天文宇宙知识书五年级 小谷太郎《多云的宇宙 : 物理学未解的七朵“乌云”》PDF电子版完整版百度云可下载

上期我们说到了“有宇宙相关的科学知识的书 ［英］爱德华?布鲁克《星空5500年》PDF电子版完整版百度云可下载”，本期我们说说天文宇宙知识书五年级 小谷太郎《多云的宇宙 : 物理学未解的七朵“乌云”》PDF电子版完整版百度云可下载。

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　　深入浅出地讲述了进入21世纪，物理学上空笼罩着的七朵“乌云”（谜团）——质子衰变论、黑洞大、埃弗莱特的多宇宙理论、异端的宇宙、暗物质和暗能量、量子力学、宇宙原理与人类原理；对每一朵“乌云”（谜团），书中给出了其由来、的物理学理论构想及分析以及这些“乌云”对人类未来的影响；目录

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　　乌云一 质子衰变论

　　探寻支配基本粒子界的规则／003

　　的基本粒子的条件／003

　　6种夸克与6种轻粒子／004

　　5种媒介粒子与希格斯玻色子／008

　　基本粒子的大统一理论／009

　　神冈探测器的忧郁／009

　　获得诺贝尔奖的可爱的“神冈探测器”／009

　　能估算质子寿命的装置／010

　　严密监测3000吨水／011

　　也许大统一理论是错误的／012

　　超新星1987A／014

　　神冈探测器的数据震惊世界／014

　　中微子天文学的诞生／015

　　被巧妙更改的“ND”的意义／016

　　中微子震荡／017

　　质子衰变是如何形成的？／017

　　乌云二 黑洞大*

　　发现奇妙的天体／021

　　开端是相对论／021

　　能计算引力的史瓦西解／024

　　无黑洞论／025

　　19岁青年的怪异“星溃说”／027

　　恰如其名的“黑洞”／028

　　印证其存在的天体被接二连三地发现／030

　　熵与霍金辐射／031

　　据说黑洞具有熵？／031

　　熵是指“难以掌握的信息量”／031

　　放入10种气体分子的箱子的状态如何？／032

　　状态的数量在理论上不可能是无限的／034

　　熵会根据温度产生变化／035

　　并不是真正的黑色宇宙洞穴／036

　　书和你的身体都会辐射电磁波／036

　　改变了黑洞概念的“霍金辐射”／037

　　黑洞与宇宙的寿命／038

　　结局是大*／038

　　引发了理论物理学业界的大*／039

　　黑洞的热力学／041

　　物理学的未解决难题：“信息悖论”／041

　　宇宙*终的结局是什么／042

　　乌云三 埃弗莱特的多宇宙理论

　　量子力学的诞生／047

　　身边的物理法则难以解释的世界／047

　　量子力学宛如禅机问答／049

　　粒子具有波动性意味着什么？／051

　　不可思议的哥本哈根解释／052

　　神的骰子与薛定谔的猫／054

　　玻尔愤怒的大反驳／056

　　多宇宙理论出现／057

　　研究生的学说逐渐获得了粉丝／059

　　多世界是否真实存在？／061

　　确认猫的生死／063

　　基于多宇宙理论的量子计算机／063

　　量子力学是极具实践性的／064

　　乌云四 奇异的宇宙论

　　着手对宇宙的描述／069

　　宇宙究竟是怎样的形态？／069

　　宇宙是否有边缘？是有限还是无限？／070

　　“用望远镜能看到自己的后脑勺”／073

　　爱因斯坦的狼狈／074

　　过于自由的宇宙世界说法／076

　　奇怪的宇宙说法层出不穷，退缩的天才／076

　　四散的银河／077

　　哈勃拥护派和观望派／079

　　米尔恩宇宙*／080

　　霍伊尔，从无到有创造物质／083

　　爱因斯坦的失败／084

　　宇宙微波背景辐射／087

　　通过空调了解初期宇宙的景象／087

　　解释98%的宇宙物质的由来／088

　　霍伊尔命名宇宙大*／089

　　彭齐亚斯和威尔逊清扫鸽子粪便／089

　　宇宙微波背景辐射带来了什么／091

　　乌云五 暗物质和暗能量

　　发现“看不见的物质”／095

　　我们都是“银河系人”／095

　　宇宙*的天体——河外星系／096

　　兹威基的“冰冷的暗物质”／097

　　令人惊讶的先驱性和令人遗憾的人格／100

　　暗物质究竟是什么？／101

　　有说法认为暗物质是没有光的星星／101

　　有说法认为暗物质是黑洞／103

　　黑暗且沉重，但量不够／105

