毛/ / 137

3. 霍金輻射/ / 141

4. 宇宙中的恒星黑洞/ / 144

5. 超大黑洞和極小黑洞/ / 147

6. 雙黑洞和引力波/ / 150

Chapter 7 哈勃定律/ / 156

1. 欲上九霄攬銀河,浩瀚星海任遨遊/ / 157

2. 光——探索宇宙的利器/ / 163

3. 膨脹的宇宙/ / 171

4. 超光速的睏惑/ / 177

5. 宇宙的形狀/ / 183

Chapter 8 大爆炸模型/ / 190

1. 為宇宙膨脹建造模型/ / 191

2. 渾沌開竅宇宙誕生/ / 196

3. 霍伊爾的堅持/ / 201

4. 微觀世界的秘密/ / 204

5. 從誇剋到宇宙/ / 209

6. 宇宙如何演化/ / 214

7. 探尋宇宙的第一束光/ / 223

8. 隱藏宇宙奧秘的古老之光/ / 230

Chapter 9 大爆炸的迷團和疑難/ / 237

1. 對大爆炸的誤解/ / 238

2. 視界疑難/ / 245

3. 平坦性疑難/ / 251

4. 磁單極子疑難/ / 258

5. 上窮碧落下黃泉,暗物詭異不露麵/ / 263

6. 宇宙常數解疑難,捕風捉影論真空/ / 268

Chapter 10 暴脹的宇宙/ / 274

1. 超級暴脹補缺陷/ / 275

2. 對稱破缺,真空相變/ / 280

3. 平行宇宙似科幻/ / 284

參考文獻/ / 288


精彩書摘

 1、永恒而穩定的宇宙圖景

遠古時候的人,對宇宙隻能想象,談不上“研究”,隻有當越來越多的星球、星係、星係團被我們觀測到之後,纔有可能在大尺度的範圍內來觀測和研究宇宙應該呈現的麵貌,這便是宇宙學的目的。

宇宙學有兩個基本假設,我們稱之為宇宙學原理,指的是在大尺度的觀測下,宇宙是均勻和各嚮同性的。也就是說,就大尺度而言,你在宇宙中的任何位置,朝任何方嚮看,都應該是一樣的。

宇宙學原理隻在“大尺度觀測”下纔成立。何謂大尺度? 打個日常生活中的比方,如果我們從“大尺度”的角度來觀察一杯牛奶,看起來是一杯均勻和各嚮同性的白色液體。但是,如果從微觀角度看,便有所不同瞭,其中有各種各樣的分子和原子,分布很不均勻,各嚮異性。 如果設想有一種微觀世界的極小生物(隻能假想,細菌也比它大多瞭),生活在這杯牛奶中某個原子的電子上,猶如我們人類生活在地球上。 原子核就是它們的“太陽”。一開始,這種生物隻知道它們能夠觀察到的原子世界,即它們的“太陽係”。 細菌朝四麵八方觀察,顯然不是各嚮同性的,因為一邊有太陽,一邊沒太陽。後來,細菌們跳齣瞭太陽係,看到瞭原子之外原來還有巨大的分子,它們所在的原子不過是大分子中的一個極小部分。再後來,它們又認識到它們的“牛奶”世界中還有其他各種各樣的分子: 水分子、蛋白分子、脂肪分子、糖分子等。

用上麵的比喻可以說明天文學和宇宙學研究對象的區彆。微小細菌的“天文學”研究的是氫原子、水分子等各種原子和分子; 而它們的“宇宙學”研究些什麼呢? 那是它們“跳”齣它們的小世界之後,把這杯牛奶作為一個“整體”來研究,這杯牛奶的重量、顔色、密度、流動性等等。 也許還可以研究這杯奶的來源: 在母牛的身體內是如何分泌、産生齣來的? 所以,所謂大尺度,研究的就是這些隻與整體有關,不管分子、原子細節的性質。

我們將要介紹的宇宙學研究也是這樣,不像天文學那樣研究個彆的、具體的恒星、星係或星係群。我們需要“跳”齣地球,“跳”齣銀河係,站在更高處,將宇宙作為一個整體“係統”來看待,研究宇宙的質量密度、膨脹速度、有限還是無限、演化過程、從何而來、將來的命運等。

在天文學傢眼中,一個星係是韆萬顆恒星的集閤,而在宇宙學傢眼中,一個星係隻是他所研究的對象中的一個“點”。

在宇宙的大尺度上,引力起著重要的作用。物理學引力理論中有牛頓萬有引力和廣義相對論兩個裏程碑,分彆對應於兩種不同的宇宙圖景和宇宙學: 牛頓的宇宙模型,以及現代物理中以大爆炸學說為代錶的宇宙標準模型。

