具体描述
内容介绍
《永恒的诱惑：宇宙之谜》由原点阅读出品。原点阅读（The Origin）（微信号：ydreadtup），清华大学出版社旗下的图书品牌，秉承“科学，让个人更智慧，让社会更理性”的理念，致力于科学普及和科技文化类图书的出版，传播科学知识、科学精神、科学方法，展现科学的真实、D立、智慧、多变、宽容、动人及迷人。 内容简介 人类对宇宙的想象始于神话而不限于神话。如今，广义相对论和大量的天文观测资料，已经构成现代宇宙学理论及实验的牢固基石。特别是根据现代科学技术发展出来并先后发射运行的天文探测卫星：COBE、WMAP、普朗克卫星等，使人类对宇宙奥秘的探索手段如虎添翼。人类观测宇宙的眼界大开。如果我们“巡天遥看”，已经远远不是“一千河”的境界，而是已经有了上千亿个“河外星系”供我们观测研究。中国这方面的发展也指日可待，2015年底，中国成功地发射了一颗暗物质粒子探测卫星“悟空”，便是一个例证。那么，如此浩瀚的茫茫宇宙，遵循怎样的运动规律？宇宙如何随时间演化？宇宙之未来与人类有何关系？本书之目的便是以通俗的语言，向大众介绍现代高科技探测手段背后的科学知识，为读者解读若干“宇宙之谜”。 从太阳系开始，在*章中介绍了行星、恒星、星系等天体物理的一些基本知识。D二章介绍牛顿的宇宙图景。D三章介绍无穷的概念引起的数学和物理中的佯谬，激发读者对物理理论的哲学思考。D四章则用*少的篇幅让读者认识两个相对论的基本思想。D五章的目的是使读者更深刻地理解2016年初探测到的引力波。作者从天文学中的距离测量谈起，使读者了解天文学中测量技术之困难，然后，介绍引力波强度之微弱，进一步将它的各种性质与电磁波相比较，使大家认识到探测引力波的困难和重大意义。D六章则对黑洞的基本物理性质及分类进行探讨。D七章到D九章，将对现代宇宙学标准模型的基本原理、数学基础、大爆炸理论、重要结论和疑难、暗物质暗能量、宇宙未来等有趣的问题略作探讨。D十章简单介绍作为标准模型补充的宇宙早期暴胀理论。 作者简介 张天蓉，女，科普作家。美国得州奥斯汀大学理论物理博士。研究课题包括广义相对论、黑洞辐射、费曼路径积分、飞秒激光、激光探测晶体性质、高频及微波通讯、EDA集成电路软件等。发表专业论文三十余篇。2012年开始，出版了一系列科普著作，其文风深入浅出，趣味盎然，亦保持科学的严谨性，深得读者喜爱。代表书籍有：《蝴蝶效应之谜：走近分形与混沌》《世纪幽灵：走近量子纠缠》《上帝如何设计SJ：爱因斯坦的困惑》《爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事》等。 前 言 2016年2月11日,星期四,上午10点30分,是一个在物理学界值得纪念的日子,美国的激光干涉引力波天文台,(LaserInterferometerGravitationalwaveObservatorg,LIGO)与加州理工学院、麻省理工大学等各处的专家们,在华盛顿召开了新闻发布会,向全SJ宣布于2015年9月14日1次直接探测到了引力波的息【1】。公众称之为GW150914事件,全SJ都为之振奋,天文界和物理界的专家们更是激动不已。为什么GW150914事件如此震动科学界? 物理学家们对探测引力波期待已久,而这个事件中探测到的引力波J是来自宇宙深处的时空涟漪。我们说这个涟漪泛起于宇宙的J深、J远处毫不夸张,因为它们发生于13亿年前,来自于距离我们13亿光年之遥的两个“黑洞”的碰撞。黑洞碰撞、时空涟漪、13亿年前……这些如梦幻、如诗歌一般的语言,突然转化成2016年春天到来之前的D一声惊雷。大概连天国里的爱因斯坦也会止不住开怀大笑起来吧,没想到啊,人类真的探测到了引力波。那是爱因斯坦在100年之前,建立了广义相对论一年后的一个精彩预言!