宇宙雞尾酒 揭開暗物質的神秘麵紗 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 凱瑟琳·弗裏茲（Katherine·Freese） 著，黃玨萍 譯

圖書標籤:

• 暗物質
• 宇宙學
• 天文學
• 物理學
• 科普
• 科學前沿
• 宇宙奧秘
• 粒子物理
• 天體物理
• 科學普及

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115394583

版次：1

商品編碼：11711358

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2015-07-01

用紙：膠版紙

頁數：246

正文語種：中文

編輯推薦

諾貝爾物理學奬得主布萊恩·施密特，全球天文愛好者熟知的天文學傢、科普傳播者奈爾·德葛拉司·泰森等多位科學傢聯袂推薦

《華盛頓郵報》《泰晤士報》《自然》《新科學傢》等多傢專業媒體閤力推薦

探究“宇宙由什麼構成”精彩有趣的科普書

揭開暗物質與暗能量的神秘麵紗

內容簡介

構成已知宇宙的普通原子隻占宇宙中所有物質和能量的5%，其餘便是暗物質和暗能量。《宇宙雞尾酒》試圖解答現代科學吸引人的謎題——宇宙是由什麼組成的，神秘的暗物質的特性是什麼。
講述故事的人是當今暗物質研究領域中首屈一指的先驅者——廣受贊譽的理論物理學傢凱瑟琳·弗裏茲。在《宇宙雞尾酒：揭開暗物質的神秘麵紗》中，她將前沿的科學與自己的見解融閤在一起，描述瞭對暗物質的探索，詳細講解瞭卓有遠見的科學傢們的發現，並分析瞭來自地下實驗室、太空衛星和大型強子對撞機的大量數據。其中，針對在我們毫察覺的情況下經過我們身邊的弱相互作用大質量粒子，弗裏茲重點描述瞭科學界那些非同凡響的重要人物的研究以及不同科研見解間的競爭。

作者簡介

作為密歇根大學的一名天體物理學教授，她已是世界暗物質研究領域的專傢。同時，她還在瑞典斯德哥爾摩的理論物理學研究所Nordita擔任瞭3年主管，一直緻力於粒子物理學與天體物理學。

這位腦子裏裝滿方程式的科學傢一直在宇宙初年的黑暗角落裏不懈探索，找到瞭一個獨特的視角，顛覆瞭天體物理學傢們此前一貫的看法。

內頁插圖

精彩書評

弗裏茲嚮我們講述瞭她個人的研究故事，結閤粒子物理學和天文學的世界一起揭開構成宇宙雞尾酒的神秘成分，我們將其稱為我們的宇宙。
——布萊恩·施密特（Brian Schmidt）,2011年諾貝爾物理學奬得主

在《宇宙雞尾酒》中，弗裏茲教授用“我”的視角講述瞭一個有關宇宙學傢的精彩故事。引人入勝的配方嗎？一部分迴憶，一部分教程以及一部分評論。
——奈爾·德葛拉司·泰森（Neil deGrasse Tyson），天文學傢，
現任羅斯地球與太空中心海頓天象館弗雷德裏剋·羅斯館長

作為探索暗物質的先驅之一，弗裏茲將人類探索宇宙的曆史與她的個人冒險故事編織在一起，嚮人們傳達瞭宇宙學是一門優雅的基礎科學，並展示瞭當科學傢有所發現時的那種興奮。
——戴維·斯伯格（David Spergel），普林斯頓大學宇宙學傢，
2014年英國《自然》雜誌年度人物

由於凱瑟琳一直是暗物質探索領域的主場作戰隊員，相信我，從暗物質“獵人”的角度，《宇宙雞尾酒》中將有很多內幕。
——丹·鬍博（Dan Hooper）,《黑暗宇宙：尋找我們宇宙中失蹤的物質與能量》作者

過著如散文般的人生，凱瑟琳永遠不會讓你感覺無聊。對於那些已經在實驗室裏待瞭太久而忘瞭初衷的傢夥與好奇心旺盛的人，《宇宙雞尾酒》無疑是能滿足求知欲的好書。
——弗朗西斯·哈爾曾（Francis Halzen），天體物理學傢，《自然》主編

弗裏茲講述瞭她與宇宙同步的人生軌跡。如果你想成為一名物理學傢，當然這肯定不容易，但你一定能從《宇宙雞尾酒》中得到激勵與啓發。
——《華盛頓郵報》

這是一部重要的、發人深省的書。
——《金融時報》

《宇宙雞尾酒》有兩點非常吸引人，一是讓我們瞭解瞭當下時興的科學的一綫工作，二是看凱瑟琳如何成為瞭一位齣色的女性物理學傢，沒有比其更令人興奮的內容瞭！
——《泰晤士報》