雖然牛頓理論可以當作廣義相對論在弱引力場和低速條件下的近似,但就其物理思想而言,牛頓理論有兩個根本的局限性。一是認為時間和空間是絕對的,始終保持相似和不變,與其中物質的運動狀態無關。因而,牛頓的宇宙圖景隻能是永恒的、穩定的、無限大的。二是牛頓理論中的“力”,是一種瞬時超距作用,光速是無限大,但這點與實驗事實相矛盾。牛頓理論中的萬有引力也是瞬時傳播,沒有引力場的概念,引力作用傳遞不需要時間。從牛頓引力定律則不可能預言引力波。其次,牛頓宇宙圖景需要的宇宙無限的假設,與牛頓理論之間存在著無法剋服的內在邏輯矛盾,引起不少難以解釋的佯謬。 牛頓引力理論是弱引力條件下的理論,對於強引力場和大尺度作用範圍是不適用的,很多時候,對宇宙時空的理解都涉及到無窮大和無窮小的問題。矛盾和佯謬恰恰就由此産生。

那麼,宇宙時空到底是有限還是無限的? 物質是否可以“無限”地分下去? 這些概念是否隻是無限逼近的一個理論極限? 其實,天文學、宇宙學、物理學研究的曆史中,存在很多著名的疑問和佯謬,佯謬實質上就是科學傢們提齣的疑難問題。 不斷地發現、提齣、研究、直至*終解決悖論佯謬,這就是科學研究的過程。 科學中的悖論、佯謬是科學發展的産物,預示我們的認識即將進入一個新的階段,上升到新水平。牛頓宇宙學和現代宇宙學都遵循均勻各嚮同性的宇宙學原理。

牛頓理論認為宇宙和時間空間都是靜態和無限的,時間就是放在某處的一個絕對準確、均勻無限地流逝下去的“鍾”,空間則像是一個巨大無比的有標準刻度的框架,物質分布在框架上。 這種靜態無限的傳統宇宙觀,初看起來簡單明瞭,似乎容易被人接受,但卻産生瞭不少佯謬,比如暗夜佯謬(也叫光度佯謬)、引力佯謬,以及與熱力學相關的熱寂說佯謬等。

2. 夜空為什麼黑暗

夜空為什麼是黑暗的? 這問題聽起來太幼稚瞭,像是一個學齡前小孩嚮父母提的問題。 其實不然,這是物理學中一個著名的佯謬:暗夜佯謬。

為什麼天空在白天看起來是明亮的,夜晚看起來是黑暗的? 錶麵上的道理人人都懂,不就是因為地球的自轉,使得太陽東升西落,晝夜交替而造成的嗎。當然,從物理的角度來看,大氣的作用也不能忽略。 如果沒有大氣,天空背景本來就是黑暗的,白天也一樣,太陽不過隻是黑暗背景中一個特彆明亮的光球而已,宇宙飛船中的航天員在太空中看到的景象就是如此。

因為有瞭大氣,地球上纔有瞭白天黑夜。白天,也就是當我們所在的位置對著太陽的時候,太陽光受到空氣分子和大氣塵埃的多次散射,使得我們看嚮天空中的任何一個方嚮,都會有光綫進入眼睛,所以我們感覺天空是亮的。夜晚到瞭,地球把它的“臉”轉瞭一個180度,使我們背朝太陽,我們所在的地球上的“那個點”正好躲到瞭背對太陽的地球陰影裏麵,大氣中不再有太陽的散射光芒,天空看起來是黑暗的。

我們可以用如上方式嚮孩子們解釋夜空為何黑暗。 但是,有一位叫奧伯斯的人不同意這種說法。 奧伯斯是德國天文學傢(olbers,1758—1840)年,他在1823年發錶瞭一篇文章,針對與上麵類似的解釋,奧伯斯說:

“不對,晚上雖然沒有太陽,但還有其他的恒星啊!”

某個物理係的學生則說: “大多數恒星離我們地球太遠瞭,以至於看不見它們。 因為恒星照到地球上的光度與距離平方成反比而衰減。”

然而,奧伯斯說:“看不見個彆的星球,不等於看不見它們相加閤成的效果。 所有恒星的光相加起來,也有可能被看到啊。”

的確如此,許多肉眼看不見的遙遠恒星發齣的光綫閤成後,可以達到被看見的效果。 比如說,我們肉眼可以看見仙女星係,但實際上這個星係中任何一顆恒星的亮度都沒有達到能被肉眼看見的程度。整個仙女星係能夠被看見,是其中所有恒星發齣的光綫閤成的結果。

另外,當我們抬頭仰望銀河的時候,看到的也是模模糊糊地一片的白色,那也是許多星光相加的效果,用肉眼很難將它們分辨成一顆一顆單獨的星星。

於是,這位學生錶示同意地說: “對,相加的效果可能使得星係能夠被觀測到,但仍然不夠照亮夜空……”奧伯斯: “但你忘瞭,星球數目有無限多啊!”

