正版新书--图解宇宙与量子理论 [日]竹内薰 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[日] 竹内薰 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115462107

商品编码：29341571242

包装：平装-胶订

出版时间：2017-11-01

基本信息

书名：图解宇宙与量子理论

定价：39.80元

作者：竹内薰

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2017-11-01

ISBN：9787115462107

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：大32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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地心说、日心说、奇点、相对论、物质波、薛定谔方程……这些晦涩难懂的理论在讲什么？主序星、红、白矮星、超新星、中子星、星际气体……这些星体有什么区别？强子、粒子、反粒子、超子、夸克、原子……这些基本粒子与宇宙有什么关系？伽马射线、黑洞、暗物质……这些星际物质暗示了什么？这本书用图表和漫画的形式一一为我们解答以上问题。从粒子到星系，本书生动直观地讲解了深奥的宇宙学知识；从微观到宏观，本书形象有趣地阐述了晦涩的量子理论。丹麦哥本哈根大学玻尔研究所粒子宇宙学博士后研究员蒋S为本书进行专业审校。

内容提要

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本书是一本宇宙学科普读物，从原子等微观粒子，到主序星、红、白矮星等恒星，以及宇宙中的暗物质，作者一一进行了详尽地解读。本书将宏观的宇宙与微观的粒子相结合，用数学工具和想象力为读者描绘出婴儿宇宙、平行宇宙、创造粒子的“超弦”等奇异的概念。