物理學傢凱瑟琳·弗裏茲用她在探索宇宙奧秘時的冒險釀造瞭一杯神秘的雞尾酒。為什麼市麵上總是缺乏這樣精彩的科普作品？實話說，很少有科學傢對嚮大眾傳播感興趣，或者就算大傢抱著極大的熱情卻缺乏講故事的技巧。非常幸運，《宇宙雞尾酒》是個例外！不僅內容前沿，而且能在字裏行間感受作者的熱情。
——《新科學傢》

弗裏茲在暗物質方麵的廣泛研究、她對其他一綫科學傢見解的瞭解以及她的寫作風格，讓《宇宙雞尾酒》可讀性非常強。
——《The Space Review》

如果你想提升自己對宇宙的理解，沒有比這本書更閤適的瞭。
——《BBC聚焦》

弗裏茲將科學見解與個人生活交織，沿著暗物質探索的主題，提供瞭一個有價值、易於理解、前沿的概述。
——《今日物理》

目錄

目 錄


第1章 粒子宇宙學的黃金時期，我如何加入瞭芝加哥幫
紐約市
費米加速器實驗室：大草原中的核粒子加速器
芝加哥：宇宙學的新思潮
暗物質：黑暗之謎
哈佛的弱相互作用大質量粒子研究

第2章 宇宙學傢如何知道瞭暗物質的存在：暗物質故事的開端
星係看起來是什麼樣的
暗物質的觀察證據
星係與星係團的形成
暗物質占主導

第3章 宏觀視角的宇宙：愛因斯坦與大爆炸
宇宙幾何學
宇宙微波背景
外太空與瑞典王後
宇宙的餅圖

第4章 大爆炸的核閤成證明原子物質隻占宇宙的5%
關於大爆炸核閤成的故事
早期宇宙中的粒子：原始湯
元素的起源
原子僅占宇宙的5%

第5章 什麼是暗物質
岩石與灰塵
物質與反物質
中微子
暈族大質量緻密天體
黑洞
粒子動物園
弱相互作用大質量粒子奇跡
超對稱人體中的弱相互作用大質量粒子與網球比賽

第6章 希格斯玻色子的發現
核粒子加速器：大型強子對撞機
歐洲核研究組織
希格斯粒子的發現

第7章 對暗物質粒子的實驗室捕捉
搜尋暗物質的三把叉子
在歐洲核研究組織核粒子加速器中的暗物質：遺失的能量加噴射流
歐洲核子研究委員會為社會做瞭什麼
大型強子對撞機會造成世界末日嗎
直接探測：廢棄的礦井、在高山中修建的隧道以及耶路撒冷的夜總會
間接探測：發生在太空和南極的湮滅

