圖解宇宙與量子理論

前言 / 3 

本書概要　/　8

第1章　探索宇宙

天文學(xué)與量子理論的結(jié)合　從微觀看宏觀 /　10

宇宙的規(guī)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　提出日心說的哥白尼 /　18

日心說2　打破宗教特權(quán) /　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　宇宙為什么如此浩瀚 /　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　為什么夜晚是黑暗的 /　32

第2章　量子理論

原子論　人類想要了解萬物的根源 /　34

量子理論的開端　發(fā)現(xiàn)非連續(xù)性現(xiàn)象 /　36

普朗克尺度　以普朗克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(zhì)波　所有的物質(zhì)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(yīng)　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(yīng)　量子有一定概率可以穿過勢壘 /　58

量子理論的解釋3　玻姆對于隧穿效應(yīng)的解釋 /　60

自旋1　電子的自旋不是旋轉(zhuǎn)的 /　62

自旋2　量子世界中的奇妙性質(zhì) /　64

泡利不相容原理　玻色子與費米子 /　66

超流體與超導(dǎo)體　奇妙的“超”現(xiàn)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(xué) /　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　了解構(gòu)成恒星的元素 /　76

恒星的一生　質(zhì)量決定了恒星生命的長短 /　78

主序星的核聚變反應(yīng)　太陽內(nèi)部產(chǎn)生的核聚變 /　80

紅巨星的核聚變反應(yīng)　紅巨星是制造元素的工廠 /　82

白矮星　簡并壓支撐著的白矮星 /　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(gòu)成中子星的奇妙粒子 /　92

黑洞1　連光線都能吸進去的時空旋渦 /　94

黑洞2　黑洞也會消失 /　96

星際氣體　恒星的終結(jié)是新恒星的誕生 /　98

專欄3　夸克星的可能性 /　100

第4章　觀測到的最新的宇宙狀態(tài)

電磁波　在宇宙中旅行的電磁波 /　102

發(fā)現(xiàn)黑洞　找到看不見的黑洞 /　104

銀河系的構(gòu)造　恒星匯集而成的銀河系 /　106

宇宙射線的起源　超高能量宇宙射線之謎 /　108

伽馬射線暴　來自銀河系外的神秘射線 /　110

紅移　通過光譜了解膨脹速度 /　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(fā)現(xiàn)的波動 /　116

暗物質(zhì)1　銀河旋轉(zhuǎn)之謎 /　118

暗物質(zhì)2　已判明的暗物質(zhì)分布 /　120

暗能量　加快宇宙膨脹速度的神秘能量 /　122

宇宙的構(gòu)成要素　宇宙的96%還不為人所知 /　124

宇宙大尺度結(jié)構(gòu)　微觀的波動形成宏觀的構(gòu)造 /　126

大型對撞機　重現(xiàn)早期宇宙的實驗 /　128

專欄4　對撞機能制造出黑洞嗎？ /　130

第5章　粒子標準模型

粒子標準模型　粒子的基礎(chǔ)概念 /　132

強子　夸克構(gòu)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(jié)合后的推論 /　138

強相互作用力　強相互作用力讓太陽發(fā)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(fā)現(xiàn)的粒子1　傳遞引力的引力子 /　146

未發(fā)現(xiàn)的粒子2　產(chǎn)生質(zhì)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(zhì) /　152

專欄5　粒子探究之旅 /　154

第6章　宇宙的歷史

宇宙的進化　從“無”開始的137億年的宇宙史 /　156

宇宙圖　根據(jù)宇宙史繪制的宇宙圖 /　158

宇宙的加速膨脹　宇宙的膨脹正在加速 /　160

星系的布局　宇宙大尺度結(jié)構(gòu) /　162

星系的形成　星系是宇宙的基礎(chǔ)單位 /　164

恒星的形成　宇宙中第一個點亮的恒星 /　166

宇宙放晴　38萬年后，視線開朗的宇宙 /　168

元素的產(chǎn)生　存在于早期宇宙的氫和氦 /　170

強子的產(chǎn)生　用強大的力量將夸克封閉起來 /　172

反物質(zhì)之謎　為什么只有物質(zhì)被留了下來 /　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(fā)現(xiàn)之路 /　178

第7章　量子宇宙學(xué)

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　宇宙誕生前是什么樣的 /　188

專欄7　薛定諤的貓 /　190

第8章　統(tǒng)一場論

理論物理與宇宙觀測　發(fā)展理論物理的關(guān)鍵在于對宇宙的觀測 /　192

標準模型的局限　中微子振蕩動搖了標準模型 /　194

相互作用力的統(tǒng)一　物理學(xué)家們的夢想是相互作用力的統(tǒng)一 /　196

暗物質(zhì)　暗物質(zhì)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(xué) /　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(xué)獲獎?wù)吲c量子理論 /　212

第9章　宇宙的今后

多重宇宙　宇宙只有一個嗎 /　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