至此,物理係學生暫時無語,他在思考奧伯斯提及的“星球無限多”的問題。

那時候是牛頓的新物理學當道的年代,實際上布魯諾很早就大膽預言瞭宇宙無限,康德後來也提齣過空間中存在無數星係的想法,一個動態而無限的宇宙圖景,使當時初見雛形的宇宙論走嚮科學。 並且,無限宇宙的圖景是與牛頓力學的絕對時空觀念相符閤的。 比如說,牛頓第一定律認為不受外力作用、具有初速度的物體將作勻速直綫運動,而這種運動隻在無限的宇宙時空中纔能實現。此外,從牛頓的萬有引力定律,任何兩個物體間的引力與距離平方成反比,當它們相距無窮遠時引力為零,這點暗含著宇宙是無窮大、邊界條件為零的假設。

因此,學生思索一陣之後說: “無限的宇宙中星球數目的確是無限多,那又怎麼樣呢?”

奧伯斯笑瞭: “那我們就來作一個中學生都能懂的計算,算算這無窮多個星球的光傳到地球上造成的相加效果有多大……”

奧伯斯認為,如果宇宙是無窮大、各嚮同性、星體均勻分布的,就會得到夜晚的天空也應該明亮的結論。(未完)


前言/序言

  2016年2月11日,星期四,上午10點30分,是一個在物理學界值得紀念的日子,美國的激光乾涉引力波天文颱,(LaserInterferometerGravitationalwaveObservatorg,LIGO)與加州理工學院、麻省理工大學等各處的專傢們,在華盛頓召開瞭新聞發布會,嚮全世界宣布於2015年9月14日首次直接探測到瞭引力波的息【1】。公眾稱之為GW150914事件,全世界都為之振奮,天文界和物理界的專傢們更是激動不已。為什麼GW150914事件如此震動科學界? 物理學傢們對探測引力波期待已久,而這個事件中探測到的引力波就是來自宇宙深處的時空漣漪。我們說這個漣漪泛起於宇宙的極深、極遠處毫不誇張,因為它們發生於13億年前,來自於距離我們13億光年之遙的兩個“黑洞”的碰撞。

  黑洞碰撞、時空漣漪、13億年前……這些如夢幻、如詩歌一般的語言,突然轉化成2016年春天到來之前的第一聲驚雷。大概連天國裏的愛因斯坦也會止不住開懷大笑起來吧,沒想到啊,人類真的探測到瞭引力波。那是愛因斯坦在100年之前,建立瞭廣義相對論一年後的一個精彩預言!

  天地廣闊,乾坤永恒;茫茫宇宙,萬物之謎,這些對人類好奇心的永恒誘惑,又何止讓人類探尋瞭100年!

  不過,談到引力波和黑洞,倒是讓筆者迴想起瞭30多年前在美國得剋薩斯大學奧斯汀分校讀博的日子。我當年博士論文的課題是有關引力波在黑洞附近的散射問題,著名物理學傢、引力理論專傢約翰?惠勒是我的博士論文委員會成員之一。記得在當時的一次討論會上,有人提到何時能探測到引力波的問題時無人作聲,隻有惠勒笑嘻嘻、信心滿滿地說瞭一句“快瞭”。我當時隻知道推導數學公式,對探測引力波的實驗一無所知,但惠勒這句“快瞭”在腦海中卻記憶頗深,也從此關心起引力波是否真正存在以及何時能探測到的問題。

  1993年,傳來瞭兩位美國科學傢獲得諾貝爾物理學奬【2】的消息。他們便是因為研究雙星運動,即兩顆雙中子星相互圍繞著對方公轉,而間接證實瞭引力波的存在。筆者當時便立即想起瞭惠勒的話,心想:果然“快瞭”!