　　有说法认为，暗物质是中微子／106

　　比预想的轻／107

　　有说法认为，暗物质是轴子或超对称粒子或基本粒子／108未曾见过的基本粒子“轴子”／109

　　基本粒子倍增，超对称性理论的兴起／110

　　还有更多奇妙的暗物质候补选项／112

　　发现“看不见的能量”／113

　　进一步加速！宇宙膨胀！！／113

　　爱因斯坦所摒弃的宇宙理论再次复活／115

　　我们只了解了5%的宇宙／116

　　乌云六 量子力学

　　量子力学的界限／121

　　问题是什么／121

　　赞美量子力学伟大的微观世界／122

　　颠覆理论的“普朗克长度”的世界／123

　　漏洞的元凶是引力／123

　　只有名字但难以实践的新理论／124

　　备受期待的量子引力理论／125

　　可能解决所有问题的超级理论／125

　　可能解明黑洞的特异点／126

　　可能解决信息悖论／127

　　可能了解宇宙的初始／128

　　可能解决观测问题／128

　　可能解释人类智慧的秘密／130

　　图灵的证明／131

　　为什么电脑没有智慧／132

　　离完成还需要几步？／134

　　一次实验需要300万年以上／135

　　超现实的“弦论”／137

　　十一次元的幻想／137

　　我们就像是被压碎的仙贝一样／138

　　漂浮着布的宇宙印象／139

　　超弦论的华丽“成果”／140

　　对宇宙这一实验装置的期待／141

　　引力波带来的量子引力发展？／141

　　乌云七 人类原理

　　宇宙原理与人类原理／147

　　谦恭的“宇宙原理”／147

　　科学让人谦虚……／149

　　宇宙的温柔／150

　　太阳恰到好处地赐予了我们生命／151

　　地球是特别的行星吗？／153

　　生命原本只应该出现在时机刚好的星球／154

　　弦论所提出的无数宇宙／155

　　依据“人类理论”侃侃而谈／156

　　通货膨胀理论所描绘的“多元宇宙”／157

　　以“生命的诞生”为前提来思考物理理论的派系／159人类原理能预言宇宙的加速膨胀吗？／160

　　哥特推论／162

　　哥特推论与柏林墙／162

　　哥特推论与人类灭亡之日／165

　　哥特推论与银河系大帝国／168

　　就算是瞎猜也无法否认／168

　　地球之外还有生命吗？／169

　　上个世纪所学的知识已经落后于时代了／169

　　向太阳系内发送探测器／170

　　太阳系外还有5 000个行星／171

　　令人期待的类地球型行星的大气构成／172

　　尝试询问宇宙人，人类原理是否是正确的／173参考文献／175__

　　在线试读

　　黑洞这种奇妙的“存在”被认为是凭借强大的引力吸入一切的宇宙洞穴。

　　黑洞来源于阿尔伯特·爱因斯坦（1879—1955）的相对论，但由于过于奇妙，一开始被当作不切实际的空谈。剑桥大学教授斯蒂芬·霍金（1942—2018）针对黑洞提出了性的新说法，即本应该能吸入一切的黑洞会逐渐压缩，后发生*。

　　这是真的吗？研究者就像发现蜜糖的蚂蚁一样围绕着新学说展开了激烈的讨论，并发现了深刻的问题。如果黑洞会*，那么黑洞内信息丢失的同时，熵也会消失。

　　熵是什么？为什么它的消失会带来麻烦？黑洞终真的会吗？

　　爱因斯坦在各领域都名留青史，但有名的还是相对论。他于1905年发表了狭义相对论，又在10年后发表了广义相对论，两者被合称为相对论，也就是现在正确地记述时间、空间与引力的物理学理论（不过，判定它不够也是本书的主题之一。）相对论本身就是奇妙的理论，它所述的黑洞则是其中*不可思议的东西。相对论很快就被人接受了，但相对论所预言的黑洞被研究者们厌恶和否定，直到有相关证据之后才勉为其难地认可了它。

　　爱因斯坦认为，我们生活中的时间与空间（合称为“时空”）是时而伸展、时而收缩，具有延展性的东西。

　　也许你会认为具有延展性的时间与空间前所未见，但时空的伸缩其实很简单，只要有质量，它就能扭曲周围的时间，拉伸空间。

　　比如，地球就是一个巨大的质量。时空的伸缩虽然很难用画来表现，但一定要表现出来的话则如图2-1。由于质量附近的时间会缓慢加速，如果在地球表面放置计时器的话，经过计算会发现，与质量的影响为零的情况相比加速了一亿分之八左右。放在不受地球影响的远处的计时器前进一秒，放在地球表面的计时器则前进一秒加一亿分之八秒左右。并且由于地球周围的空间也会延伸，因此如果牵一根长长的渔线从月球轨道到地球表面的话，除了月球与地球之间本身的长度之外，还需要额外增加约20厘米的渔线。

