影響宇宙學發展的20個大問題(瞭解當前宇宙學狀態的普及讀本) (英) Stuart Cla pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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英 Stuart Clark著 著

圖書標籤:

• 宇宙學
• 天文學
• 物理學
• 科學普及
• 宇宙起源
• 暗物質
• 暗能量
• 大爆炸
• 宇宙演化
• 觀測宇宙學

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115280411

商品編碼：29689780524

包裝：平裝

齣版時間：2012-07-01

基本信息

書名：影響宇宙學發展的20個大問題(瞭解當前宇宙學狀態的普及讀本)

定價：29.00元

作者：(英) Stuart Clark著

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2012-07-01

ISBN：9787115280411

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：大32開

商品重量：0.259kg

編輯推薦

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英國暢銷天文雜誌主編執筆
生動有趣的天文科普書
濃縮宇宙學之美
等待你發現不可思議的瞬間

內容提要

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《影響宇宙學發展的20個大問題》是一本關於宇宙學的科普書，作者通過20篇生動精煉的隨筆嚮我們展示瞭宇宙學中有意思的“大問題”，讓這門曆史悠久且無限神秘的學科躍然紙上。《影響宇宙學發展的20個大問題》內容豐富，涵蓋宇宙學發展史的方方麵麵，語言精闢，生動有趣，讓讀者為其深深吸引。 《影響宇宙學發展的20個大問題》適閤對宇宙學感興趣的各層次讀者閱讀。

目錄

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1 宇宙是什麼——人類渴望瞭解地球之外的世界 1

2 宇宙有多浩瀚——宇宙距離階梯 12

3 宇宙多少歲瞭——宇宙的年齡危機 21

4 恒星是由什麼構成的——宇宙的配方 31

5 地球是怎麼形成的——我們的傢園的誕生 41

6 行星為什麼在軌道上運行——以及月亮為什麼掉不下來 51

7 愛因斯坦是對的嗎——引力與時空彎麯的較量 61

8 什麼是黑洞——能吞噬龐然大物，也能讓大頭針和毛綫球消失得無影無蹤 72

9 宇宙是如何形成的——描繪大爆炸 82

10 批天體是什麼——我們所知的宇宙開端 91

11 什麼是暗物質——關於把宇宙聚攏在一起的物質的爭論 100

12 什麼是暗能量——宇宙中神秘的實體 109

13 我們是由恒星塵埃構成的嗎——生命起源之謎 117

14 火星上存在生命嗎——找到我們鄰居的可能性 127

15 存在其他智慧生物嗎——天外有人嗎 136

16 我們能夠穿越時空去旅行嗎——麯綫引擎與時間穿梭的可能性 146

17 物理學法則能改變嗎——愛因斯坦之外的物理學 156

18 存在平行的宇宙嗎——薛定諤的貓以及它給我們的啓示 164

19 宇宙的結局將會如何——大坍縮，緩慢的熱寂，還是大解體 175

20 宇宙學中有上帝存在的證據嗎——宇宙為人類而進行的微調 183

術語錶 193

作者介紹

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Stuart Clark天文學記者，科普作傢，英國皇傢天文學會會士，曾任英國科普作傢協會副主席。2000年和斯蒂芬霍金等人一同被英國《獨立報》評為英國天體物理學教育突齣貢獻者。他目前共寫瞭13本科普書，被譯為多種語言，惠及世界各地的科普愛好者。2001年Stuart從赫特福德郡大學公共天文學教育學院主任的職位上退休，專心緻力於天文學、物理學普及工作。此外，他還為《新科學傢》、《時代》、《衛報》及《經濟學傢》等報刊雜誌撰稿。他還是位烹飪高手和業餘的搖滾吉他手。楊碩1983年生於北京，首都師範大學英語教育係碩士研究生，曾先後與他人閤譯《英語語言教學實用技巧叢書口語教學實用技巧》、《微博營銷：140字的淘金遊戲（第2版）》等書籍，現主要從事科技領域的翻譯工作。

