基本信息

書名：圖解宇宙與量子理論

定價：39.80元

作者：竹內薰

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2017-11-01

ISBN：9787115462107

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：大32開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

地心說、日心說、奇點、相對論、物質波、薛定諤方程……這些晦澀難懂的理論在講什麼？主序星、紅、白矮星、超新星、中子星、星際氣體……這些星體有什麼區彆？強子、粒子、反粒子、超子、誇剋、原子……這些基本粒子與宇宙有什麼關係？伽馬射綫、黑洞、暗物質……這些星際物質暗示瞭什麼？這本書用圖錶和漫畫的形式一一為我們解答以上問題。從粒子到星係，本書生動直觀地講解瞭深奧的宇宙學知識；從微觀到宏觀，本書形象有趣地闡述瞭晦澀的量子理論。丹麥哥本哈根大學玻爾研究所粒子宇宙學博士後研究員蔣S為本書進行專業審校。

內容提要

本書是一本宇宙學科普讀物，從原子等微觀粒子，到主序星、紅、白矮星等恒星，以及宇宙中的暗物質，作者一一進行瞭詳盡地解讀。本書將宏觀的宇宙與微觀的粒子相結閤，用數學工具和想象力為讀者描繪齣嬰兒宇宙、平行宇宙、創造粒子的“超弦”等奇異的概念。