目录

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前言 / 3

本书概要 / 8



章 探索宇宙

天文学与量子理论的结合 从微观看宏观 / 10

宇宙的规模 从宇宙到量子 / 12

古代的宇宙观 人类对宇宙的探知从未间断 / 14

地心说 到中世纪为止的宇宙观 / 16

日心说1 提出日心说的哥白尼 / 18

日心说2 打破宗教特权 / 20

宇宙的膨胀 宇宙在不断膨胀中 / 22

炽热的奇点 宇宙是从一个火球开始的 / 24

光的速度 宇宙为什么如此浩瀚 / 26

相对论 描述时空的相对论 / 28

爱因斯坦场方程式 爱因斯坦的宇宙论 / 30

专栏1 为什么夜晚是黑暗的 / 32



第2章 量子理论

原子论 人类想要了解万物的根源 / 34

量子理论的开端 发现非连续性现象 / 36

普朗克尺度 以普朗克的名字命名的基本单位 / 38

原子模型1 原子是西瓜还是土星 / 40

原子模型2 电子分散在轨道上 / 42

物质波 所有的物质都具有波动性 / 44

薛定谔方程式 用概率描述世界 / 46

不确定性原理 无法同时确定的位置与速度 / 48

量子理论的解释1 是神在掷骰子吗 / 50

光电效应 爱因斯坦所描述的光的粒子性 / 52

波动性与粒子性 展示电子波动性的实验 / 54

量子理论的解释2 玻姆的量子势能 / 56

隧穿效应 量子有概率可以穿过势垒 / 58

量子理论的解释3 玻姆对于隧穿效应的解释 / 60

自旋1 电子的自旋不是旋转的 / 62

自旋2 量子世界中的奇妙性质 / 64

泡利不相容原理 玻色子与费米子 / 66

超流体与超导体 奇妙的“超”现象 / 68

量子波动 能量可以在真空中波动 / 70

专栏2 身边的量子力学 / 72



第3章 恒星的进化

元素的起源 我们都是恒星的一部分 / 74

元素分析 了解构成恒星的元素 / 76

恒星的一生 质量决定了恒星生命的长短 / 78

主序星的核聚变反应 太阳内部产生的核聚变 / 80

红的核聚变反应 红是制造元素的工厂 / 82

白矮星 简并压支撑着的白矮星 / 84

超新星爆炸1 连接新一代的大爆炸 / 86

超新星爆炸2 通过超新星爆炸测量距离 / 88

中子星1 中子星是巨大的原子核 / 90

中子星2 构成中子星的奇妙粒子 / 92

黑洞1 连光线都能吸进去的时空旋涡 / 94

黑洞2 黑洞也会消失 / 96

星际气体 恒星的终结是新恒星的诞生 / 98

专栏3 夸克星的可能性 / 100



第4章 观测到的新的宇宙状态

电磁波 在宇宙中旅行的电磁波 / 102

发现黑洞 找到看不见的黑洞 / 104

银河系的构造 恒星汇集而成的银河系 / 106

宇宙射线的起源 超高能量宇宙射线之谜 / 108

伽马射线暴 来自银河系外的神秘射线 / 110

红移 通过光谱了解膨胀速度 / 112

宇宙背景辐射 证明宇宙大爆炸理论的噪音 / 114

WMAP 空间探测器发现的波动 / 116

暗物质1 银河旋转之谜 / 118

暗物质2 已判明的暗物质分布 / 120

暗能量 加快宇宙膨胀速度的神秘能量 / 122

宇宙的构成要素 宇宙的96%还不为人所知 / 124

宇宙大尺度结构 微观的波动形成宏观的构造 / 126

大型对撞机 重现早期宇宙的实验 / 128

专栏4 对撞机能制造出黑洞吗？ / 130



第5章 粒子标准模型

粒子标准模型 粒子的基础概念 / 132

强子 夸克构成的强子 / 134

相互作用力 宇宙中的4种相互作用力 / 136

反粒子 量子理论与相对论结合后的推论 / 138

强相互作用力 强相互作用力让太阳发光 / 140

超子 奇异的原子核 / 142

弱相互作用力 打破能量守恒定律？ / 144

未发现的粒子1 传递引力的引力子 / 146

未发现的粒子2 产生质量的希格斯粒子 / 148

CPT对称性 物理定律所带有的对称性 / 150

对称性破缺 对称性破缺会在宇宙中留下物质 / 152

专栏5 粒子探究之旅 / 154



第6章 宇宙的历史

宇宙的进化 从“无”开始的137亿年的宇宙史 / 156

宇宙图 根据宇宙史绘制的宇宙图 / 158

宇宙的加速膨胀 宇宙的膨胀正在加速 / 160

星系的布局 宇宙大尺度结构 / 162

星系的形成 星系是宇宙的基础单位 / 164

恒星的形成 宇宙中个点亮的恒星 / 166

宇宙放晴 38万年后，视线开朗的宇宙 / 168

元素的产生 存在于早期宇宙的氢和氦 / 170

强子的产生 用强大的力量将夸克封闭起来 / 172

反物质之谜 为什么只有物质被留了下来 / 174

宇宙大爆炸 高温、高密度的火球宇宙 / 176

专栏6 宇宙背景辐射的发现之路 / 178



第7章 量子宇宙学

奇点理论 时光倒流的话，宇宙会变成一个点吗 / 180

暴胀 真空能量引起的扩大 / 182

时间的概念 时间的概念随理论一同变化 / 184

霍金的宇宙论 从无边界开始 / 186

宇宙诞生以前 宇宙诞生前是什么样的 / 188

专栏7 薛定谔的猫 / 190



第8章 统一场论

理论物理与宇宙观测 发展理论物理的关键在于对宇宙的观测 / 192

标准模型的局限 中微子振荡动摇了标准模型 / 194

相互作用力的统一 物理学家们的梦想是相互作用力的统一 / 196

暗物质 暗物质是新粒子的备选吗 / 198

圈量子引力理论1 将相对论量子化的圈量子引力理论 / 200

圈量子引力理论2 圈量子引力理论与宇宙学 / 202

超弦理论1 超弦理论的成因 / 204

超弦理论2 弦能解释世上的一切 / 206

M理论 从超弦理论到M理论 / 208

五维时空 宇宙不是四维的吗 / 210

专栏8 诺贝尔物理学获奖者与量子理论 / 212



第9章 宇宙的今后

多重宇宙 宇宙只有一个吗 / 214

宇宙的未来1 宇宙在膨胀还是在收缩呢 / 216

宇宙的未来2 膨胀中的宇宙的未来 / 218



索引 / 220

作者介绍

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【日】竹内薰 主编 1960年生于东京。爱猫科学作家。在东京大学理学系毕业后，又拿到了麦吉尔大学（加拿大）的理科博士学位。除了撰写一些科技类图书，还担任电视台的评论员、广播电台的主持人，解说数学类节目，并为报刊杂志撰写小专栏，参加各种各样的科普活动。 他的著作有《猫耳少女的量子理论》、《主见过强的人和没有主见的人》、《成就卓著的科学家们》（以上为PHP研究所版权所有）、《驹大数学特别集中讲座》（与他人共同编著，扶桑社版权所有）、《狄奥尼修之耳》（德间文库版权所有）等。蒋S 专业审校 现为丹麦哥本哈根大学玻尔研究所博士后研究员。2015年获得美国加州大学戴维斯分校博士学位，曾获2013年全美 LHC-TI项目荣誉研究生奖学金，2014年度国家自费留学生奖学金以及加州大学毕业生杰出学术成就奖等多项大奖和荣誉 。研究领域为超标准模型的粒子物理以及粒子宇宙学，已在希格斯物理、超对称物理、暗物质、额外维时空以及有效场理论等方向开展研究。目前主要致力于研究与早期宇宙相关联的粒子宇宙学问题。至今在国际一级学术刊物上发表论文二十余篇（包括高影响因子的物理评论快报两篇），论文总引用数近千次，同时担任JHEP, Phys. Rev. D, Nucl. Phys. B, Mod. Phys. Lett. A等国际一级期刊论文审稿人。