第8章 各種探測發現：它們是真的嗎
地下實驗室中的直接探測
弱相互作用大質量粒子湮滅的間接探測：正電子、中微子和γ射綫
暗物質實驗的未來

第9章 暗能量及宇宙的未來
完善宇宙：IA型超新星和暗能量
宇宙的未來
本輪
結束語

後記 暗星

前言/序言

《星際迷航：穿越蟲洞的奧德賽》 內容簡介 歡迎踏入一個超越我們現有物理學框架的宏大敘事。這不是一本關於遙遠星係或熟悉的行星的旅行指南，而是一次深入宇宙結構本質的史詩級探索。本書將帶領讀者進行一場精神上的星際遠航，穿越那些理論上存在，但尚未被證實為實的時空褶皺——蟲洞。 本書的核心，在於對“蟲洞”這一概念的深入剖析及其在現代物理學，特彆是廣義相對論框架下的理論構建。我們並非停留在科幻小說的錶麵描繪，而是要探究支撐這些理論的數學基礎與哲學意義。想象一下，一個連接宇宙中兩個遙遠點，甚至可能連接不同宇宙的捷徑。蟲洞，這種理論上的“時空隧道”，是人類對空間和時間本質最富有想象力，也最嚴謹的探索之一。 第一部分：時空幾何的邊界 我們將從愛因斯坦的廣義相對論入手，這是理解蟲洞的基石。廣義相對論將引力描述為時空的彎麯，而蟲洞，本質上就是時空被極端扭麯所形成的一種拓撲結構。書中將詳細闡述愛因斯坦場方程如何允許這種極端的幾何存在，並引入黎曼幾何的概念，幫助讀者理解“彎麯空間”並非抽象的比喻，而是可以被量化的數學現實。 然而，理論上的存在並不意味著現實中的可行。本書會聚焦於“可穿越蟲洞”所麵臨的巨大障礙——負能量密度。我們將剖析量子場論中的卡西米爾效應等現象，探討負能量在理論物理中的地位，以及它如何被設想用來“撐開”蟲洞的喉嚨，防止其在光速跨越瞬間崩塌。這一部分將是硬核物理與前沿推測的交匯點，需要讀者具備一定的代數和空間想象能力。 第二部分：理論的導航圖譜 在詳細分析瞭蟲洞的結構後，我們將進入構建不同類型蟲洞的“藍圖”階段。這不僅僅是關於理論的羅列，而是對不同科學假設及其潛在工程難點的評估。 我們將考察愛因斯坦-羅森橋（Einstein-Rosen bridge）的原始概念及其局限性。這種最早的蟲洞模型是引力奇點的延伸，具有單嚮性和瞬時關閉的特性，對任何宏觀物體而言都是緻命的陷阱。 隨後，我們會重點研究基普·索恩（Kip Thorne）及其閤作者所提齣的“可穿越蟲洞”模型。這些模型涉及奇異物質（Exotic Matter）的使用。我們不會迴避物質的本質問題，而是深入探討：這種奇異物質如何與標準模型中的粒子和能量區分開來？它的負質量或負壓力特性是如何在量子層麵被調控的？這一部分的討論將把讀者帶到理論物理最前沿的懸崖邊，即我們對引力、量子力學和物質本質的理解的交叉點。 第三部分：時間悖論與宇宙安全 蟲洞的驚人之處，在於它們不僅是空間的捷徑，更有潛力成為時間的機器。一旦蟲洞的兩端以不同的方式經曆時間膨脹（例如，一端高速移動或處於強引力場中），它們就能在理論上建立“閉閤類時麯綫”（Closed Timelike Curves, CTCs）。 本書將用詳盡的篇幅來討論“祖父悖論”等時間旅行的邏輯難題。我們不僅會迴顧經典的哲學論證，更會引入物理學傢提齣的解決方案，如諾維科夫自洽性原則（Novikov Self-Consistency Principle）——該原則認為，物理定律會阻止任何可能導緻時間悖論的行為發生。 同時，我們也將探討“宇宙審查假說”（Chronology Protection Conjecture），史蒂芬·霍金提齣的這一假說認為，自然界可能存在某種尚未被發現的物理機製，傾嚮於禁止時間機器的形成。這種“保護”機製，可能是量子漲落的失控，也可能是尚未被納入我們理論框架的某種引力效應。探索這些假說，能讓我們更深刻地理解宇宙運行的根本法則。 第四部分：超光速通訊與宇宙的連接 除瞭時間旅行，蟲洞的直接應用在於超光速的物質和信息傳輸。在《星際迷航：穿越蟲洞的奧德賽》中，我們將探討如何在不違反狹義相對論（即信息不能以超光速傳播於局部時空）的前提下，利用蟲洞實現瞬間通訊。 本書將詳細闡述“扭麯驅動”概念的理論基礎——雖然這通常與麯速引擎（Warp Drive）相關聯，但其在蟲洞形成和維護中的作用至關重要。理解如何操控時空結構本身，而非僅僅加速物質，是實現星際旅行的關鍵。我們將評估當前技術的局限性，並展望未來幾百年內，人類可能需要在哪幾個基礎科學領域取得突破，纔能將這些理論轉化為可觀測的現實。 結語：未竟的旅程 本書的終點，並非是給齣確切的“蟲洞建造手冊”，而是提齣一個更深刻的問題：宇宙的結構是否允許我們超越光速的限製？我們對時空本質的理解，是否還停留在嬰兒階段？《星際迷航：穿越蟲洞的奧德賽》旨在激發讀者對未知領域的敬畏和探索欲，它是一封寫給所有對宇宙終極秘密抱有好奇心的人的邀請函，邀請你們一起思考那些最宏偉、最難以捉摸的物理圖景。在這裏，想象力是受製於最嚴謹的數學邏輯的，而每一次思想的飛躍，都可能指嚮下一次偉大的物理發現。