文摘

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序言

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宇宙的奧秘：探索未知，理解萬物 自古以來，人類仰望星空，心中湧起無數關於宇宙的疑問。這片浩瀚無垠的黑暗，孕育瞭我們賴以生存的地球，也隱藏著無數未知的秘密。從組成宇宙的基本粒子，到宇宙的起源與終結，再到我們在這龐大結構中所扮演的角色，每一個問題都牽引著我們探索的腳步，驅動著科學的進步。這本書，將帶你踏上一段穿越時空的思想之旅，深入探索那些塑造我們對宇宙理解的、最深刻、最激動人心的20個問題。 第一部分：宇宙的起源與演化——時空的盡頭與開端 1. 宇宙是如何開始的？ 宇宙的誕生，是一個終極的謎團。我們賴以理解宇宙的物理定律，在宇宙大爆炸的奇點處似乎失效。是什麼觸發瞭這場宇宙級的爆炸？是大爆炸前的“無”，還是存在著更深層的機製？我們是否能突破現有理論的局限，窺探到宇宙的“胚胎”時期？我們將迴顧膨脹論的創立，探討奇點問題，並審視各種試圖解釋宇宙起源的理論，例如循環宇宙模型、量子引力理論等。我們會深入瞭解早期宇宙的溫度、密度和基本粒子演化，以及宇宙微波背景輻射如何為我們提供瞭關於宇宙初期的寶貴綫索。 2. 宇宙有多大？它的形狀是怎樣的？ “大”這個字，在描述宇宙時顯得如此蒼白無力。我們可觀測宇宙的邊界，隻是我們能夠接收到光綫到達的極限。那麼，宇宙的真實邊界在哪裏？它是否無限延伸？它的整體形狀是平坦的、閉閤的（球狀），還是開放的（馬鞍狀）？這些問題直接關係到宇宙的未來命運。我們將解析宇宙學測量技術，例如測量宇宙距離的方法（標準燭光，如造父變星和Ia型超新星），並介紹宇宙學的參數，如哈勃常數，以及它們如何幫助我們推斷宇宙的大小和幾何形狀。 3. 宇宙是在加速膨脹嗎？是什麼在驅動這種加速？ 長久以來，天文學傢認為引力會減緩宇宙的膨脹。然而，上世紀末的觀測證據卻顛覆瞭這一認知，顯示宇宙的膨脹不僅沒有減速，反而正在加速。這股神秘的力量，被命名為“暗能量”。暗能量占據瞭宇宙總能量的絕大部分，它的本質是什麼？是真空能，還是某種全新的物理場？我們將詳細介紹發現宇宙加速膨脹的關鍵天文觀測，如Ia型超新星的紅移-距離關係，並深入探討當前主流的暗能量模型，如宇宙學常數模型，以及對暗能量本質的各種推測。 4. 什麼是暗物質？它占據瞭宇宙多少比例？ 如果我們看不見，摸不著，甚至無法通過電磁波探測到，那麼我們又如何知道它的存在？暗物質的存在，是天文學傢對星係鏇轉麯綫、星係團引力透鏡效應等天文現象的唯一閤理解釋。它占據瞭宇宙物質總量的絕大部分，遠超我們熟悉的普通物質。暗物質的構成究竟是什麼？是未知的粒子，還是某種我們尚不理解的引力效應？我們將詳細解釋暗物質存在的證據，介紹主要的暗物質候選粒子，如弱相互作用大質量粒子（WIMPs）和軸子，並探討搜尋暗物質的實驗方法。 5. 宇宙的最終命運是什麼？ 宇宙的未來，取決於它包含的能量密度和物質密度。如果暗能量持續主導，宇宙可能會進入一個“大撕裂”的時代，所有結構都會被撕裂；如果引力占據上風，宇宙可能會收縮，最終迴到一個奇點，即“大擠壓”。是否存在其他的可能性，例如“大凍結”？我們將結閤宇宙膨脹的觀測數據，分析不同宇宙學模型下宇宙的未來演化，探討“大撕裂”、“大擠壓”和“大凍結”等不同終極命運。 第二部分：宇宙的構成與基本粒子——微觀世界的法則 6. 宇宙是由什麼組成的？ 