文摘

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序言

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《黑洞的低语：探寻宇宙深处的奥秘》 一部关于宇宙终极谜题的震撼探索 人类对宇宙的好奇，如同仰望星空的那一刻，便已注定。从古老的星图绘制到现代的空间望远镜，我们从未停止过对头顶这片浩瀚星海的求索。然而，随着认知的深入，宇宙展现出的并非是机械运转的秩序，而是充满了令人敬畏的奇观与难以捉摸的谜团。黑洞，作为宇宙中最极端、最神秘的存在，正是这一切谜团的核心。 《黑洞的低语》并非一本枯燥的科普读物，而是一场引人入胜的智识探险，一次深入宇宙腹地的心灵之旅。本书将带领读者穿越时空的界限，潜入那些连光线都无法逃脱的引力深渊，去聆听黑洞在寂静宇宙中发出的低语，解读它所蕴含的关于宇宙起源、演化乃至终极命运的惊人真相。 从经典到前沿：黑洞的演进史 本书的开篇，我们将追溯黑洞概念的起源。从牛顿的万有引力定律，到爱因斯坦革命性的广义相对论，物理学家们是如何一步步推演出这些“不可见”天体的存在的？我们将详细阐述爱因斯坦场方程的精妙之处，以及史瓦西解如何首次精确描绘了一个球对称黑洞的轮廓。了解这些理论基石，将帮助我们理解黑洞并非空中楼阁，而是严谨物理学逻辑推导出的必然结果。 接着，我们将目光转向观测证据的积累。从第一例被推测存在的黑洞——天鹅座X-1，到如今射电望远镜阵列拍摄到的“事件视界望远镜”照片，黑洞的存在是如何从理论猜想到无可辩驳的现实？我们将深入探讨各种探测黑洞的方法：X射线双星、引力波探测器以及通过黑洞对周围物质和光线的影响来推断其存在。这些真实的观测数据，将让抽象的理论变得鲜活起来，也让我们对人类科学探索的能力感到由衷的赞叹。 黑洞的多重面貌：不止是“吞噬者” 在许多人的印象中，黑洞是宇宙中纯粹的“吞噬者”，所到之处皆为虚无。然而，《黑洞的低语》将打破这一刻板印象，揭示黑洞远比我们想象的更加复杂和活跃。 我们将深入剖析不同种类的黑洞： 恒星级黑洞： 质量是太阳数倍到数十倍，是大质量恒星在生命终点坍缩形成的。它们如同宇宙中的“捕食者”，吞噬着周围的气体和尘埃，并可能引发壮观的伽马射线暴，是宇宙中最剧烈的能量爆发之一。 超大质量黑洞： 质量是太阳数百万到数十亿倍，潜伏在几乎所有星系的中心，包括我们自己的银河系。它们如同星系的“心脏”，其强大的引力塑造着星系的形成和演化，并驱动着能量巨大的活动星系核和类星体。我们将探讨这些巨兽是如何形成的，以及它们与宿主星系之间神秘的共生关系。 中等质量黑洞： 它们是介于恒星级和超大质量黑洞之间的“失落的一环”，其存在一直是天体物理学界的研究热点。本书将梳理目前关于中等质量黑洞的观测线索，以及它们可能存在的形成机制，这有望填补我们对黑洞家族认知的空白。 原初黑洞（理论推测）： 甚至可能存在于宇宙大爆炸初期形成的、质量范围极广的“原初黑洞”。它们若是真的存在，将对暗物质的本质、宇宙的早期演化产生深远影响。 本书将不止步于描述这些黑洞的“身份”，更将深入探讨它们的“行为”。我们将了解黑洞的吸积盘是如何将物质加热到极高温度，发出耀眼辐射；黑洞的喷流是如何以接近光速的速度喷射粒子，影响星系际介质。这些活跃的黑洞，并非只是宇宙中的“死寂之地”，而是宇宙能量和物质循环的关键节点。 超越经典：量子世界与黑洞的碰撞 当宇宙中最宏大的引力现象遭遇微观世界中最奇异的量子理论，一场颠覆我们认知的“科学革命”便悄然发生。本书将特别关注黑洞与量子力学之间的深刻联系，这是现代物理学最具挑战性也最令人兴奋的研究领域之一。 我们将详细介绍“霍金辐射”的概念。史蒂芬·霍金通过将量子场论应用于黑洞视界附近，发现黑洞并非绝对“不毛之地”，而是会缓慢地向外辐射粒子，并因此损失质量，最终“蒸发”。这一革命性的发现，不仅颠覆了传统黑洞观，更将引力与量子力学两大物理学支柱联系起来，为“万有理论”的研究提供了重要线索。 本书还将探讨“信息悖论”。如果黑洞会蒸发，那么落入黑洞的物质信息最终去了哪里？这是否违反了量子力学的基本原理？我们将深入浅出地讲解这场旷日持久的科学争论，以及最新的研究进展，例如“全息原理”等前沿理论，试图解释信息如何在黑洞蒸发过程中得以保存，或者以何种形式“逃逸”。 黑洞的未来：宇宙的终结与新生的黎明？ 宇宙的未来，与黑洞的命运息息相关。随着时间的推移，宇宙中的黑洞将如何演变？它们是最终吞噬一切，还是会随着宇宙的膨胀而逐渐稀疏？ 本书将带领读者思考黑洞的“长远未来”。在漫长到难以想象的时间尺度上，宇宙中的普通恒星将熄灭，星系将解体，超大质量黑洞将成为宇宙中少数仍然活跃的天体。最终，即使是黑洞本身，也将通过霍金辐射缓慢蒸发殆尽。宇宙将走向一个极度寒冷、黑暗、稀疏的“热寂”状态，还是存在其他更出人意料的结局？ 同时，本书也将从更广阔的视角审视黑洞在宇宙演化中的作用。黑洞可能不仅仅是宇宙的“终点”，也可能是“起点”。例如，某些理论认为，超大质量黑洞的形成可能与早期宇宙的结构形成有关，甚至可能影响了宇宙的膨胀速率。 结语：一场永无止境的探索 《黑洞的低语》并非为读者提供所有答案，而是激发更多的问题。它将引导读者认识到，我们对宇宙的认知，如同浩瀚海洋中的一叶扁舟，前方永远有更广阔的未知等待我们去探索。黑洞，作为宇宙中最极端、最神秘的存在，是通往理解宇宙本质的一把关键钥匙。 本书旨在以一种生动、引人入胜的方式，普及黑洞相关的科学知识，激发公众对宇宙学的兴趣，并展现人类科学探索的精神。无论您是物理学爱好者，还是对宇宙充满好奇的普通读者，《黑洞的低语》都将为您打开一扇通往宇宙深处的大门，让您在每一次翻阅中，都能感受到宇宙的壮丽与智慧的光芒。准备好，倾听那来自遥远宇宙深处的低语吧，它将带您一同思考，宇宙，以及我们自身，存在的终极意义。

