出版時間:2011-3 出版社:南海出版社 作者:董志道,王宇琨 頁數(shù):317 字數(shù):150000
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前言
人類對于宇宙的探索歷經(jīng)幾千年,一代又一代學(xué)者都在試圖構(gòu)筑一個完整的宇宙圖景。從人類文明誕生至今,地球人類對于宇宙這個廣袤的生存環(huán)境的探索也是從懵懂無知開始,逐步形成了今天的宇宙論體系。就像本書中講述的那樣,宇宙發(fā)展到某一階段變得透明,這個時候宇宙“放晴”。而人類也是撥開了層層迷霧,才對宇宙有了漸趨明朗的認識。時間到了今天,人類對于宇宙的探索已經(jīng)歷了幾次飛躍。我們策劃、編輯的這本《完全圖解果殼宇宙》,綜合了到目前為止天文學(xué)家們對于宇宙的觀測和研究成果,希望通過簡單易懂的闡述方法,為讀者描繪一幅關(guān)于宇宙的過去、現(xiàn)在和未來的宏闊藍圖。我們希望通過本書,給讀者講述兩段歷史。第一段是人類對于宇宙的探索史,這包括人們能夠探索的宇宙范圍的擴展,人們描繪的宇宙模型的變化,以及人們探索宇宙的工具的變革等。第二段是宇宙的歷史,這包括對于宇宙的起源和形成過程的討論,宇宙的結(jié)構(gòu)和存在方式的思考,以及對宇宙的未來的展望。在人類文明早期,古代人就已經(jīng)開始了對“天”的思索。雖然他們的宇宙觀還是最樸素、最原始的,但其中卻閃爍著令現(xiàn)代人不得不折服的智慧。古希臘的哲學(xué)家們在幾千年前就創(chuàng)立了樸素的宇宙模型,到16世紀(jì),亞里士多德的地心說被哥白尼徹底推翻,日心說建立起來。之后,望遠鏡發(fā)明并被用于天文觀測之中,人類的視野也大為擴展。20世紀(jì)20年代,哈勃觀測到了星系的紅移現(xiàn)象,證實了河外星系的存在,并得出宇宙膨脹的結(jié)論。受此鼓勵,宇宙學(xué)蓬勃地發(fā)展起來。許多宇宙模型先后出現(xiàn)。其中,哈勃的發(fā)現(xiàn)更是對之前就提出的大爆炸模型予以了強有力的支持。隨著宇宙微波背景輻射的觀測、宇宙氦豐度的研究,大爆炸逐漸為人們所熟知和認可?,F(xiàn)在,隨著更先進的宇宙探測器不斷地被送上太空,大爆炸理論也得到了發(fā)展。如今我們可以根據(jù)大爆炸理論,追溯宇宙100多億年的歷史,想象宇宙的未來圖景。宇宙誕生于沒有時間和空間的“奇點”,經(jīng)歷了各種微小粒子的混亂運動的時期形成了原子,然后逐漸形成了恒星和星系。而在很多億年之后,宇宙可能有開放和閉合兩種結(jié)局。當(dāng)然,對于還存在許多未解之謎的宇宙,任何模型都不可能完美無缺。大爆炸理論同樣受到一些科學(xué)家的質(zhì)疑,而另外一些宇宙模型也被提了出來。本書也對包括靜恒態(tài)宇宙模型、超弦理論、膜宇宙論、火宇宙模型等在內(nèi)的其他模型做了介紹。同時,隨著觀測技術(shù)的進步,一個個謎團被解開,又有一個個新的謎團被發(fā)現(xiàn),黑洞、暗物質(zhì)、暗能量、類星體等,對于我們來說,還是神秘的未知存在?;蛟S在未來的某一天,隨著這些謎團的解開,我們就可以把浩瀚宇宙的姿態(tài),像現(xiàn)在畫一個星座那樣,使其輕松地躍然紙上。本書運用了現(xiàn)代的編輯手法,在敘述過程中,盡量將艱澀難懂的術(shù)語解釋得簡潔明了,在不失豐富的信息量的同時,堅持簡便易讀的行文風(fēng)格。同時,以插圖、圖解的方式,使相關(guān)的知識直接明朗地呈現(xiàn)到讀者面前。我們希望讀者能通過本書獲得宇宙論的知識,并在閱讀過程中得到樂趣。編者2008年5月
內(nèi)容概要
“……時間究竟是什么?沒有人問我,我倒清楚,有人問我,我想給他解釋,卻茫然不解了……”偉大的神學(xué)家圣·奧古斯丁,在《懺悔錄》一書中道出了自己的困惑。
事實上,時間的本質(zhì)不僅讓奧古斯丁感到困惑,還讓很多人陷入了沒有出口的思考。過去和未來真的存在嗎?我們可以穿越時光隧道去旅行嗎?時間的方向是一定的嗎?時間會發(fā)生由未來指向過去的逆轉(zhuǎn)嗎?這些無法解決的問題宛如陷阱一般困住了眾多的哲學(xué)家和科學(xué)家。而到了霍金手里,這些難題卻被迎刃而解,他的經(jīng)典名著《時間簡史》無論是在科學(xué)界還是出版界都可謂是鼎鼎有名,他清晰而又智慧的解讀了宇宙學(xué)諸多原理,將高深的理論物理通俗化演繹,使其成為了可讀性極強的科普讀物范本。然而盡管如此,書中提及的一些復(fù)雜概念、邏輯關(guān)系還是拒讀者于千里之外,沒有一定物理學(xué)基礎(chǔ)很難從真正意義上讀懂這么一本好書。毋庸置疑的是,《時間簡史》在閱讀上還有很大的簡化文本的空間,為此《圖解時間簡史大全集》(編者王宇琨、董志道)增配的大量特寫圖片、示意圖、圖解,為讀者更好地理解霍金的思想提供了捷徑。無論是廣漠星際間的復(fù)雜關(guān)聯(lián),還是一個細節(jié)的物理學(xué)概念闡釋,都變得更加引人入勝,使人遐想萬千,如同遨游天際,實地領(lǐng)略時間和宇宙的諸多神奇景象。
《圖解時間簡史大全集》告訴你人人都可以讀懂的霍金!