天地广阔，乾坤永恒；茫茫宇宙，万物之谜，这些对人类好奇心的永恒诱惑，又何止让人类探寻了100年!不过,谈到引力波和黑洞,倒是让笔者回想起了30多年前在美国得克萨斯大学奥斯汀分校读博的日子。我D年博士论文的课题是有关引力波在黑洞附近的散射问题,ZM物理学家、引力理论专家约翰?惠勒是我的博士论文WY会成员之一。记得在D时的一次讨论会上,有人提到何时能探测到引力波的问题时无人作声,只有惠勒笑嘻嘻、信心满满地说了一句“快了”。我D时只知道推导数学公式,对探测引力波的实验一无所知,但惠勒这句“快了”在脑海中却记忆颇深,也从此关心起引力波是否真正存在以及何时能探测到的问题。1993年,传来了两位美国科学家获得诺贝尔物理学奖【2】的消息。他们便是因为研究双星运动,即两颗双中子星相互围绕着对方公转,而间接证实了引力波的存在。笔者D时便立即想起了惠勒的话,心想:果然“快了”!2000年,听说惠勒早年的一个学生,J是和惠勒一起合作《引力》这本书的加州理工学院教授基普? 索恩(Kip Thorne,1940年—),几年前启动了一个叫LIGO 的项目,专为探测引力波。1999年10月的“PhysicsToday”有一篇文章是关于此项目,笔者看了之后,脑海里又浮现出“快了”这句话。2007年,在加利福尼亚州偶然碰到一个原来一起在相对论中心学习的同学,他在某天文台做天体物理研究。谈及引力波,他也说“快了”,因为LIGO将在一年后再次升级,升级完成后J“快了”。2014年,又一次传来探测到引力波的消息。由于普通物体,甚至太阳系产生的引力波都难以探测,所以科学家们便把目光转向浩渺的宇宙。宇宙中存在质量巨大又FC密集的天体,如黑矮星、中子星,或许还有夸克星等。超新星爆发、黑洞碰撞等事件将会产生强大的引力波。此外,在大爆炸初期的暴胀阶段,也可能辐射强大的引力波。2014年有人提出哈佛大学设在南J的BICEP2探测器探测到了引力波,但这种“控测到”指的并不是直接的接收,而是大爆炸初期暴胀阶段发出的“原初引力波”在微波背景辐射图上打上的“印记”。但是,后来证实这是一次误导,是一次由尘埃物质造成的假“印记”【3】。据索恩所言,至少有一半的观测信号事实上是由星际尘埃导致的,而是不是WQ由尘埃所致目前还不清楚。直到2016年初LIGO的发布会,才正式宣告人类真正接收到了引力波。D初惠勒的这句“快了”,兑现起来也至少花了30多年,爱因斯坦J更不用说,已经整整等待100年了!探测到引力波对基础物理学意义非凡,它再一次为广义相对论的正确性提供了坚实的实验依据。为天体物理和现代宇宙学研究,开启了一扇大门,必将掀起相关领域的研究热潮,或许导致一场革命也说不定。宇宙学是Z古老的学科,也是Z现代的学科。从物理的观点来解释宇宙,称为物理宇宙学。物理宇宙学是一门年轻科学。从远古时代开始,人们J对茫茫宇宙充满了猜测和幻想:诗人和文学家们仰望神秘的天空,用诗歌和故事来表达抱负、抒发情怀;哲学家们哲思深邃、奇想不断;科学家们却要探索宇宙中暗藏的秘密。尽管人类的天文观测历史已经有几千年,但是将我们这个浩瀚宏大、D一无二的宇宙作为一个物理系统来研究,继而形成了一门称之为“宇宙学”的现代学科,却只是近100年左右的事情。这个推动力来自理论和实验两个方面:爱因斯坦的广义相对论和哈勃的天文观测结果。近年来,随着科学技术的进步,物理宇宙学从神话猜想发展到有了理论模型,至今已经发展成为一门精准的实验科学。由于现代天文观测手段日新月异的发展,宇宙学进入了它的黄金年代,理论发展似乎已经难以跟上大量观测数据积累的速度,各种模型和猜想不断涌现。并且,宇宙学中近十几年来的一系列重大发现对现有物理基础理论也提出了诸多挑战,比如,暗物质和暗能量的研究已经成为现代物理的重要课题。