再探大爆炸——宇宙的生与死

再探大爆炸——宇宙的生与死
ISBN: 
978-7-5428-5692-0/N·872
出版日期: 
2013-07
开本: 
16开
页码: 
328
定价(元): 
50.00
作者: 
约翰·格里宾
译者: 
卢炬甫
  

目录

 

译者序  /1

第二版序  /3

致谢  /5

 

第一章  时间之箭  /1

第二章  星云世界  /19

第三章  天有多高  /33

第四章  膨胀着的宇宙  /65

第五章  宇宙蛋  /93

第六章  宇宙的两把钥匙  /123

第七章  标准模型  /149

第八章  趋近关键  /163

第九章  需要暴胀  /187

第十章  寻找短缺质量  /209

第十一章  宇宙的生与死  /251

 

附录  探秘的终结  /277

注释  /285

内容提要

 

        茫茫宇宙始终是人类赞叹和歌咏的对象。可是,宇宙从何而来?它是否永远如此?千百年来,人们总是把这些问题留给宗教和哲学,不是归功于上帝的“第一推动”,就是将其当作形而上学者苦思冥想的话题。然而今天,科学家们正在努力构建一幅宇宙诞生与演化的生动图像: 宇宙起源于100多亿年前的一个“原始火球”,或曰“大爆炸”,在经过极其猛烈的暴胀之后,不断膨胀和演化,直到形成现在这个丰富多彩的大千世界。20世纪90年代,COBE卫星测定了宇宙微波能量的微小变化,从而进一步支持了大爆炸理论。

        在这个吸收了最新科学发现来彻底修订过的版本里,广受赞誉的科普作家和宇宙学家约翰·格里宾探索宇宙的起源并思考其最终的命运。从托勒玫、哥白尼、赫歇尔到哈勃,无数天文学家的不懈努力使我们的目光从地球扩展到太阳系、银河系、河外星系,乃至我们生存于其中的整个宇宙。本书不仅将带您领略这一激动人心的科学历程,其笔触更深入到现代物理学的最前沿,生动地描述20世纪物理学的两大奇葩——由爱因斯坦创立的广义相对论和由普朗克、玻尔、海森伯等人奠基的量子物理学,如何在20世纪后半叶汇聚于宇宙学研究之中,并最终为我们初步揭开了宇宙的创世之谜。

        本书追踪了大爆炸理论的来龙去脉,不但向您展示了现代宇宙学的巨大成就,更让您身临其境地接触那些伟大的科学先驱者们,正是站在他们肩上,我们才有可能看得如此真切、如此深远。

前言

 

        约翰·格里宾是当今的科普写作大家。他笔耕不辍,涉猎甚广。如果说他能将本书这样关于天文学和物理学的作品写得厚重、准确、清楚且又深入浅出,是与他作为剑桥大学天体物理学博士的功底有关,那么他在“隔行如隔山”的生命科学领域的名著(《双螺旋探秘》),据该领域的专家说也堪称精品,这就更称得上难能可贵了。

        本书是他的《大爆炸探秘》的第二版,中文书名定为《再探大爆炸》。两版都还各有一个副标题,第一版是“量子物理与宇宙学”,第二版是“宇宙的生与死”,反映出前后内容的变动。与第一版相比,第二版删去了许多关于哲学和量子物理学的讲述,那些篇章也很精彩,但删去之后的确使全书的主线更鲜明、结构更紧凑。第二版共计11章,其中有5章是新增的,第一章讲热力学第二定律的宇宙学意义,第八、九、十、十一章讲暴胀理论、暗物质,以及宇宙的未来命运。

        关于宇宙膨胀,本书的基调仍是,由于引力的拖曳,膨胀必定是减速的。有趣的是,就在本书英文版出版的那一年(1998年),美国的两个各自独立的研究小组几乎同时公布了通过观测Ia型超新星而作出的惊人发现: 宇宙的膨胀是在加速。这两个小组的3位代表人物珀尔马特(S. Perlmutter)、施密特(B. Schmidt)和里斯(A. Riess)因此获得了2011年的诺贝尔物理学奖。

        目前学术界对宇宙加速膨胀的主流解释是引入所谓“暗能量”,其作用相当于“斥力”。结合其他途径的研究后,现在对宇宙成分的普遍认识是: 将近73%是暗能量,将近23%是暗物质,而组成行星、恒星、星系以及星际、星系际介质的普通物质(即重子物质)仅为略多于4%。(但是,欧洲空间局普朗克卫星的最新观测结果与这个分配方〖〗〖〗译者序

        案之间有着似乎不算很小的出入。)

        我所倾向于赞成的观点是,暗物质的存在确凿无疑,尽管现在对其物理实质(是什么粒子)尚不得而知;而暗能量的立足基础则远没有暗物质那样实在,我宁可暂且把它看作“未知物”的代名词。2011年诺贝尔物理学奖奖励的成果是对宇宙加速膨胀的发现,而不是暗能量。暗能量在许多方面会使人联想起19世纪末、20世纪初的“以太”,那朵曾使当时的整个物理学界困惑、而最终导致了物理学革命和相对论诞生的“乌云”。物理学作为一门成体系的基础学科,迄今还只有两个时代,分别以牛顿和爱因斯坦为代表,现在依然是爱因斯坦时代。暗物质和暗能量会是带来物理学第三个时代的“乌云”吗?爱因斯坦那样的划时代天才何时出现呢?

        我曾经觉得,本书没有写入宇宙加速膨胀和暗能量,是一个欠缺;但现在我已不那么认为了。本书很好地讲述了截至发现加速膨胀前的宇宙学故事,读者最好先了解这个故事,才能有准备地去听新故事。新故事的完成,也许还需等待若干年,等到认识了暗物质的实质、解开了暗能量之谜的时候。那时候,我希望是本书的作者,但也可能是别人,就可以写“三探大爆炸”了。

 

        卢炬甫

        2013年6月于厦门

作者简介

 

        约翰·格里宾(John Gribbin, 1946—),英国著名科学读物专业作家,萨塞克斯大学天文学访问学者。他毕业于剑桥大学,获天体物理学博士学位。曾先后在《自然》(Nature)杂志和《新科学家》(New Scientist)周刊任职。1974年他以其关于气候变迁的作品获得了英国最佳科学著作奖。

        约翰·格里宾著有50多部科普和科幻作品,其中的科学三部曲《薛定谔之猫探秘》(In Search of Schrdingers Cat)、《双螺旋探秘》(In Search of the Double Helix)和《大爆炸探秘》(In Search of the Big Bang)尤为脍炙人口。此外,他还与妻子合著了一系列著名科学家的传记,而反映“科学顽童”费恩曼科学生涯的《迷人的科学风采——费恩曼传》(Richard Feynman:  A Life in Science)(中译本于1999年由上海科技教育出版社出版)更是广受好评。

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