作者簡介
史蒂芬·霍金,1942年1月8日出生于英國牛津。畢業(yè)于牛津大學(xué)氣象學(xué)和劍橋大學(xué),并獲劍橋大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。他因為在21歲時不幸患上了會使肌肉萎縮的盧伽雷氏癥,所以被禁錮在輪椅上,只有三根手指可以活動。1985年,因患肺炎做了穿氣管手術(shù),徹底被剝奪了說話的功能,演講和問答只能通過語音合成器來完成。1972年,他考查黑洞附近的量子效應(yīng),發(fā)現(xiàn)黑洞會像黑體一樣發(fā)出輻射,其輻射的溫度和黑洞質(zhì)量成反比,這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小,而溫度卻越變越高,最后以爆炸而告終。黑洞輻射的發(fā)現(xiàn)具有極其基本的意義,它將引力、量子力學(xué)和統(tǒng)計力學(xué)統(tǒng)一在一起。
書籍目錄
序言 堅強的輪椅巨人,輝煌的科學(xué)巨著
導(dǎo)讀霍金與《時問簡史》
1.霍金:有史以來最杰出的科學(xué)家之一
2.霍金的作品:從《時間簡史》到《大設(shè)計》
3.量子宇宙論:霍金講述宇宙的由來
第一章 我們的宇宙
1.與生產(chǎn)生活休戚相關(guān):人類開始關(guān)注宇宙
2.種種宇宙模型的出現(xiàn):古希臘的宇宙觀
3.地球是靜止的宇宙中心:16世紀(jì)前歐洲的地心說
4.以太陽為中心的宇宙模型:哥白尼的日心說
5.地動說被證實:行星運動三大定律
6.宇宙沒有中心:布魯諾的悲劇
7.地球的能量源是太陽:我們居住在太陽系
8.離太陽最近的恒星:半人馬座的α星C
9.宇宙的度量單位:光年
10.望遠鏡猶如時間機器:我們看到的是宇宙的過去
11.美麗而神秘的天河:無數(shù)恒星的集合
12.一個巨大的鐵餅:銀河系的形狀和大小
13.為數(shù)眾多的旋渦星系:美麗的獵犬座M51
14.仙女座星云在銀河系中嗎:關(guān)于仙女座大星系的爭論
15.使用亮度變化的恒星:測量天體的距離
16.仙女座星云在銀河系之外:哈勃的發(fā)現(xiàn)
17.宇宙廣闊無垠:到仙女座星系的距離
18.旋渦星系、橢圓星系和不規(guī)則星系:星系的形狀
19.錯綜復(fù)雜的星系世界:星系的大小和間距
20.星系聚集成群:星系團和超星系團
21.宇宙空洞的發(fā)現(xiàn):難解的宇宙之謎
22.從照片到CCD:天文學(xué)的技術(shù)革新
23.向宇宙的盡頭探索:宇宙學(xué)的發(fā)展
24.巧合還是神奇:金字塔的奧秘
第二章 相對論:空問和時間
1.愛因斯坦:20世紀(jì)最偉大的物理學(xué)家
2.光速:亙古不變的速度
3.永恒不變:絕對時間與絕對空間
4.絕對空間:一直在找卻沒有找到的空間
5.愛因斯坦之前的解釋:運動中的物體長度會縮小
6.光速不變原理:愛因斯坦的破空之解
7.相對性原理:伽利略提出的相對論
8.四維:時間與空間的集合
9.何謂同時:同時也是相對的
10.鐘表變慢:光速恒定帶來的奇特現(xiàn)象之一
11.測定值會縮?。汗馑俸愣◣淼钠嫣噩F(xiàn)象之二
12.驗證時間變慢:穿過大氣層的中微子流
13.再度相逢時誰更年輕:雙子吊詭之謎
14.男孩更年輕:雙子吊詭的解答
專題水桶實驗:牛頓尋找的絕對空間
第三章 膨脹的宇宙
1.世紀(jì)大發(fā)現(xiàn):宇宙在膨脹
2.最初的觀測:斯萊弗的發(fā)現(xiàn)
3.光譜分析的應(yīng)用:光的波長和顏色
4.遠去的聲音會變低:多普勒效應(yīng)
5.星系在遠離的證明:紅移和退行速度
6.天文學(xué)的超級巨星:埃德溫·哈勃
7.越遠的星系遠離速度越快:哈勃定律
8.為了觀測更遠的星系:變大的望遠鏡