宇宙学可以说已经有过好几次革命:哥白尼的日心说D一次将人类的宇宙观移到地球之外;哈勃通过大型望远镜确定了数不清的星系;而近代的物理宇宙学则让人类开始思考和研究宇宙的起源。近代宇宙学到底研究些什么？有哪些具体的重要进展？ 这个领域的发展实在太快,广大民众可能还知之甚少。即使是在学术界,大多数人对近年来宇宙学的事件也只是知其然,而不知其所以然,存在着很多的迷惑和误解(特别是对大爆炸理论)。有些人认为大爆炸是毫无证据的假说,甚至将其称为“西方宇宙学”。然而这不是事实,科学并无东西之分,尽管我们无法直接验证宇宙的“大爆炸”,也不能断定它J一定是宇宙演化历史的正确描述,但是由于航天实验卫星得到的大量数据的支持,主流学界的大多数人已经承认和接受了这个理论。作为一名科学工作者,有必要科普现代宇宙学的知识,让广大民众正确认识大爆炸理论,了解其来龙去脉,以及其中存在的疑难问题。中国是一个古老的文明大国,中国人自古J有谈天说地、思辨宇宙哲学问题的追求和习惯。宇宙到底有多大? 宇宙长什么样子? 宇宙来自何处? 将来如何演变? 宇宙是否也有生有死、有开始有结束?牛顿描述的宇宙与现代的宇宙观有何不同? 宇宙到底有限无限? 无穷大的哲学观点和数学思想给我们的宇宙观造成了哪些佯谬和悖论? 这些互相关联的种种宇宙奥秘,无论对有智慧、有思想的知识界,还是对好奇心强、幻想联翩的青少年,都是一种永恒的诱惑。读完这本小书,你会对上面提出的问题有一些基本的认识。更为重要的是,你可能会产生许多自己的想法,对茫茫宇宙,对这个环绕在我们周围的Z大、Z神秘的未知SJ产生浓厚的兴趣。让我们借助于引力波的阵阵涟漪,走向已经敞开的宇宙学大门。作者将用通俗易懂的语言和深入浅出的例子,带你轻松、愉快地涉足于宇宙学Z前沿。作者1先从太阳系开始,在D一章中介绍了行星、恒星、星系等基本的天体物理知识。D二章介绍牛顿的宇宙图景。D三章介绍无穷的概念引起的数学和物理中的佯谬,激发读者对物理理论的哲学思考。D四章则用Z少的篇幅让读者认识两个相对论的基本思想。D五章的目的。是使读者更深刻地理解2016年初探测到的引力波。作者从天文学中的距离测量谈起,使读者了解天文学中测量技术中的困难。然后,介绍引力波强度的微弱,进一步将它的各种性质与电磁波相比较,使大家认识到探测引力波的困难和重大意义。D六章则对黑洞的基本物理性质及分类进行探讨。D七章到D九章,将对现代宇宙学标准模型的基本原理、数学基础、大爆炸理论、重要结论和疑难、暗物质和暗能量、宇宙的未来等有趣的问题略作探讨。D十章简单介绍作为标准模型补充的宇宙早期暴胀理论。该书的读者定位于文理各个领域的大学本科生和研究生,对天文、数学、物理感兴趣的初高中学生,以及所有爱好科学、渴求了解宇宙历史及本质的广大群众。具有高中数学水平的读者,便可WQ读懂书中内容。但考虑到中国学生的数学能力较强、擅长逻辑思维,书中保留了少量的公式和简单推导,以便某些喜欢数学的读者能从中获益,能够对物理内容得到更深刻的理解。一般读者,则可跳过这些公式,不会影响阅读效果。书中也提到D今宇宙学标准模型存在的许多疑难,启迪人们对宇宙问题的思考。物理学的天空从来J不是晴空万里,20世纪初的两朵乌云掀起了经典物理的革命,从中诞生了相对论和量子论。如今,近代宇宙学天空中的重重疑云和片片暗点又将带给我们些什么呢? 人类期待着下一个爱因斯坦,期待着宇宙学及物理学的新一轮革命。 媒体评论 精彩评论宇宙，它为何如此，它为何存在？宇宙有开端吗？如果有的话，在此之先发生过什么？宇宙从何处来，又往何处去？——霍金
宇宙*令人费解的地方是她竟然可以被理解，试图预言宇宙和自然会发生什么则是可望而不可及的事情。——爱因斯坦
这是一本用生动有趣的语言，由浅入深地揭开宇宙之迷的科普读物，关心和热爱宇宙学的读者阅读本书是一种陶冶身心和精神饱餐！热切地希望读者能够喜欢该书。——ZM天文学家 李宗伟
