基本信息

书名：全新正版 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

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

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

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

【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

序言