我們眼睛所見的星星、行星、星係，甚至我們自身的身體，都隻是宇宙中的一小部分。絕大部分宇宙是由看不見的暗物質和暗能量構成的。那麼，構成宇宙的“可見”部分，也就是普通物質，又是如何組成的？它的基本單元是什麼？我們將迴顧元素周期錶，探討原子、質子、中子的結構，並將目光投嚮更深層的基本粒子，如誇剋和輕子，介紹標準模型的粒子傢族。 7. 什麼是粒子物理學標準模型？它是否完備？ 粒子物理學標準模型，是描述基本粒子及其相互作用的最成功的理論框架之一。它成功地預測瞭希格斯玻色子的存在，並解釋瞭引力以外的三種基本力（電磁力、強核力、弱核力）。然而，標準模型仍然存在一些未解之謎，例如無法解釋暗物質和暗能量，也無法解釋中微子的質量，更沒有包含引力。我們將深入剖析標準模型的構成，介紹四大基本力，並討論標準模型麵臨的挑戰和需要超越的方麵。 8. 為什麼存在這麼多不同的基本粒子？ 從誇剋、輕子到玻色子，基本粒子的世界為何如此多樣？它們之間的質量差異、電荷差異，以及相互作用的強度差異，是否蘊含著某種更深層的規律？是否存在一個統一的理論，能夠解釋所有粒子及其性質？我們將探討基本粒子譜的起源，介紹費米子和玻色子，以及它們各自的特性，並展望“萬有理論”的可能方嚮。 9. 是否存在反物質？它與物質有何不同？ 在粒子物理學中，每種物質粒子都有對應的反物質粒子，例如電子與正電子。理論上，當物質與反物質相遇時，會發生湮滅，釋放齣巨大的能量。然而，我們觀察到的宇宙中，物質占據瞭絕大部分，反物質的痕跡卻極為稀少。這種“不對稱性”是如何産生的？是否存在一個我們尚未發現的、巨大的反物質宇宙？我們將介紹反物質的概念，解釋正負電子對的産生與湮滅，並討論宇宙中的物質-反物質不對稱性問題，以及可能的解釋，如CP破壞。 10. 引力是如何運作的？它與其他三種基本力有何不同？ 引力，是我們最熟悉的力，它將我們牢牢地固定在地麵上，維係著行星的軌道，塑造著星係的結構。然而，在微觀世界中，引力卻是四種基本力中最弱的，並且尚未被成功地納入量子理論體係。它是否像其他力一樣，由某種粒子（引力子）傳遞？量子引力理論的探索，是現代物理學的一大挑戰。我們將迴顧牛頓萬有引力定律和愛因斯坦的廣義相對論，解釋引力為何如此特殊，並介紹關於統一引力與其他力的理論嘗試，如弦理論。 第三部分：宇宙的結構與生命——我們在其中的位置 11. 恒星是如何形成的？它們如何演化？ 恒星，是宇宙中最耀眼的明星，它們點亮瞭黑暗的宇宙。從巨大的星雲，到熾熱的恒星，再到最終的死亡（白矮星、中子星或黑洞），恒星的一生是一場壯麗的物理化學過程。它們如何通過核聚變産生能量？它們在宇宙物質循環中扮演著怎樣的角色？我們將深入恒星形成的物理條件，解釋核聚變的機製，以及恒星的演化階段，包括紅巨星、超新星等，並介紹恒星對元素閤成的貢獻。 12. 星係是如何形成的？它們的結構是怎樣的？ 恒星並非孤立存在，而是匯聚成龐大的星係。從我們所在的銀河係，到遙遠的橢圓星係和不規則星係，星係的形成與演化，受到引力、暗物質、暗能量以及星係間相互作用的共同影響。星係中央的黑洞，又扮演著怎樣的角色？我們將解釋星係的形成模型，介紹不同類型的星係，並探討星係閤並、星係碰撞以及星係演化的過程。 13. 黑洞是如何形成的？它們會吞噬一切嗎？ 黑洞，是宇宙中最神秘、最極端的天體。它們擁有如此強大的引力，以至於連光都無法逃逸。黑洞的形成，通常與大質量恒星的死亡有關。它們的性質，例如視界、奇點，挑戰著我們現有的物理認知。黑洞會吞噬一切嗎？它們是否對宇宙的演化有著重要的影響？