重点强调科学精神和科学方法，启发人们思考宇宙间的“大问题”，满足各个年龄阶层人们的好奇心，吸引年轻人踏进科学的大门。——果壳网读者 yangsir
宇宙到底有多大，长什么样子？宇宙是否也有生有死，有开始有结束？宇宙的本质是什么？一场关于宇宙的过去、现在和未来的物理学发现之旅。——知乎读者 Kings
目录
引言 宇宙深处泛涟漪———从引力波谈宇宙学/ /
Chapter 1 去宇宙逍遥/ / 8
1. 从地球出发/ / 9
2. 太阳的生命周期/ / 16
3. 群星灿烂也不灿烂/ / 22
4. 钱德拉塞卡J限/ / 28
5. 天上有个好莱坞/ / 34
6. 河外星系知多少/ / 43
Chapter 2 牛顿的宇宙/ / 50
1. 永恒而稳定的宇宙图景/ / 51
2. 夜空为什么黑暗/ / 54
3. 引力佯缪/ / 61
4. 热寂说佯谬/ / 64
Chapter 3 有关无限的数学悖论/ / 68
1. 悖论、佯谬知多少？ / / 69
2. 芝诺带你走向无穷小/ / 74
3. 希尔伯特旅馆悖论/ / 77
4. 缸中之脑/ / 82
5. 无限猴子定理/ / 87
Chapter 4 学点相对论/ / 89
1. 狭义相对论/ / 90
2. 广义相对论/ / 95
3. 引力场方程/ / 98
4. 相对论的实验验证和应用/ / 101
5. 不同的内蕴几何/ / 104
Chapter 5 探测引力波/ / 107
1. 宇宙学中的基本测量/ / 108
2. 探测引力波——时空的涟漪/ / 112
3. 电磁波和引力波/ / 115
4. 引力波速度为何等于光速/ / 123
5. 韦伯——探测引力波的先驱/ / 126
Chapter 6 黑洞物理/ / 132
1. 史瓦西解和黑洞/ / 134
2. 黑洞无毛/ / 137
3. 霍金辐射/ / 141
4. 宇宙中的恒星黑洞/ / 144
5. 超大黑洞和J小黑洞/ / 147
6. 双黑洞和引力波/ / 150
Chapter 7 哈勃定律/ / 156
1. 欲上九霄揽银河，浩瀚星海任遨游/ /157
2. 光——探索宇宙的利器/ / 163
3. 膨胀的宇宙/ / 171
4. 超光速的困惑/ / 177
5. 宇宙的形状/ / 183
Chapter 8 大爆炸模型/ / 190
1. 为宇宙膨胀建造模型/ / 191
2. 浑沌开窍宇宙诞生/ / 196
3. 霍伊尔的坚持/ / 201
4. 微观SJ的秘密/ / 204
5. 从夸克到宇宙/ / 209
6. 宇宙如何演化/ / 214
7. 探寻宇宙的D一束光/ / 223
8. 隐藏宇宙奥秘的古老之光/ / 230
Chapter 9 大爆炸的迷团和疑难/ / 237
1. 对大爆炸的误解/ / 238
2. 视界疑难/ / 245
3. 平坦性疑难/ / 251
4. 磁单J子疑难/ / 258
5. 上穷碧落下黄泉，暗物诡异不露面/ /263
6. 宇宙常数解疑难，捕风捉影论真空/ /268
Chapter 10 暴胀的宇宙/ / 274
1. CJ暴胀补缺陷/ / 275
2. 对称破缺，真空相变/ / 280
3. 平行宇宙似科幻/ / 284
参考文献/ / 288
用户评价
这本书带给我的不仅仅是知识的增长，更是一种思维方式的启发。在阅读的过程中，我发现自己开始习惯于用更广阔的视角去审视周遭的世界，不再局限于眼前的得失，而是开始思考更宏观的问题。作者在探讨宇宙的终极命运时，列举了多种可能性，无论是热寂、大撕裂还是大挤压，每一种都充满了哲学意味。这让我意识到，即使我们对宇宙的理解仍然有限，但这种探索的过程本身就是一种价值。书中还穿插了一些科学史的片段，讲述了那些伟大的科学家们如何一步步揭示宇宙的奥秘，他们的坚持、他们的质疑、他们的灵感，都让我深受鼓舞。我尤其欣赏作者对于科学的敬畏之心，他没有将自己置于一个全知全能的地位，而是坦诚地分享了科学的局限性和未知领域，这反而让我觉得更加真实和可信。
