人類對宇宙的想象始于神話而不限于神話。如今,廣義相對論和大量的天文觀測資料,已經(jīng)構(gòu)成現(xiàn)代宇宙學(xué)理論及實(shí)驗(yàn)的牢固基石。特別是根據(jù)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展出來并先后發(fā)射運(yùn)行的天文探測衛(wèi)星:COBE、WMAP、普朗克衛(wèi)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(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是“一千河”的境界,而是已經(jīng)有了上千億個“河外星系”供我們觀測研究。中國這方面的發(fā)展也指日可待,2015年底,中國成功地發(fā)射了一顆暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”,便是一個例證。那么,如此浩瀚的茫茫宇宙,遵循怎樣的運(yùn)動規(guī)律?宇宙如何隨時間演化?宇宙之未來與人類有何關(guān)系?本書之目的便是以通俗的語言,向大眾介紹現(xiàn)代高科技探測手段背后的科學(xué)知識,為讀者解讀若干“宇宙之謎”。 從太陽系開始,在第一章中介紹了行星、恒星、星系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(shù)學(xué)和物理中的佯謬,激發(fā)讀者對物理理論的哲學(xué)思考。第四章則用最少的篇幅讓讀者認(rèn)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(xué)中的距離測量談起,使讀者了解天文學(xué)中測量技術(shù)之困難,然后,介紹引力波強(qiáng)度之微弱,進(jìn)一步將它的各種性質(zhì)與電磁波相比較,使大家認(rèn)識到探測引力波的困難和重大意義。第六章則對黑洞的基本物理性質(zhì)及分類進(jìn)行探討。第七章到第九章,將對現(xiàn)代宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的基本原理、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、大爆炸理論、重要結(jié)論和疑難、暗物質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)模型補(bǔ)充的宇宙早期暴脹理論。 作者簡介 張?zhí)烊,美國理論物理博士,科普作家。研究課題包括廣義相對論、黑洞輻射、費(fèi)曼路徑積分、飛秒激光、激光探測晶體性質(zhì)、高頻及微波通訊、EDA集成電路軟件等。發(fā)表專業(yè)論文三十余篇。出版了一系列科普著作,其文風(fēng)深入淺出,趣味盎然,亦保持科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性,深得讀者喜愛。代表書籍有:《蝴蝶效應(yīng)之謎:走近分形與混沌》《世紀(jì)幽靈:走近量子糾纏》《上帝如何設(shè)計(jì)世界:愛因斯坦的困惑》《愛因斯坦與萬物之理:統(tǒng)一路上人和事》等。
目錄: 引言 宇宙深處泛漣漪———從引力波談宇宙學(xué)/ / 1 Chapter 1 去宇宙逍遙/ / 8 1. 從地球出發(fā)/ / 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. 河外星系知多少/ / 43 Chapter 2 牛頓的宇宙/ / 50 1. 永恒而穩(wěn)定的宇宙圖景/ / 51 2. 夜空為什么黑暗/ / 54 3. 引力佯繆/ / 61 4. 熱寂說佯謬/ / 64 Chapter 3 有關(guān)無限的數(shù)學(xué)悖論/ / 68 1. 悖論、佯謬知多少? / / 69 2. 芝諾帶你走向無窮小/ / 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(xué)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和應(yīng)用/ / 101 5. 不同的內(nèi)蘊(yùn)幾何/ / 104 Chapter 5 探測引力波/ / 107 1. 宇宙學(xué)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. 引力波速度為何等于光速/ / 123 5. 韋伯——探測引力波的先驅(qū)/ / 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,浩瀚星海任遨游/ / 157 2. 光——探索宇宙的利器/ / 163 3. 膨脹的宇宙/ / 171 4. 超光速的困惑/ / 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(jiān)持/ / 201 4. 微觀世界的秘密/ / 204 5. 從夸克到宇宙/ / 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(tuán)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,暗物詭異不露面/ / 263 6. 宇宙常數(shù)解疑難,捕風(fēng)捉影論真空/ / 268 Chapter 10 暴脹的宇宙/ / 274 1. 超級暴脹補(bǔ)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(xiàn)/ / 288
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