9.宇宙沒有邊界:無邊的宇宙
10.宇宙沒有中心:我們不在宇宙的中心
11.不斷地加速:空間是怎樣膨脹的
12.所有的星系重疊在一起:最初的宇宙很小
13.宇宙的起源:爆炸性的宇宙
14.地球比宇宙更古老:宇宙的年齡
15.哈勃的錯誤:兩種造父變星
16.以光速遠離的星系:人類看不到的宇宙
17.宇宙會永遠膨脹嗎:宇宙的未來
18.熱寂還是大坍塌:宇宙的終結(jié)
19.“空蕩蕩”的宇宙:宇宙的物質(zhì)
20.暗物質(zhì)發(fā)現(xiàn)的經(jīng)過:扎維奇的發(fā)現(xiàn)
第四章 大爆炸、黑洞和宇宙演化
1.宇宙膨脹和光的波長:拉長的光波
2.物質(zhì)構(gòu)成的基本單位:原子核和電子
3.原子核的構(gòu)成:質(zhì)子和中子
4.制造原子核的能量:湯川秀樹的發(fā)現(xiàn)
5.熱宇宙的物質(zhì)形態(tài):沒有結(jié)構(gòu)的宇宙
6.熱平衡下的均勻溫度:宇宙開始的狀態(tài)
7.元素是什么時候生成的:伽莫夫的困擾
8.大爆炸的閃現(xiàn):氫彈實驗和伽莫夫
9.從一到無窮大:宇宙開始的3分鐘
10.與大爆炸相對立的理論:穩(wěn)恒態(tài)宇宙模型
11.大爆炸理論的先驅(qū):弗里德曼和勒梅特
12.電話公司發(fā)現(xiàn)的電波噪音:大爆炸理論的證據(jù)
13.空中交織著各種電磁波:光波的伙伴
14.電波的溫度:熱輻射
15.電波雜音帶來的諾貝爾獎:關(guān)于宇宙背景輻射的兩次獲獎
16.充滿整個宇宙的電磁輻射:宇宙微波背景輻射
17.原子的形成使宇宙透明化:宇宙放晴
18.宇宙開始的波動:COBE的發(fā)現(xiàn)
19.由微小的波動引發(fā)的:星系的形成
20.暗物質(zhì)的重要作用:星系由暗物質(zhì)的波動產(chǎn)生
21.最初形成的天體有多大:最初天體的大小之爭
22.最遠的天體類星體:類星體的能量之謎
23.連光也逃不出來的地方:神秘的黑洞
24.類星體的能量之源:活動星系核模型
25.類星體的探索:恒星誕生于類星體
26.大爆炸之父:伽莫夫的生涯
第五章 宇宙的開始和未來
1.更細微的宇宙開端:質(zhì)子和中子是否也會瓦解
2.比質(zhì)子和中子更小的粒子:物質(zhì)由夸克構(gòu)成
3.宇宙間的隱者:中微子
4.反物質(zhì)哪里去了:磁單極概念的引入
5.大爆炸的又一謎團:磁單極疑難
6.宇宙的勢力范圍:視界疑難
7.解決諸多疑難:暴脹理論的提出
8.什么是暴脹:暴脹是加速膨脹
9.引起暴脹的原因:與引力相反的作用力
10.恒星、星系的生成:量子波動引起密度波動
11.探尋暴脹的直接證據(jù):重力波背景輻射
12.創(chuàng)造宇宙的時間:普朗克時間
13.取代粒子的最小存在:超弦理論
14.十維、十一維的時空:膜宇宙論
15.大爆炸以前宇宙就存在:兩種流行的模型
16.未來的宇宙圖景:宇宙加速膨脹
17.地球的未來:彗星向地球傾注而來
18.太陽的未來:最后變成白矮星
19.星系的未來:恒星從星系中蒸發(fā)
20.星系的繼續(xù)演變:巨大的黑洞
第六章 時間箭頭
1.時間箭頭:時間的單一方向性
2.普遍的物理法則:時間不會從過去流向未來
3.硬幣實驗:過去和未來的區(qū)別
4.時間本質(zhì):時間是一種可能性的流逝
5.硬幣試驗的發(fā)現(xiàn):熵增大法則
6.兩種狀態(tài):宏觀狀態(tài)與微觀狀態(tài)
7.玻耳茲曼:深受哲學(xué)困擾的物理學(xué)家
8.不同的時間箭頭:宇宙論的時間箭頭
專題 意識中的時間:我們?nèi)绾斡X察時間
9.時間指向的標(biāo)志:熵增大與宇宙創(chuàng)始
10.宇宙創(chuàng)始狀態(tài):宇宙膨脹與收縮
專題 生物賴負熵為:薛定諤與負熵?