  2000年,聽說惠勒早年的一個學生,就是和惠勒一起閤作《引力》這本書的加州理工學院教授基普? 索恩(Kip Thorne,1940年—),幾年前啓動瞭一個叫LIGO 的項目,專為探測引力波。1999年10月的“PhysicsToday”有一篇文章是關於此項目,筆者看瞭之後,腦海裏又浮現齣“快瞭”這句話。

  2007年,在加利福尼亞州偶然碰到一個原來一起在相對論中心學習的同學,他在某天文颱做天體物理研究。談及引力波,他也說“快瞭”,因為LIGO將在一年後再次升級,升級完成後就“快瞭”。

  2014年,又一次傳來探測到引力波的消息。由於普通物體,甚至太陽係産生的引力波都難以探測,所以科學傢們便把目光轉嚮浩渺的宇宙。宇宙中存在質量巨大又非常密集的天體,如黑矮星、中子星,或許還有誇剋星等。超新星爆發、黑洞碰撞等事件將會産生強大的引力波。此外,在大爆炸初期的暴脹階段,也可能輻射強大的引力波。

  2014年有人提齣哈佛大學設在南極的BICEP2探測器探測到瞭引力波,但這種“控測到”指的並不是直接的接收,而是大爆炸初期暴脹階段發齣的“原初引力波”在微波背景輻射圖上打上的“印記”。但是,後來證實這是一次誤導,是一次由塵埃物質造成的假“印記”【3】。

  據索恩所言,至少有一半的觀測信號事實上是由星際塵埃導緻的,而是不是完全由塵埃所緻目前還不清楚。直到2016年初LIGO的發布會,纔正式宣告人類真正接收到瞭引力波。當初惠勒的這句“快瞭”,兌現起來也至少花瞭30多年,愛因斯坦就更不用說,已經整整等待100年瞭!

  探測到引力波對基礎物理學意義非凡,它再一次為廣義相對論的正確性提供瞭堅實的實驗依據。為天體物理和現代宇宙學研究,開啓瞭一扇大門,必將掀起相關領域的研究熱潮,或許導緻一場革命也說不定。

  宇宙學是最古老的學科,也是最現代的學科。從物理的觀點來解釋宇宙,稱為物理宇宙學。物理宇宙學是一門年輕科學。從遠古時代開始,人們就對茫茫宇宙充滿瞭猜測和幻想:詩人和文學傢們仰望神秘的天空,用詩歌和故事來錶達抱負、抒發情懷;哲學傢們哲思深邃、奇想不斷;科學傢們卻要探索宇宙中暗藏的秘密。盡管人類的天文觀測曆史已經有幾韆年,但是將我們這個浩瀚宏大、獨一無二的宇宙作為一個物理係統來研究,繼而形成瞭一門稱之為“宇宙學”的現代學科,卻隻是近100年左右的事情。這個推動力來自理論和實驗兩個方麵:愛因斯坦的廣義相對論和哈勃的天文觀測結果。

  近年來,隨著科學技術的進步,物理宇宙學從神話猜想發展到有瞭理論模型,至今已經發展成為一門精準的實驗科學。由於現代天文觀測手段日新月異的發展,宇宙學進入瞭它的黃金年代,理論發展似乎已經難以跟上大量觀測數據積纍的速度,各種模型和猜想不斷湧現。並且,宇宙學中近十幾年來的一係列重大發現對現有物理基礎理論也提齣瞭諸多挑戰,比如,暗物質和暗能量的研究已經成為現代物理的重要課題。

  宇宙學可以說已經有過好幾次革命:哥白尼的日心說第一次將人類的宇宙觀移到地球之外;哈勃通過大型望遠鏡確定瞭數不清的星係;而近代的物理宇宙學則讓人類開始思考和研究宇宙的起源。

  近代宇宙學到底研究些什麼?有哪些具體的重要進展? 這個領域的發展實在太快,廣大民眾可能還知之甚少。即使是在學術界,大多數人對近年來宇宙學的事件也隻是知其然,而不知其所以然,存在著很多的迷惑和誤解(特彆是對大爆炸理論)。有些人認為大爆炸是毫無證據的假說,甚至將其稱為“西方宇宙學”。然而這不是事實,科學並無東西之分,盡管我們無法直接驗證宇宙的“大爆炸”,也不能斷定它就一定是宇宙演化曆史的正確描述,但是由於航天實驗衛星得到的大量數據的支持,主流學界的大多數人已經承認和接受瞭這個理論。作為一名科學工作者,有必要科普現代宇宙學的知識,讓廣大民眾正確認識大爆炸理論,瞭解其來龍去脈,以及其中存在的疑難問題。

  中國是一個古老的文明大國,中國人自古就有談天說地、思辨宇宙哲學問題的追求和習慣。宇宙到底有多大? 宇宙長什麼樣子? 宇宙來自何處? 將來如何演變? 宇宙是否也有生有死、有開始有結束?牛頓描述的宇宙與現代的宇宙觀有何不同? 宇宙到底有限無限? 無窮大的哲學觀點和數學思想給我們的宇宙觀造成瞭哪些佯謬和悖論? 這些互相關聯的種種宇宙奧秘,無論對有智慧、有思想的知識界,還是對好奇心強、幻想聯翩的青少年,都是一種永恒的誘惑。讀完這本小書,你會對上麵提齣的問題有一些基本的認識。更為重要的是,你可能會産生許多自己的想法,對茫茫宇宙,對這個環繞在我們周圍的最大、最神秘的未知世界産生濃厚的興趣。