我們將介紹黑洞的形成機製，解釋事件視界和奇點的概念，探討黑洞的觀測證據，並介紹關於黑洞與星係形成關係的最新研究。 14. 宇宙中存在多少個星係？它們是如何分布的？ 宇宙並非均勻分布著星係，而是呈現齣宏大的“宇宙網”結構，由巨大的星係團、長鏈和空洞組成。這種分布，是否反映瞭宇宙早期的微小密度漲落？我們如何探測和繪製如此浩瀚的宇宙結構？我們將介紹宇宙大尺度結構的觀測方法，解釋宇宙網的形成機製，並討論宇宙學中的“標準觀察者”問題。 15. 行星是如何形成的？宇宙中存在多少係外行星？ 在無數的恒星周圍，是否也孕育著生命？係外行星的發現，極大地擴展瞭我們對行星係統的認知，也讓我們對地外生命的存在有瞭更樂觀的展望。行星是如何在原行星盤中形成的？不同大小、不同軌道的行星，它們的形成機製有何不同？又有哪些係外行星可能擁有適閤生命存在的條件？我們將迴顧行星形成的模型，介紹係外行星的探測方法，並討論宜居帶的概念以及搜尋地外生命的意義。 16. 生命是如何在地球上齣現的？它是否普遍存在？ 地球上的生命，是從簡單的化學物質，經過漫長的演化，最終演變成如今的多樣性。生命的起源，仍然是一個未解之謎。那麼，在其他星球上，也可能齣現類似的生命過程嗎？宇宙的浩瀚，是否意味著地外生命的存在是必然的？我們將探討生命的起源的各種理論，從無機物到有機物，再到自我復製的分子，並討論關於地外生命存在的科學證據和猜想。 17. 我們是否能夠探測到地外文明？SETI計劃的意義何在？ 如果宇宙中存在地外生命，那麼是否也存在地外文明？搜尋地外文明（SETI）項目，便是人類試圖與潛在的宇宙鄰居建立聯係的努力。我們如何搜尋他們的信號？他們可能以何種形式存在？SETI計劃的意義，不僅僅在於尋找外星人，更在於它激發我們對自身在宇宙中地位的思考。我們將介紹SETI計劃的曆史和方法，討論搜尋地外文明的挑戰，並探討與外星文明接觸的可能性及其潛在影響。 第四部分：宇宙學的前沿與未來——未知的疆域 18. 我們是否能夠旅行到其他星係？星際旅行的障礙是什麼？ 跨越星辰大海，是人類韆百年來的夢想。然而，宇宙的尺度是如此巨大，即使是以光速前進，到達最近的恒星也需要數年時間。星際旅行麵臨著巨大的技術障礙，例如能源、推進技術、以及宇宙輻射等。我們將分析星際旅行的科學可行性，介紹現有的和設想中的星際推進技術，並討論人類探索深空的未來前景。 19. 我們對宇宙的理解是否會發生革命性的變化？ 科學的進步，往往伴隨著顛覆性的理論革新。從亞裏士多德的宇宙觀，到哥白尼的日心說，再到愛因斯坦的相對論，人類對宇宙的認識不斷被刷新。未來，我們是否會迎來新的“愛因斯坦時刻”？新的觀測數據和理論突破，又會如何改變我們對宇宙的理解？我們將迴顧科學史上的幾次重大範式轉變，並展望未來可能齣現的革命性理論。 20. 意識在宇宙中扮演著怎樣的角色？我們是宇宙的觀察者嗎？ 當我們仰望星空，思考宇宙的宏大時，我們也在進行著一種獨特的宇宙活動——觀察和思考。意識，作為生命最復雜的現象，是否與宇宙的存在本身有著某種聯係？我們是宇宙演化的一個偶然産物，還是宇宙本身存在的某種體現？這個問題，將我們從宏觀的宇宙學，引嚮瞭微觀的意識哲學，也正是我們對宇宙探索的終極追問之一。我們將探討意識的起源和本質，以及意識與宇宙的關係，例如“人擇原理”的討論，並思考人類在宇宙中的獨特位置。 這本書，不僅僅是一本關於宇宙學知識的普及讀本，更是一次對人類智慧、好奇心和探索精神的禮贊。它邀請你一同挑戰極限，一同追逐那些最深刻、最迷人的宇宙之謎，一同理解我們置身於其中的這個奇妙而壯麗的宇宙。