評分☆☆☆☆☆

我一直對宇宙的盡頭和構成充滿瞭好奇，尤其是在得知我們肉眼所見的物質隻占宇宙很小一部分時，更是被暗物質這個概念深深吸引。《宇宙雞尾酒：揭開暗物質的神秘麵紗》這本書，可以說徹底點燃瞭我對這一未知領域的求知欲。作者在開篇就巧妙地引入瞭“雞尾酒”這個比喻，將宇宙中各種神秘的組成部分比作不同的酒液，而暗物質，無疑是其中最濃烈、最令人捉摸不透的那一味。他沒有直接灌輸知識，而是通過一係列引人入勝的觀察和推測，逐步引導讀者去理解暗物質存在的必要性。我印象特彆深刻的是關於星係碰撞的描述，那種如同鬼魅般存在的暗物質，是如何在宏大的宇宙尺度上，操縱著星係的命運，塑造著宇宙的結構，仿佛一位隱形的建築師。書中還探討瞭多種探測暗物質的方法，從地下實驗室的精密儀器，到太空望遠鏡的敏銳目光，每一種嘗試都充滿瞭智慧和勇氣。作者在介紹這些探測過程時，並沒有用枯燥的數據堆砌，而是用生動的語言，將科學傢們在探索過程中所麵臨的挑戰、所經曆的挫摺以及最終獲得的靈感，描繪得淋灕盡緻。我仿佛能感受到那些在黑暗中默默工作的科學傢們，他們對真理的執著追求，以及他們如何一點點地揭開宇宙的麵紗。這本書讓我意識到，科學的探索並非一蹴而就，而是一個漫長而充滿艱辛的過程，但正是這種不懈的探索，纔讓我們對宇宙的認識不斷深入。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的魅力在於它將極其復雜的科學概念，用一種極其平易近人的方式呈現齣來。《宇宙雞尾酒：揭開暗物質的神秘麵紗》這本書，讓我徹底改變瞭對“天文學”和“物理學”的刻闆印象。作者的文字仿佛帶著一種魔力，能夠將那些抽象的理論，轉化為我能夠理解和想象的畫麵。例如，他對於暗物質如何影響光綫的傳播，即引力透鏡效應的講解，就做得非常到位。他沒有僅僅給齣公式，而是用生活中的例子，比如路麵上被熱氣扭麯的光綫，來類比宇宙中的現象，一下子就拉近瞭與讀者的距離。讀到這裏，我仿佛看到瞭宇宙本身在“玩弄”光綫，而暗物質就是那個幕後操縱者。書中對暗物質候選粒子的探討也很有趣，作者列舉瞭各種可能性，並分析瞭各自的優劣，這種嚴謹的論證過程，讓我對科學的嚴謹性有瞭更深刻的理解。他並沒有給齣明確的答案，因為目前科學界也仍在探索之中，但這恰恰體現瞭科學的開放性和不斷發展的本質。我非常欣賞作者在書中對“未知”的敬畏之情，他並沒有因為暗物質的神秘而故弄玄虛，而是坦誠地展示瞭人類在認知邊界的探索，這種態度本身就極具啓發性。這本書就像是為我打開瞭一扇通往宇宙深處的窗戶，讓我看到瞭那些肉眼無法企及的奇妙景象，並且引發瞭我對宇宙起源和演化的更深層次的思考。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本《宇宙雞尾酒：揭開暗物質的神秘麵紗》的時候，我其實帶著點兒好奇又有點兒忐忑的心情。畢竟“暗物質”這個詞聽起來就充滿瞭未知和高深，我擔心這本書會不會太過於專業，讓我這個非科班齣身的讀者望而卻步。然而，翻開第一頁，我就被作者的筆觸深深吸引瞭。他並沒有一開始就拋齣復雜的公式和晦澀的理論，而是用一種極其生動、甚至可以說是充滿畫麵感的方式，為我們描繪瞭一個宇宙的宏大圖景。仿佛是端起一杯精心調製的雞尾酒，每一層口感、每一種香氣都仿佛在訴說著宇宙的奧秘。他從我們熟悉的星係鏇轉講起，一步步引齣那不可見的“骨架”——暗物質，而這個過程就像是在剝洋蔥，層層遞進，讓人在驚嘆中欲罷不能。書中對各種天文觀測手段的介紹也很有意思，比如引力透鏡效應，作者將其比喻成宇宙為我們提供的“放大鏡”，讓我們得以窺見那些原本難以觸及的角落。讀到這裏，我腦海裏不自覺地浮現齣科幻電影裏的壯麗景象，但這本書卻用嚴謹的科學事實，將這些想象變成瞭現實的求索。作者在敘述中穿插瞭許多曆史故事和科學傢的趣聞軼事，讓原本嚴肅的科學討論變得鮮活有趣，仿佛置身於一個充滿智慧火花的沙龍。我特彆喜歡他對於“為什麼我們需要暗物質”的解釋，那種由現象倒推理論的邏輯鏈條，嚴絲閤縫，讓人不得不信服。這本書真正做到瞭“化繁為簡”，讓我這個普通讀者也能領略到宇宙深邃之美，並對暗物質這個前沿領域産生濃厚的興趣。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我對物理學一直是個門外漢，所以當我看到《宇宙雞尾酒：揭開暗物質的神秘麵紗》這個書名時，內心是有那麼一絲顧慮的。我擔心它會充斥著我無法理解的術語和理論。但這本書完全打破瞭我的預設。作者以一種非常接地氣的方式，將暗物質這個宏大的主題徐徐展開。他沒有一上來就講授復雜的物理方程，而是從我們最熟悉的宇宙現象入手，比如星係為什麼會鏇轉得如此之快，如果沒有某種額外的“質量”在起作用，它們早就應該分崩離析瞭。這種由“現象”驅動的解釋方式，對我這個非專業人士來說，簡直是福音。他將暗物質比作“看不見的基石”，支撐著整個宇宙的結構，這個比喻太形象瞭。而且，書中對暗物質的幾種主流理論模型都有所介紹，並且用通俗易懂的語言解釋瞭它們的原理和預測，讓我能夠對當前科學界的研究方嚮有一個大緻的瞭解。我尤其喜歡作者在描述各種實驗探測過程時所流露齣的那種“偵探”般的嚴謹和細緻。他會告訴你，科學傢們是如何設計實驗來排除乾擾，如何從海量的數據中尋找蛛絲馬跡，以及他們為什麼會相信某個理論的可能性更大。這種對科學探索過程的呈現，比單純的理論講解更具吸引力。這本書讓我感覺，科學並非高高在上，而是充滿著人類智慧的火花和不懈的努力。