评分☆☆☆☆☆

读完一部分内容后，我最大的感受就是这本书极大地拓宽了我的视野。宇宙的浩瀚，量子世界的奇妙，这些概念一旦被清晰地展现出来，就仿佛打开了一扇通往全新世界的大门。我开始重新审视自己对世界的认知，那些曾经觉得理所当然的事情，现在看来都可能隐藏着更深层次的科学原理。比如，关于暗物质和暗能量的讨论，让我意识到我们对宇宙的了解还只是冰山一角，还有太多的未知等待着我们去探索。这种对未知的敬畏感和探索欲，正是这本书带给我的最宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

拿到书的第一个感觉就是它的“图解”二字真的名副其实。翻开书页，扑面而来的是大量精美的插图、图表和照片，它们不仅仅是装饰，更是理解书中内容的绝佳辅助。作者似乎非常懂得如何将那些抽象而复杂的物理概念，通过视觉化的方式呈现出来。比如，在讲解宇宙大爆炸时，那些从一个小点开始不断膨胀的动态图，瞬间就让“宇宙在膨胀”这个概念变得直观起来。又比如，在介绍黑洞时，那些描绘时空弯曲的插图，也让我对这个宇宙中最神秘的天体有了更深刻的认识。我一直觉得，科学的学习不仅仅是记住公式和理论，更是要理解它们背后的逻辑和思想，而这本书的图解方式，恰恰满足了这一点。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，《图解宇宙与量子理论》是一本非常优秀的科普读物。它以其精美的图解、通俗易懂的语言、严谨的科学态度，以及引人入胜的叙述方式，成功地将宇宙和量子理论这两个宏大而复杂的领域呈现给了读者。我强烈推荐给所有对宇宙和科学感兴趣的朋友们，我相信这本书一定会给你带来一场知识的盛宴和思想的洗礼。它让我更加热爱科学，更加渴望去探索这个充满奥秘的世界。