　　如果有物体横穿过具有伸缩性的时空，那么原本笔直的轨道会出现歪斜。月球是以弯曲的轨道绕着地球飞行，苹果或球体的轨道也是以抛物线落向地面。这就是所谓的引力，也是爱因斯坦的主张。

　　换句话说，物体受引力吸引就是在质量的影响下，处于伸缩时空中的物体的前进道路出现了扭曲。相对论被用于计算太阳附近的水星轨道等，并验证了其正确性。类似太阳附近那样引力极强的地方，牛顿的万有引力法则不再有效，需要应用相对论。相对论是正确记述宇宙的理论。

　　相对论是要运用高等数学的难解理论，但一经发表后立刻让全世界的智者都为之疯狂。

　　其中之一就是德国天文学家卡尔·史瓦西（1873—1916），他发现了满足相对论方程式的一个解法。

　　被称作史瓦西解是表示具有质量的“质点”对其周围的空间制造引力的方程式。在广阔的宇宙中，地球和太阳也不过是渺小的点状存在，所以史瓦西解对于计算地球和太阳所产生的引力大有帮助（前文中提及的地球表面计时器和从月球到地球的渔线长度都是利用了史瓦西解来计算的）。

　　爱因斯坦的广义相对论发表时正处于*次世界大战时期。当时，史瓦西作为军官奔赴俄罗斯战场，在战场上想出了史瓦西解并写信告诉爱因斯坦。但不久，史瓦西因皮肤病恶化而去世。史瓦西所留下的解法很久以后也被称之为黑洞。如果史瓦西能活得更久一点的话，毫无疑问会对黑洞研究做出不凡的贡献，他也是被战争所摧毁的珍贵天才之一。

　　史瓦西解和研究质点自转的“克尔解”等相对论，是阐述引力场中心及质点周围的时空极度扭曲的解法。

　　处于极度扭曲时空中的物体的动态，只能用不可思议来形容。坠落运动的物体越是接近质点，通过时间越是扭曲，并且空间延伸。因此，当物体落到距离质点的某个位置时，坠落将会停止。

　　也许你会认为“怎么可能”？而当时的研究者在听闻这一结论时的反应也和你一样。

　　坠落停止的位置被称为“史瓦西半径”或“现象的地平线”，它能产生各种超出常识的状况。比如位于史瓦西半径时，“逃逸速度”会达到光速。

　　所谓逃逸速度，是指以该速度抛出球体后摆脱引力飞向无限远方的速度。根据投球的具体情况能测出该场所的引力。地球表面的逃逸速度约为11千米/秒，低于该速度的球体很快会因为地球引力落回地面，而超过11千米/秒的话，球体将飞向宇宙的另一端。

　　当位于史瓦西半径内侧时，逃逸速度将超过光速。由于超光速的物体不存在于这个世界，所以无论以多大的力道在史瓦西半径内侧投球，*终都只会划出一道弧线飞向质点附近。由于光也会被折返，所以从外观测的话，质点就是半径等于史瓦西半径的漆黑圆球（至少当时是如此认为）。

　　观测地球和太阳附近并不会发现物体停止落下或光折返的异常现象，因为地球或太阳比出现奇怪现象的史瓦西半径大得多。

　　内容介绍

　　物理学几乎能够解释从微观粒子到宏观天体现象的所有事物构成，是一门获得过无数丰硕成果的体系。但事实上，在构成其基础的重要部分中仍存在知识空白，也有一些东西还无法整理成理论。

　　《多云的宇宙 : 物理学未解的七朵“乌云”》列出了质子衰变论、黑洞大*、埃弗莱特的多宇宙理论、异端的宇宙、暗物质和暗能量、量子力学，以及宇宙原理与人类原理等物理学七大领域中存在的未解谜团，讲述人们为解开这些谜团留下的行踪、付出的努力及产生的各种理论碰撞，并对走出困境表达了自己的观点。

　　作者介绍

　　小谷太郎

　　1967年出生于日本东京，物理学博士，毕业于东京大学物理学专业，专业研究领域为宇宙物理学和宇宙探测装置开发。他曾先后在日本理化学研究所、美国宇航局戈达德太空飞行中心、东京工业大学、早稻田大学任职。

　　基本信息

　　商品名称：多云的宇宙 : 物理学未解的七朵“乌云”开本：16开作者：（日）小谷太郎 著定价：48.00

　　ISBN号：9787569932003出版时间：2020-03-23出版社：北京时代华文书局印刷时间：2020-03-23版次：1印次：1

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