11.進化的起源:宇宙的起點
12.彭羅斯的假說:用奇異點區(qū)分過去和未來
第七章 蟲洞和時問旅行
1.真的可能嗎:神奇的時間機器
2.封閉的時間軸:時間的特質(zhì)
3.旋轉(zhuǎn)黑洞:另一種黑洞
4.時光隧道:連接平行宇宙的通道
5.蟲洞:連接時間的隧道
6.使用蟲洞:時光機器的制造原理
7.宇宙繩:宇宙中的繩狀能源群
8.能源的最低狀態(tài):真空的互相轉(zhuǎn)換
9.缺口:宇宙繩周圍的時空
10.使用宇宙繩:制造時光機器
11.保存歷史:霍金關(guān)于歷史保存的假說
12.反粒子:朝過去行走的粒子
13.使用反物質(zhì):相對生成與相對消滅
14.終極答案:回答“時光機器可能嗎”
附錄一:我們?nèi)绾胃惺芸臻g和時間
附錄二:不可不知的物理名詞
章節(jié)摘錄
插圖:第1章 什么是宇宙1.與生產(chǎn)生活休戚相關(guān):人類開始關(guān)注宇宙古代美索不達米亞發(fā)達的天文學(xué)人類對宇宙的認識,隨著人類活動范圍的不斷擴大而逐漸放大。受到自身居住環(huán)境的局限,人類最早的宇宙觀也局限于地球之上,把高山大海當(dāng)做宇宙的盡頭。古代美索不達米亞人就認為,高山圍起了大地,天空懸在高山之上。每天太陽橫穿過天空,然后潛入地下隧道,到第二天再一次從東方升起。但這并不意味著古代人對于宇宙的認識是一味落后無知的,相反地,古代美索不達米亞人擁有著極為發(fā)達的天文學(xué)。他們已經(jīng)把行星和恒星區(qū)別開來,并對行星的運行取得了相當(dāng)精確的數(shù)據(jù)。他們記載下來的行星會合周期相對誤差都在1%以下。另外,古代兩河流域的人已經(jīng)知道了黃道,并把黃道帶劃分為十二星座,每個星座都按神話中的神或動物命名。這套符號一直沿用至今,也就是所謂的黃道十二宮。古埃及的天文學(xué)在古埃及,人們很早就意識到了季節(jié)的變換,并有專門的人負責(zé)對天象的觀測。古埃及人不僅早已掌握了預(yù)報日食和月食的方法,還根據(jù)星座的運行制定了歷法。古埃及人發(fā)現(xiàn),每當(dāng)天狼星于日出前升起在東方地平線上,即所謂的“偕日升”,之后再過兩個月,尼羅河就會泛濫。尼羅河水的這種周期性泛濫,使古埃及人產(chǎn)生了“季節(jié)”的概念。他們把天狼星在日出前升起的時刻定為一年的開始。開始的四個月正是尼羅河水泛濫之時,叫做泛濫季。之后的四個月定為恢復(fù)期,最后四個月定為旱期,也是農(nóng)作物收獲期。經(jīng)過長期的觀測,公元前4000多年,古埃及人把一年定為365日。這就是現(xiàn)今陽歷的來源。
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《完全圖解果殼宇宙:講述宇宙的前世今生》將為您介紹歷史上不同時期出現(xiàn)的各種宇宙觀.并著重對以宇宙膨脹為基礎(chǔ)的大爆炸理論予以闡述,為讀者勾畫出一幅關(guān)于宇宙起源、發(fā)展和終結(jié)的速寫。在茫茫宇宙之中,我們賴以生存的地球只是微不足道的一顆小小天體。渺小的人類一開始就對廣袤的宇宙產(chǎn)生了濃厚的興趣,逐漸描繪出宇宙過去、現(xiàn)在和未來的圖景。
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