評分☆☆☆☆☆

第一次讀到“暗物質”這個概念，還是在一些科普雜誌上，當時覺得它既神秘又遙遠。直到讀瞭《宇宙雞尾酒：揭開暗物質的神秘麵紗》，我纔真正體會到它的重要性和趣味性。作者的敘述方式非常獨特，他沒有選擇生硬的理論堆砌，而是用一種講故事的口吻，將我們帶入一場波瀾壯闊的宇宙探索之旅。他將暗物質比作一場精心調製的“雞尾酒”，其中蘊含著宇宙最深層的秘密。我特彆欣賞書中對宇宙大尺度結構的描述，那些由暗物質構成的“宇宙網”，就像是隱藏在黑暗中的巨大骨架，支撐著星係和星團的形成。作者在解釋引力作用時，用到瞭“時空扭麯”這個概念，並且將其與暗物質的存在緊密聯係起來，這種描述讓我對宇宙的運行機製有瞭更直觀的認識。書中還探討瞭暗物質與宇宙膨脹的關係，以及它在早期宇宙形成中所扮演的角色，這些內容都極具啓發性，讓我對宇宙的過去、現在和未來産生瞭更深層次的思考。作者在文中還提及瞭一些前沿的探測技術，比如粒子探測器和引力波探測器，並解釋瞭它們是如何幫助我們間接“看到”暗物質的。這種將理論與實踐相結閤的敘述方式，使得這本書既有科學的嚴謹性，又不失趣味性。總的來說，這本書讓我對暗物質有瞭全新的認識，也激發瞭我對宇宙奧秘的無限遐想。

評分☆☆☆☆☆

這次購買的商品很滿意！

評分☆☆☆☆☆

世界讀書日半價活動買瞭好多書，囤著好好讀讀。在京東買瞭好多書瞭，老司機都懂得。

評分☆☆☆☆☆

很厚的一本，內容很詳細，可以學到好多

評分☆☆☆☆☆

物品很不錯，快遞師傅態度很好！

評分☆☆☆☆☆

此書非常厚實，深空天體都有很清楚的圖示

評分☆☆☆☆☆

好書

評分☆☆☆☆☆

積極發揮齣吉德津科覺得傢的感覺。我是個好東西

評分☆☆☆☆☆

好書

評分☆☆☆☆☆

通俗易懂，清晰講述暗物質研究曆史