目錄

前言 / 3

本書概要 / 8



章 探索宇宙

天文學與量子理論的結閤 從微觀看宏觀 / 10

宇宙的規模 從宇宙到量子 / 12

古代的宇宙觀 人類對宇宙的探知從未間斷 / 14

地心說 到中世紀為止的宇宙觀 / 16

日心說1 提齣日心說的哥白尼 / 18

日心說2 打破宗教特權 / 20

宇宙的膨脹 宇宙在不斷膨脹中 / 22

熾熱的奇點 宇宙是從一個火球開始的 / 24

光的速度 宇宙為什麼如此浩瀚 / 26

相對論 描述時空的相對論 / 28

愛因斯坦場方程式 愛因斯坦的宇宙論 / 30

專欄1 為什麼夜晚是黑暗的 / 32



第2章 量子理論

原子論 人類想要瞭解萬物的根源 / 34

量子理論的開端 發現非連續性現象 / 36

普朗剋尺度 以普朗剋的名字命名的基本單位 / 38

原子模型1 原子是西瓜還是土星 / 40

原子模型2 電子分散在軌道上 / 42

物質波 所有的物質都具有波動性 / 44

薛定諤方程式 用概率描述世界 / 46

不確定性原理 無法同時確定的位置與速度 / 48

量子理論的解釋1 是神在擲骰子嗎 / 50

光電效應 愛因斯坦所描述的光的粒子性 / 52

波動性與粒子性 展示電子波動性的實驗 / 54

量子理論的解釋2 玻姆的量子勢能 / 56

隧穿效應 量子有概率可以穿過勢壘 / 58

量子理論的解釋3 玻姆對於隧穿效應的解釋 / 60

自鏇1 電子的自鏇不是鏇轉的 / 62

自鏇2 量子世界中的奇妙性質 / 64

泡利不相容原理 玻色子與費米子 / 66

超流體與超導體 奇妙的“超”現象 / 68

量子波動 能量可以在真空中波動 / 70

專欄2 身邊的量子力學 / 72



第3章 恒星的進化

元素的起源 我們都是恒星的一部分 / 74

元素分析 瞭解構成恒星的元素 / 76

恒星的一生 質量決定瞭恒星生命的長短 / 78

主序星的核聚變反應 太陽內部産生的核聚變 / 80

紅的核聚變反應 紅是製造元素的工廠 / 82

白矮星 簡並壓支撐著的白矮星 / 84

超新星爆炸1 連接新一代的大爆炸 / 86

超新星爆炸2 通過超新星爆炸測量距離 / 88

中子星1 中子星是巨大的原子核 / 90

中子星2 構成中子星的奇妙粒子 / 92

黑洞1 連光綫都能吸進去的時空鏇渦 / 94

黑洞2 黑洞也會消失 / 96

星際氣體 恒星的終結是新恒星的誕生 / 98

專欄3 誇剋星的可能性 / 100



第4章 觀測到的新的宇宙狀態

電磁波 在宇宙中旅行的電磁波 / 102

發現黑洞 找到看不見的黑洞 / 104

銀河係的構造 恒星匯集而成的銀河係 / 106

宇宙射綫的起源 超高能量宇宙射綫之謎 / 108

伽馬射綫暴 來自銀河係外的神秘射綫 / 110

紅移 通過光譜瞭解膨脹速度 / 112

宇宙背景輻射 證明宇宙大爆炸理論的噪音 / 114

WMAP 空間探測器發現的波動 / 116

暗物質1 銀河鏇轉之謎 / 118

暗物質2 已判明的暗物質分布 / 120

暗能量 加快宇宙膨脹速度的神秘能量 / 122

宇宙的構成要素 宇宙的96%還不為人所知 / 124

宇宙大尺度結構 微觀的波動形成宏觀的構造 / 126

大型對撞機 重現早期宇宙的實驗 / 128

專欄4 對撞機能製造齣黑洞嗎？ / 130



第5章 粒子標準模型

粒子標準模型 粒子的基礎概念 / 132

強子 誇剋構成的強子 / 134

相互作用力 宇宙中的4種相互作用力 / 136

反粒子 量子理論與相對論結閤後的推論 / 138

強相互作用力 強相互作用力讓太陽發光 / 140

超子 奇異的原子核 / 142

弱相互作用力 打破能量守恒定律？ / 144

未發現的粒子1 傳遞引力的引力子 / 146

未發現的粒子2 産生質量的希格斯粒子 / 148

CPT對稱性 物理定律所帶有的對稱性 / 150

對稱性破缺 對稱性破缺會在宇宙中留下物質 / 152

專欄5 粒子探究之旅 / 154



第6章 宇宙的曆史

宇宙的進化 從“無”開始的137億年的宇宙史 / 156

宇宙圖 根據宇宙史繪製的宇宙圖 / 158

宇宙的加速膨脹 宇宙的膨脹正在加速 / 160

星係的布局 宇宙大尺度結構 / 162

星係的形成 星係是宇宙的基礎單位 / 164

恒星的形成 宇宙中個點亮的恒星 / 166

宇宙放晴 38萬年後，視綫開朗的宇宙 / 168

元素的産生 存在於早期宇宙的氫和氦 / 170

強子的産生 用強大的力量將誇剋封閉起來 / 172

反物質之謎 為什麼隻有物質被留瞭下來 / 174

宇宙大爆炸 高溫、高密度的火球宇宙 / 176

專欄6 宇宙背景輻射的發現之路 / 178



第7章 量子宇宙學

奇點理論 時光倒流的話，宇宙會變成一個點嗎 / 180

暴脹 真空能量引起的擴大 / 182

時間的概念 時間的概念隨理論一同變化 / 184

霍金的宇宙論 從無邊界開始 / 186

宇宙誕生以前 宇宙誕生前是什麼樣的 / 188

專欄7 薛定諤的貓 / 190



第8章 統一場論

理論物理與宇宙觀測 發展理論物理的關鍵在於對宇宙的觀測 / 192

標準模型的局限 中微子振蕩動搖瞭標準模型 / 194

相互作用力的統一 物理學傢們的夢想是相互作用力的統一 / 196

暗物質 暗物質是新粒子的備選嗎 / 198

圈量子引力理論1 將相對論量子化的圈量子引力理論 / 200

圈量子引力理論2 圈量子引力理論與宇宙學 / 202

超弦理論1 超弦理論的成因 / 204

超弦理論2 弦能解釋世上的一切 / 206

M理論 從超弦理論到M理論 / 208

五維時空 宇宙不是四維的嗎 / 210

專欄8 諾貝爾物理學獲奬者與量子理論 / 212



第9章 宇宙的今後

多重宇宙 宇宙隻有一個嗎 / 214

宇宙的未來1 宇宙在膨脹還是在收縮呢 / 216

宇宙的未來2 膨脹中的宇宙的未來 / 218



索引 / 220

作者介紹

【日】竹內薰 主編 1960年生於東京。愛貓科學作傢。在東京大學理學係畢業後，又拿到瞭麥吉爾大學（加拿大）的理科博士學位。除瞭撰寫一些科技類圖書，還擔任電視颱的評論員、廣播電颱的主持人，解說數學類節目，並為報刊雜誌撰寫小專欄，參加各種各樣的科普活動。 他的著作有《貓耳少女的量子理論》、《主見過強的人和沒有主見的人》、《成就卓著的科學傢們》（以上為PHP研究所版權所有）、《駒大數學特彆集中講座》（與他人共同編著，扶桑社版權所有）、《狄奧尼修之耳》（德間文庫版權所有）等。蔣S 專業審校 現為丹麥哥本哈根大學玻爾研究所博士後研究員。2015年獲得美國加州大學戴維斯分校博士學位，曾獲2013年全美 LHC-TI項目榮譽研究生奬學金，2014年度國傢自費留學生奬學金以及加州大學畢業生傑齣學術成就奬等多項大奬和榮譽 。研究領域為超標準模型的粒子物理以及粒子宇宙學，已在希格斯物理、超對稱物理、暗物質、額外維時空以及有效場理論等方嚮開展研究。目前主要緻力於研究與早期宇宙相關聯的粒子宇宙學問題。至今在國際一級學術刊物上發錶論文二十餘篇（包括高影響因子的物理評論快報兩篇），論文總引用數近韆次，同時擔任JHEP, Phys. Rev. D, Nucl. Phys. B, Mod. Phys. Lett. A等國際一級期刊論文審稿人。

文摘

序言