评分这部书真是让我大开眼界，原本以为科普读物无非是枯燥的公式和晦涩的理论，但这本书彻底颠覆了我的认知。作者以一种非常接地气、充满趣味性的方式，将那些宏大而深邃的宇宙奥秘娓娓道来。开篇就抛出了几个引人深思的问题，瞬间就抓住了我的注意力，让我忍不住想要一探究竟。比如，关于宇宙的起源，是爆炸还是创生？生命是否是宇宙的必然产物？暗物质和暗能量的真实面貌究竟是什么？这些我曾经觉得遥不可及的问题，在这本书里得到了生动而富有想象力的解读。作者并没有简单地堆砌事实，而是巧妙地融入了许多生动的比喻和故事，让我仿佛置身于宇宙洪流之中，亲历那些令人惊叹的时刻。读到关于黑洞的部分，那种极致的引力与时空的扭曲，作者的描绘简直是身临其境，让人既感到敬畏又充满好奇。更难得的是，书中并没有回避科学上的争议和未解之谜，反而将这些前沿的研究进展也穿插其中，让我了解到科学探索的魅力在于不断追问和求索，而非一成不变的结论。
评分读完这本书，我有一种意犹未尽的感觉，仿佛刚刚打开了一扇通往无限宇宙的大门，里面还有更多的秘密等待我去探索。作者在结尾处提出了一些关于人类在宇宙中的位置以及未来发展方向的思考，这些问题都极具前瞻性，让我忍不住开始反思自己的人生和我们文明的意义。从微观粒子到宏观宇宙，作者展现了一个层层递进、相互关联的和谐体系，让我对宇宙的整体性有了更深刻的理解。书中对宇宙大爆炸理论的阐述，以及证据链的梳理，让我对这个“奇点”有了更清晰的认识。同时，作者也并没有止步于已知，而是不断引导读者去思考那些未解之谜，比如暗能量究竟是什么？宇宙是否是无限的？这些问题带来的思考，远比简单的答案更加宝贵。总而言之，这是一本值得反复品读、并且能够激发思考的优秀科普读物。
评分坦白说，我之前对天文学了解不多，更多的是从科幻电影里获取一些碎片化的信息。但这本书就像一盏明灯，照亮了我对宇宙的认知盲区。作者的语言非常流畅，没有过多的专业术语，即使遇到一些复杂的概念，也能用通俗易懂的方式加以解释。我最印象深刻的是关于地外生命的部分，作者分析了生命存在的条件，以及我们寻找地外生命的各种方法，从射电望远镜到探测器，每一种方式都充满了科学的智慧和人类的勇气。读到关于宜居带的讨论时，我脑海里不禁浮现出那些遥远星球的景象，它们是否也孕育着生命？这种想象本身就令人着迷。而且，作者的叙述并非一味地强调科学的理性，在字里行间也流露出对宇宙神秘之美的赞叹，这种人文关怀与科学探索的结合，让整本书读起来既充实又不失情趣。
评分从这本书中，我感受到了作者对宇宙的深切热爱和严谨求实的科学态度。虽然篇幅不小，但每一页都充满了智慧的火花和令人惊喜的发现。我特别喜欢书中关于星系演化的章节，作者将那些亿万年的变迁描绘得如同史诗般壮丽。从微小的尘埃凝聚成恒星，再到恒星燃烧殆尽后可能形成的黑洞或中子星，最后又可能参与到新一代恒星的诞生过程中，整个宇宙的循环往复、生生不息的景象跃然纸上。这种宏大的时间尺度和空间尺度，常常让我感到自身的渺小，但也更加激励我对宇宙的好奇心。作者在解释一些复杂的物理概念时，采用了循序渐进的方式，先从基础讲起，再逐渐深入，并且辅以大量精美的插图和图表，使得那些抽象的概念变得具体可感。例如，在阐述相对论时，作者通过一系列巧妙的思考实验，让我这个非物理专业出身的读者也能大致理解时空弯曲和时间膨胀的奇妙之处。
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