主编推荐语
宇宙从何而来,又将演化向何方?
内容简介
一个世纪前,伴随着爱因斯坦提出广义相对论和20世纪20年代的一系列观测发现,诞生了现代宇宙学。在爱因斯坦的眼中,我们身处的宇宙必须是均匀的,才能在哲学层面上令人满意。本书中,2019年诺贝尔物理学奖获得者、现代理论宇宙学的奠基人和领军人物之一詹姆斯·皮伯斯以此为起点,从历史和重要亲历者的视角出发,回顾了一个多世纪以来人类对宇宙认识的演进历程。
从宇宙是静态的还是在膨胀,到宇宙中物质和辐射的分布是否均匀,从宇宙的稳恒态模型与热大爆炸模型之争,到微波背景辐射存在的预测和发现,从被爱因斯坦评价为“丑陋”的宇宙学常数,到包含它的大爆炸冷暗物质模型(ΛCDM模型),作者历数了一个世纪以来人类认识宇宙的里程碑和关键时刻,其中有绝妙的见解、幸运的猜想、基于实证的检验,也有未被选择的道路和错误与歧途。
皮伯斯重点回顾了1998—2003年这5年间宇宙学领域的重大观测进展,并将其称为一场“宇宙学革命”。这些研究结果都指向ΛCDM模型,使其成为当前宇宙学领域的标准模型。
宇宙学的发展离不开技术的进步以及科学研究方法的演变。除了回顾宇宙学的历史并展望未来外,作者还审视了感光底片、大型望远镜和巡天、太空探测器、计算机技术等技术进步在宇宙学发展过程中起的作用,以及从彼此独立的小型研究组为研究单位到“大科学”研究项目的科研策略的转变。
目录
- 版权信息
- 致中国读者
- 推荐与赞誉
- 译者序与致谢
- 前言与致谢
- 第1章 简介
- 1.1 宇宙学的科学和哲学
- 1.2 概述
- 第2章 均匀宇宙
- 2.1 爱因斯坦的宇宙学原理
- 2.2 非均匀性的早期证据
- 2.3 均匀性的早期证据之各向同性
- 2.4 均匀性的早期证据之计数和红移
- 2.5 静态随机过程的宇宙
- 2.6 分形宇宙
- 2.7 结束语
- 第3章 宇宙学模型
- 3.1 相对论性膨胀宇宙的发现
- 3.2 相对论性大爆炸宇宙学
- 3.3 稳恒态宇宙学
- 3.4 稳恒态宇宙学的实证评估
- 3.5 大爆炸模型的非实证性评估
- 3.5.1 早期思考
- 3.5.2 宇宙暴胀
- 3.5.3 偏差
- 3.6 大爆炸模型的实证评估
- 3.6.1 时标
- 3.6.2 20世纪70年代的宇宙学检验
- 3.6.3 质量密度测量之简介
- 3.6.4 质量密度测量之从哈勃到革命
- 3.6.5 质量密度测量之评价
- 3.7 结束语
- 第4章 化石:微波背景辐射和轻元素
- 4.1 膨胀宇宙中的热辐射
- 4.2 伽莫夫的方案
- 4.2.1 伽莫夫1948年的论文
- 4.2.2 预测当前CMB的温度
- 4.2.3 阿尔法、贝特和伽莫夫的论文
- 4.3 产生于热大爆炸的氦和氘
- 4.3.1 氦化石的识别
- 4.3.2 冷宇宙中的氦
- 4.3.3 1964年和1965年的进展
- 4.4 微波辐射源
- 4.4.1 星际氰
- 4.4.2 贝尔实验室的探测
- 4.4.3 泽尔多维奇团队
- 4.4.4 迪克团队
- 4.4.5 发现CMB
- 4.5 测量CMB的强度谱
- 4.5.1 20世纪70年代的情况
- 4.5.2 替代解释
- 4.5.3 亚毫米波异常
- 4.5.4 确定CMB热谱
- 4.6 核合成和重子质量密度
- 4.7 热大爆炸宇宙学为什么会重生?
- 第5章 宇宙结构如何增长
- 5.1 引力不稳定性的图景
- 5.1.1 勒梅特的解
- 5.1.2 利夫希茨的扰动分析
- 5.1.3 重子和CMB的非引力性相互作用
- 5.1.4 金斯质量
- 5.2 各类图景
- 5.2.1 混沌与秩序
- 5.2.2 原始湍流
- 5.2.3 星系旋转的引力起源
- 5.2.4 爆炸
- 5.2.5 自发破缺的均匀性
- 5.2.6 初始条件
- 5.2.7 自下而上或自上而下的结构形成
- 5.3 结束语
- 第6章 亚光度质量
- 6.1 星系团
- 6.2 星系群
- 6.3 星系旋转曲线
- 6.3.1 仙女座星云
- 6.3.2 NGC 3115
- 6.3.3 NGC 300
- 6.3.4 NGC 2403
- 6.3.5 伯比奇的项目
- 6.3.6 挑战
- 6.4 稳定旋涡星系
- 6.5 识别亚光度物质
- 6.6 亚光度物质的本质是什么?
- 第7章 非重子暗物质
- 7.1 热暗物质
- 7.1.1 可能探测到的中微子静止质量
- 7.2 冷暗物质
- 7.2.1 在1977年发生了什么?
- 7.2.2 20世纪80年代初的情况
- 7.2.3 暗物质探索
- 第8章 宇宙学模型的井喷时代
- 8.1 为什么CMB如此平滑?
- 8.2 反例:冷暗物质
- 8.3 冷暗物质和结构形成
- 8.4 主题的变化
- 8.4.1 TCDM
- 8.4.2 DDM和MDM
- 8.4.3 ΛCDM和τCDM
- 8.4.4一些其他的想法
- 8.5 这一切如何契合?
- 第9章 1998—2003年的革命
- 9.1 红移―星等检验
- 9.2 CMB温度各向异性
- 9.3 世纪之交发生了什么
- 9.4 物理宇宙学的未来
- 第10章 研究方法
- 10.1 技术
- 10.2 人类行为
- 10.3 别样之路
- 10.4 科学的社会建构
- 参考文献
出版方
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