  讓我們藉助於引力波的陣陣漣漪,走嚮已經敞開的宇宙學大門。

  作者將用通俗易懂的語言和深入淺齣的例子,帶你輕鬆、愉快地涉足於宇宙學最前沿。作者首先從太陽係開始,在第一章中介紹瞭行星、恒星、星係等基本的天體物理知識。第二章介紹牛頓的宇宙圖景。第三章介紹無窮的概念引起的數學和物理中的佯謬,激發讀者對物理理論的哲學思考。第四章則用最少的篇幅讓讀者認識兩個相對論的基本思想。第五章的目的。是使讀者更深刻地理解2016年初探測到的引力波。作者從天文學中的距離測量談起,使讀者瞭解天文學中測量技術中的睏難。然後,介紹引力波強度的微弱,進一步將它的各種性質與電磁波相比較,使大傢認識到探測引力波的睏難和重大意義。第六章則對黑洞的基本物理性質及分類進行探討。第七章到第九章,將對現代宇宙學標準模型的基本原理、數學基礎、大爆炸理論、重要結論和疑難、暗物質和暗能量、宇宙的未來等有趣的問題略作探討。第十章簡單介紹作為標準模型補充的宇宙早期暴脹理論。

  該書的讀者定位於文理各個領域的大學本科生和研究生,對天文、數學、物理感興趣的初高中學生,以及所有愛好科學、渴求瞭解宇宙曆史及本質的廣大群眾。具有高中數學水平的讀者,便可完全讀懂書中內容。但考慮到中國學生的數學能力較強、擅長邏輯思維,書中保留瞭少量的公式和簡單推導,以便某些喜歡數學的讀者能從中獲益,能夠對物理內容得到更深刻的理解。一般讀者,則可跳過這些公式,不會影響閱讀效果。

  書中也提到當今宇宙學標準模型存在的許多疑難,啓迪人們對宇宙問題的思考。物理學的天空從來就不是晴空萬裏,20世紀初的兩朵烏雲掀起瞭經典物理的革命,從中誕生瞭相對論和量子論。如今,近代宇宙學天空中的重重疑雲和片片暗點又將帶給我們些什麼呢? 人類期待著下一個愛因斯坦,期待著宇宙學及物理學的新一輪革命。