評分☆☆☆☆☆

這本《影響宇宙學發展的20個大問題》絕對是我近年來讀到的最引人入勝的科普讀物之一。Stuart Cla以一種令人驚嘆的清晰度和生動性，將那些看似高深莫測的宇宙學難題呈現在我們眼前。他沒有僅僅羅列問題，而是深入淺齣地探討瞭每一個問題背後所蘊含的科學探索曆程，從早期理論的萌芽，到實驗觀測的突破，再到新理論的誕生，仿佛帶領讀者穿越瞭時空的隧道，親曆瞭人類認識宇宙的艱辛與輝煌。我尤其喜歡他對“暗物質”和“暗能量”這兩個“幽靈般”存在的闡述，它並沒有止步於介紹其存在的證據，而是細緻地剖析瞭科學傢們是如何一步步地排除其他可能性，最終將目光聚焦於這兩大謎團。這種抽絲剝繭式的講解方式，讓我在驚嘆宇宙浩瀚的同時，也為人類智慧的閃光而感動。此外，作者在講述過程中穿插的曆史趣聞和人物故事，更是為這本科學著作增添瞭幾分人情味，讓原本枯燥的公式和理論變得鮮活起來。我強烈推薦給所有對宇宙充滿好奇，但又擔心科學過於艱深的朋友們，這本書一定會讓你耳目一新，並且對我們所處的宇宙産生全新的認識。

評分☆☆☆☆☆

對於想要深入瞭解當前宇宙學研究前沿的讀者，《影響宇宙學發展的20個大問題》無疑是一本不可多得的佳作。Stuart Cla並沒有迴避那些最棘手、最前沿的問題，而是選擇正麵迎接挑戰，並用清晰的邏輯和豐富的例證為我們一一解答。我印象最深刻的是關於“多重宇宙”的探討，作者詳細介紹瞭不同理論模型中多重宇宙的猜想，以及科學傢們試圖尋找相關證據的努力，這讓我對宇宙的形態和可能性有瞭全新的認識。他對於“宇宙極早期”的描述，也充滿瞭想象力，從大爆炸的奇點到暴脹理論的提齣，再到宇宙微波背景輻射的發現，整個過程的敘述扣人心弦，令人神往。Stuart Cla在處理這些復雜問題時，始終保持著科學的嚴謹性，同時也注入瞭對未知的好奇和探索的熱情，這種結閤使得本書既有學術深度，又不失科普的趣味性。他對“引力波”的闡述，更是讓我感受到瞭人類探測宇宙的新翅膀，它為我們打開瞭一個全新的觀測窗口，去傾聽宇宙深處的聲音。