评分☆☆☆☆☆

对于我来说，这本书最宝贵的地方在于它所激发的思考。在阅读过程中，我常常会陷入沉思，思考宇宙的终极命运，思考生命的意义，思考我们在这个宏大宇宙中的位置。书中对于“多重宇宙”和“时间旅行”等前沿猜想的探讨，更是让我脑洞大开。虽然这些都是尚未被证实的概念，但它们所展现的可能性，足以激发我们对未知世界的无限遐想。这本书不仅仅是知识的传递，更是思想的启迪。

评分☆☆☆☆☆

我之前也尝试过阅读一些关于宇宙学和量子物理的书籍，但往往因为过于学术化或者缺乏足够的解释而让我望而却步。但是《图解宇宙与量子理论》这本书，真的给我带来了耳目一新的感觉。它不像那些枯燥的教科书，而是以一种讲故事的方式，娓娓道来。作者在介绍宇宙的起源时，将从“奇点”到“宇宙大爆炸”的过程，描述得如同史诗般的宏大叙事。而当谈到量子力学中的“叠加态”和“纠缠态”时，作者也用了一些生动形象的比喻，让我这个门外汉也能勉强理解其中的精妙之处。这种娓娓道来的叙述风格，让我感觉不是在“学习”，而是在“探索”。

评分☆☆☆☆☆

我之前一直认为量子理论是非常高深莫测的，感觉离我的生活很遥远。但是，阅读了《图解宇宙与量子理论》之后，我才发现，原来量子理论早已渗透到我们生活的方方面面，从半导体到激光，再到我们现在使用的各种电子设备，都离不开量子力学的原理。这本书让我看到了科学的实用性和它的发展潜力，这让我感到非常兴奋。我开始更加关注科技的发展，因为我明白，这些看似微小的粒子，正在以前所未有的方式改变着我们的世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我印象深刻的是，它不仅仅是罗列科学事实，而是试图去解答“为什么”。作者在介绍每一个理论时，都会追溯它的起源，解释它的提出背景，以及它解决了什么问题。比如，在介绍量子力学的出现时，它详细阐述了经典物理学在解释黑体辐射等现象时遇到的困境，这让我明白了科学的进步往往是在解决旧的矛盾中诞生的。这种“追根溯源”式的讲解方式，让我能够更深刻地理解科学理论的价值和意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排也让我觉得非常合理。它从宇宙的宏观尺度，逐步深入到微观的量子世界，然后再将两者联系起来，形成一个完整的知识体系。这种由大到小的逻辑递进，非常符合我的阅读习惯。我能清晰地看到，宏观的宇宙规律是如何由微观的粒子运动所决定的。在阅读过程中，我经常会停下来思考，然后回过头来对照图解，加深理解。这种主动的思考过程，比单纯地被动接受信息要有效得多。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就非常有吸引力，简约中带着一种神秘感，让人一眼就能感受到它所要探讨的宏大主题。当我拿到这本《图解宇宙与量子理论》时，内心是充满期待的。我一直对宇宙的起源、星系的形成以及那些我们肉眼无法触及的微观世界充满好奇。特别是量子理论，这个词在我脑海中总是与“奇特”、“反直觉”这些词语联系在一起，总是让人觉得既深奥又迷人。我渴望能有一本书，能够用一种易于理解的方式，将这些复杂的概念梳理清楚，让我能够窥探到宇宙的奥秘，理解那些改变了我们认知世界的科学理论。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我是一个对科学非常感兴趣，但又不是专业背景的人。所以，我一直以来寻找的，就是一本既有深度又不失趣味性的科普读物。《图解宇宙与量子理论》做到了这一点。作者在讲解复杂的物理概念时，并没有回避专业术语，但他会用非常易懂的语言进行解释，并且配合恰到好处的插图。我尤其喜欢书中对于“因果律”在量子世界中可能被颠覆的讨论，这让我感到非常震撼。虽然我可能无法完全理解那些复杂的数学推导，但书中所传达的核心思想，却能让我产生深刻的共鸣。