永恒的誘惑:宇宙之謎 序言:星辰大海的低語 仰望夜空,那片深邃而無垠的黑暗,點綴著億萬顆閃爍的星辰,自古以來便牽引著人類的好奇心。它們是沉默的巨匠,以亙古不變的軌跡運行,傳遞著關於存在、關於起源、關於我們自身在浩瀚宇宙中位置的古老訊息。宇宙,這宏大而神秘的舞颱,以其無窮無盡的尺度和錯綜復雜的規律,構成瞭我們所能想象的最深刻的謎團。“永恒的誘惑:宇宙之謎”便是一次深入探索這些奧秘的旅程,一次試圖解開籠罩在宇宙麵紗之下的層層迷霧的嘗試。 本書並非一部枯燥的天文學教科書,也不是一本充斥著冷冰冰數據的科學報告。相反,它是一部充滿人文關懷、哲學思考和科學探索交織而成的史詩。我們將跟隨古老的先賢,從他們樸素的觀察和神話般的想象,一路穿越到現代物理學最前沿的理論和觀測成果。我們將體會人類智慧的火花是如何一點點點亮黑暗,如何從對日食月食的敬畏,發展到對時空麯率的理解;如何從對地心說的執著,蛻變為對日心說,再到對多維宇宙的猜想。 “永恒的誘惑”並非僅僅指代宇宙的視覺奇觀,更在於它所蘊含的、能夠觸動我們內心最深處求知欲的那股力量。這種誘惑,驅使著我們不斷提問:我們從哪裏來?宇宙的終點在哪裏?生命是否是宇宙唯一的奇跡?是否存在其他的智慧文明?這些問題,或許沒有最終的答案,但正是對這些問題的不斷追尋,塑造瞭人類文明的軌跡,也豐富瞭我們對自身存在的認知。 本書將帶領讀者穿越時空,從地球的視角,眺望遙遠的星係;從微觀的粒子世界,窺探構成萬物的基本法則。我們將一同思考愛因斯坦的相對論如何改變瞭我們對空間和時間的理解,量子力學如何顛覆瞭我們對現實的直覺,暗物質和暗能量如何揭示瞭宇宙中我們尚未觸及的巨大未知。 “永恒的誘惑:宇宙之謎”的篇幅,將力求詳盡,不僅僅是羅列科學事實,更重要的是要展現科學傢們探索宇宙過程中所經曆的艱辛、喜悅、睏惑和突破。我們將迴顧那些偉大的名字,他們的思想如何引領著我們走嚮更深的理解,他們的實驗如何驗證瞭那些看似縹緲的理論。 本書的核心,在於“誘惑”二字。它誘惑我們去仰望星空,去思考那些超越日常經驗的宏大尺度。它誘惑我們去挑戰固有的觀念,去接受那些可能顛覆我們世界觀的科學發現。它誘惑我們去擁抱未知,去享受探索過程中帶來的智識上的愉悅。 第一章:遠古的星圖與神話的低語 在文字和科學尚不發達的年代,人類便已開始瞭對星空的仰望。第一章將帶領讀者迴到人類文明的黎明,探索古埃及人如何將星辰的排列與神祇的意誌聯係起來,古巴比倫人如何通過觀察星象預測吉凶,古希臘人又如何用幾何和哲學構建齣樸素的宇宙模型。我們將看到,即便是在那個時代,人類對宇宙的秩序和規律也充滿瞭探索的渴望。那些古老的星圖,雖然粗糙,卻蘊含著早期人類對宇宙認知的萌芽。神話中的創世故事,雖然充滿瞭象徵和想象,卻也反映瞭人類對於自身來源的追問。我們會看到,早在科學齣現之前,宇宙就已經以其神秘和壯麗,深深地吸引著人類的目光。 第二章:從地心到日心:視角革命 哥白尼的日心說,是人類認識宇宙史上一次偉大的革命。第二章將詳細梳理從古希臘托勒密的地心說到哥白尼的日心說的轉變過程。我們將深入探討亞裏士多德、托勒密等人的宇宙觀,以及教會和傳統觀念是如何將地心說固化。隨後,我們將聚焦於哥白尼的勇氣和洞察力,他如何大膽地提齣瞭“太陽中心說”,以及這一理論在提齣之初所麵臨的巨大阻力。伽利略的望遠鏡觀測,開普勒的行星運動三大定律,牛頓的萬有引力定律,將是這一章的重點。我們將看到,正是這些科學傢們,通過精密的觀測和嚴謹的數學推導,一步步推翻瞭延續韆年的地心說,將人類的視角從地球中心轉移到太陽中心,極大地拓展瞭我們對太陽係的認知。這一章將強調,科學的進步往往伴隨著對權威的挑戰和對慣性思維的突破。 第三章:萬有引力與宏觀宇宙的秩序 牛頓的萬有引力定律,不僅解釋瞭天體運動的規律,更將宇宙描繪成一個由引力支配的宏大機械裝置。第三章將深入解析萬有引力定律的數學形式及其深遠的意義。我們將探討牛頓是如何通過對蘋果落地的思考,將地麵上的力和天體之間的力統一起來,從而揭示瞭宇宙萬物之間普遍存在的吸引力。本章將進一步探討牛頓的宇宙觀,以及它在當時如何解釋瞭行星的軌道、潮汐現象等。同時,我們也會簡要介紹牛頓之後,天文學傢們是如何通過觀測和計算,不斷完善對太陽係和更遙遠天體的認識,例如恒星的距離測量、星係的發現等。這一章旨在展現人類如何通過理性思維和數學工具,揭示宇宙運行的基本法則,從而構建起宏觀宇宙的秩序感。 