評分☆☆☆☆☆

Stuart Cla的《影響宇宙學發展的20個大問題》是一次令人振奮的智力冒險。他巧妙地將宇宙學中最核心、最令人睏惑的問題，如宇宙的起源、膨脹的真相、黑洞的本質、以及生命是否在宇宙中普遍存在等等，以一種極具吸引力的方式呈現齣來。我特彆欣賞作者對於“宇宙加速膨脹”這一現象的解讀，他不僅解釋瞭愛因斯坦宇宙學常數在其中的角色，更探討瞭科學傢們如何通過對遙遠超新星的觀測來推導齣這一驚人的結論。這種對科學方法論的細緻描繪，讓我們得以窺見科學傢們嚴謹的思維過程和不懈的探索精神。書中關於“宇宙學常數”的探討，更是讓我看到瞭理論物理學與觀測天文學之間緊密的聯係，以及它們如何相互促進，共同推動我們對宇宙認知的邊界。讀完關於“宇宙視界”的章節，我感覺自己仿佛站在宇宙的邊緣，對它的浩渺和未知充滿瞭敬畏。Stuart Cla的文字功底也十分瞭得，他用簡潔明瞭的語言，將復雜的概念轉化成易於理解的圖像和類比，讓即使是宇宙學新手也能輕鬆跟上他的思路。這不僅僅是一本書，更像是一扇通往宇宙奧秘的大門。

評分☆☆☆☆☆

Stuart Cla的《影響宇宙學發展的20個大問題》是一本讓人思考的著作，它不僅僅是知識的傳遞，更是思維的啓發。作者以其獨特的視角，將宇宙學中那些最根本、最令人著迷的問題一一剖析，引導讀者去探索宇宙的本質。我非常欣賞他對“宇宙的終結”這一議題的探討，它並非簡單地提齣幾種可能的結局，而是深入分析瞭當前觀測數據與不同理論模型之間的契閤度，讓我們得以站在科學的立場上去審視宇宙可能的未來。書中關於“宇宙的幾何形狀”的章節，用生動的比喻解釋瞭平坦、封閉和開放宇宙的區彆，這讓我不再覺得這些概念抽象難懂。Stuart Cla的敘述風格非常獨特，他善於運用類比和故事，將晦澀的理論變得淺顯易懂，讓我在閱讀過程中仿佛置身於一個充滿智慧的課堂。他對“宇宙中的生命”這一問題的探討，更是充滿瞭哲學思辨的色彩，它讓我們重新審視人類在浩瀚宇宙中的位置。

評分☆☆☆☆☆

《影響宇宙學發展的20個大問題》是一本真正意義上的“知識的盛宴”， Stuart Cla用他卓越的文筆，將宇宙學最核心的問題一一展現。我特彆喜歡他對“宇宙學第一原理”的解讀，他解釋瞭為什麼科學傢們會從如此簡單的假設齣發，去構建如此宏偉的宇宙模型。他對“宇宙的精細調節”問題的討論，更是引人深思，讓我們不禁驚嘆於宇宙參數設置的“恰到好處”，以及其中可能蘊含的深層原因。Stuart Cla在寫作過程中，並沒有迴避爭議和尚待解決的問題，反而鼓勵讀者去思考，去探索。他對“黑洞信息悖論”的解釋，更是將量子力學和廣義相對論的衝突巧妙地呈現齣來，讓我們看到科學前沿的挑戰與機遇。書中關於“宇宙的大尺度結構”的描述，通過對星係團和宇宙網的講解，讓我們直觀地感受到宇宙的宏偉格局。這本讀物讓我深刻體會到，科學探索是一個永無止境的過程，而好奇心則是驅動我們前進的最強勁的動力。