第四章:時空的漣漪:愛因斯坦的相對論 愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論,徹底顛覆瞭牛頓的絕對時空觀,為我們打開瞭理解宇宙的新維度。第四章將以通俗易懂的方式,深入淺齣地解釋相對論的核心概念。我們將探討狹義相對論中時間膨脹、長度收縮等奇特現象,以及質能方程E=mc²的革命性意義。隨後,我們將重點解析廣義相對論,它如何將引力解釋為時空的彎麯,以及黑洞、引力波等預測的由來。本章將詳細介紹愛因斯坦的理論是如何通過一次次觀測和實驗得到驗證的,例如光綫在引力場中的彎麯、水星近日點的進動等。我們將體會到,愛因斯坦的理論不僅是科學上的飛躍,更是哲學上的深刻變革,它讓我們重新審視現實的本質。 第五章:量子世界的奇詭與概率的低語 與宏觀宇宙的有序和確定不同,微觀的量子世界卻充滿瞭不確定性和概率。第五章將帶領讀者進入量子力學的奇妙領域。我們將介紹量子力學的幾個核心概念,例如波粒二象性、量子疊加、量子糾纏等。我們會看到,在微觀尺度上,粒子不再是具有確定位置和速度的點,而是以概率波的形式存在。本章將重點闡述量子力學如何解釋原子結構、光的性質以及化學反應等現象。我們會探討那些著名的量子力學思想實驗,例如薛定諤的貓,以及它們對我們理解現實的挑戰。我們將認識到,雖然量子世界看似與我們的日常經驗相悖,但它卻是構成整個宇宙的基礎。 第六章:宇宙的起源與演化:大爆炸的圖景 “宇宙從何而來?”這是人類最古老也是最深刻的問題之一。第六章將詳細闡述當前最被廣泛接受的宇宙起源理論——大爆炸理論。我們將迴顧伽莫夫、哈勃等科學傢在此理論建立過程中的貢獻。本章將詳細介紹大爆炸理論的證據,例如宇宙微波背景輻射、宇宙膨脹以及輕元素的豐度。我們將探討大爆炸之後,宇宙如何經曆瞭從極度高溫高密的狀態,到形成基本粒子,再到原子核、原子,最終匯聚成恒星和星係的漫長演化過程。本章還將觸及宇宙的早期曆史,包括暴脹時期等關鍵階段,描繪齣一幅波瀾壯闊的宇宙演化圖景。 第七章:暗物質與暗能量:宇宙的隱藏麵 盡管我們對宇宙的瞭解日益深入,但科學傢們卻發現,我們所見的物質和能量,僅僅是宇宙的一小部分。第七章將聚焦於宇宙中最神秘的兩個組成部分:暗物質和暗能量。我們將探討科學傢們是如何通過觀測星係鏇轉速度、星係團的引力透鏡效應等現象,推斷齣暗物質的存在。隨後,我們將深入討論暗能量,它被認為是導緻宇宙加速膨脹的罪魁禍首。本章將詳細介紹目前關於暗物質和暗能量的各種理論模型,以及科學傢們正在進行的探測實驗。我們將認識到,宇宙的真相遠比我們想象的要更加復雜和令人著迷,我們對宇宙的探索,纔剛剛開始。 第八章:係外行星的發現與地外生命的猜想 人類對自身在宇宙中的獨特性充滿瞭好奇,地外生命的存在更是引人遐想。第八章將介紹係外行星的探測技術和發現曆程。我們將迴顧從早期對類地行星的猜測,到如今利用淩日法、視嚮速度法等技術發現數韆顆係外行星的重大進展。本章將詳細介紹一些具有潛力的宜居係外行星,以及它們可能存在的生命跡象。我們會探討生命在宇宙中齣現的條件,以及搜尋地外文明(SETI)的努力。我們將思考,如果宇宙中存在其他生命,它們將以何種形式存在?它們是否擁有智慧?這些猜想,雖然目前尚無定論,但卻激發著我們對宇宙的無限想象。 第九章:宇宙的終極命運與人類的未來 展望未來,宇宙將走嚮何方?第九章將探討關於宇宙終極命運的幾種主要理論。我們將討論宇宙的持續膨脹可能導緻的“大撕裂”或“熱寂”,以及如果暗能量性質發生改變,宇宙可能齣現的收縮。本章還將觸及多維宇宙、平行宇宙等前沿猜想,以及宇宙學中的一些未解之謎,例如奇點問題、宇宙常數問題等。在理解宇宙的終極命運的同時,本章也將反思人類在宇宙中的位置和意義。麵對浩瀚的宇宙和漫長的時光,人類文明將如何發展?我們將如何應對宇宙帶來的挑戰?這些思考,將引導我們更加珍惜當下,並對未來抱有更深的敬畏。 結語:永恒的誘惑,永不止息的探索 “永恒的誘惑:宇宙之謎”的旅程即將落下帷幕,但對宇宙的探索,卻永無止境。宇宙以其無窮的奧秘,不斷地吸引著人類的目光,激發著我們最深沉的好奇心。每一次的科學發現,都如同點亮宇宙黑暗的一盞燈,但同時也揭示瞭更多的未知。正是這種“誘惑”,驅動著人類不斷前行,不斷挑戰極限,不斷拓展認知的邊界。 本書希望能夠點燃讀者心中那份對宇宙的好奇,引領大傢踏上這場充滿智慧與想象的探索之旅。宇宙之謎,是人類共同的寶藏,也是我們永恒的誘惑。願這份探索的精神,能夠永遠激勵我們,去追尋那隱藏在星辰大海深處的終極真理。

用戶評價

評分

說實話,我本來對這種宏大敘事題材的書持保留態度,總擔心會是故作高深或者內容空泛。然而,這本書的錶現完全超齣瞭我的預期。作者的敘事手法非常高明,他沒有急於拋齣“標準答案”,而是像一位經驗豐富的導遊,帶著我們一步步深入迷宮。最讓我印象深刻的是其中對黑洞邊緣引力奇異性的描述,那種筆觸細膩到仿佛我能真切感受到時空扭麯帶來的那種令人窒息的壓迫感。我特彆喜歡其中穿插的那些曆史軼事,比如古代文明對星象的觀測記錄,這使得冰冷的科學理論與人類文明的演變産生瞭奇妙的共鳴。這本書的價值不僅在於知識的傳授,更在於它提供瞭一種看待世界的新視角,一種對未知保持敬畏和探索欲的勇氣。我已經嚮我所有的科學愛好者朋友們大力推薦瞭。

評分

這本書的語言風格非常獨特,它不像傳統教科書那樣闆著臉孔,反而帶有一種近乎浪漫主義的詩意。我買這本書主要是想放鬆一下緊張的工作之餘,尋找一些精神上的慰藉。它確實做到瞭這一點,特彆是作者描述宇宙浩瀚時所流露齣的那種謙卑和敬畏之心,極大地撫慰瞭我日常生活中積攢的煩躁感。閱讀過程中,我體會到一種久違的、與天地精神往來的感覺。它沒有給我帶來任何壓力,反而像是一位睿智的長者,在我耳邊低語著宇宙中最古老、最深沉的秘密。這本書適閤所有在喧囂中迷失瞭方嚮,需要重新連接到更宏大敘事中的靈魂。它的文字,如同夜空中最亮的星,指引著我內心的方嚮。

評分

我通常閱讀節奏比較快,但讀到這本書時,我不得不放慢腳步,甚至會時不時地停下來,去查閱一些背景資料來加深理解。這對我來說是非常難得的體驗,因為一本好書應該有“重量”,能讓你沉浸其中,無法急於求成。這本書的魅力在於它對“為什麼”的執著探求,而不是僅僅滿足於“是什麼”。它探討的問題非常深遠,涉及的領域也極其廣闊,從量子糾纏到宇宙大爆炸後的瞬間,作者遊刃有餘,毫不拖泥帶水。我尤其欣賞其結構上的巧妙布局,每一章的收尾都像是留下瞭一個引人入勝的鈎子,讓你迫不及待地想翻到下一頁,去追尋那個尚未揭曉的奧秘。

評分

這本書的封麵設計簡直是藝術品,那種深邃的藍色調和點綴其間的星雲圖案,瞬間就抓住瞭我的眼球。我是一個對宇宙和未解之謎抱有無限好奇心的人,所以當我在書店裏看到它時,幾乎是立刻決定要帶它迴傢的。我尤其欣賞作者在文字排版上下的功夫,每一章的開頭都有一段引人深思的名言警句,像是為接下來的探索之旅拉開瞭序幕。閱讀體驗非常流暢,文字功底深厚,沒有那種晦澀難懂的術語堆砌,而是用非常生動、富有畫麵感的語言,將復雜的概念娓娓道來。雖然我還沒完全讀完,但前幾章關於時間悖論的探討已經讓我徹夜難眠,它迫使我重新審視我們習以為常的“綫性”世界觀。這種能夠引發深度思考的書,纔是真正的好書。我期待著接下來的篇章能繼續給我帶來這樣的震撼。

評分

這本書的裝幀質量實在令人贊嘆,拿在手裏沉甸甸的,能感受到製作方的用心。我通常更偏愛那種側重於具體實驗或最新發現的科普讀物,但這次的閱讀體驗卻讓我體驗到瞭彆樣的樂趣。它更像是一場哲學思辨與天體物理學的完美融閤。我特彆喜歡作者在探討暗物質部分時所采用的類比,雖然是麵對如此抽象的概念,但他總能找到日常生活中能與之對應的意象,極大地降低瞭讀者的理解門檻。而且,這本書的配圖選擇極其考究,那些高分辨率的星雲照片,配上作者精煉的文字說明,簡直是視覺和智力的雙重享受。它不僅僅是科普,更像是一種對人類認知邊界的溫柔挑釁,讓人忍不住想去挑戰自己知識儲備的極限。

評分

書很不錯哈 是為書屋添置的

評分

印刷精美,物流給力,包裝完好!

評分

還不錯,科普作品中比較有意思的書。

評分

質量好,內容豐富,印刷清晰。。

評分

有意義的書

評分

春之緣 綠植盆栽綠蘿發財樹虎皮蘭幸福樹辦公室綠植園藝室內桌麵 文竹

評分

剛看完,講得不錯,這本書比其他類似科普書有深度。

評分

宇宙是我們永遠是要探索,感知的世界

評分

還沒怎麼看,應該是不錯的吧

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