未成年人卷-公众科学素质读本 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:辽宁科技

作者:商向东

出品人:

页数:341

译者:

出版时间:2007-9

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787538152425

丛书系列:

图书标签:

• 未成年人
• 科普读物
• 科学素养
• 公众科学
• 青少年
• 知识普及
• 科学教育
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《宇宙的低语：从量子泡沫到星系演化》 一部跨越时空尺度的科学探索之旅，揭示宇宙运行的深层奥秘。 在浩瀚的宇宙图景中，我们人类如同漂浮在时间长河中的微小尘埃，对周遭的一切充满好奇。本书旨在带领读者，以一种既严谨又充满想象力的方式，穿越宏观与微观的边界，探寻自然界最基本的法则与最壮阔的景象。我们拒绝繁复晦涩的数学推导，转而聚焦于核心概念的精妙阐释和科学思想的逻辑脉络，力求让每一个对宇宙怀有敬畏之心的人，都能在知识的海洋中畅游无阻。 第一部分：微观世界的奇异法则——量子力学的基石与前沿 我们的旅程从我们最熟悉却又最陌生的尺度开始——微观粒子世界。在这里，经典的物理直觉彻底失效，取而代之的是概率、叠加态与量子纠缠的奇特景象。 第一章：粒子与波的二重奏 本章将深入浅出地解析光电效应、黑体辐射等关键实验如何催生了量子化概念。我们将详细探讨波粒二象性的本质，解释德布罗意波的意义，并展示物质波的干涉实验如何无可辩驳地证明了微观实体的波动特性。理解“观测行为”对量子态的塌缩作用，是进入现代物理殿堂的第一步。我们将细致描绘海森堡不确定性原理的深刻含义——它并非测量技术的限制，而是宇宙固有的属性。 第二章：量子纠缠与信息之谜 量子纠缠，爱因斯坦曾称之为“幽灵般的超距作用”，是量子世界中最引人入胜的现象之一。本章将详细介绍贝尔不等式的实验验证，阐明纠缠态的非定域性。我们不仅会探讨EPR佯谬的哲学意涵，更会将视角投向当代应用：量子密钥分发（QKD）的原理、量子隐形传态的实现基础，以及量子计算的颠覆性潜力。读者将了解到，我们如何利用这种“幽灵般的联系”来重塑信息处理的未来。 第三章：场的量子化与基本粒子家族 从离散的粒子概念过渡到量子场论的框架。本章解释了为什么我们必须用场来描述粒子，以及能量和动量的量子化如何体现在场的激发态中。标准模型的构建历程将被清晰梳理：从夸克（上、下、奇、粲、底、顶）到轻子（电子、缪子、陶子及其对应的中微子），再到携带相互作用力的规范玻色子（光子、W/Z玻色子、胶子）。最后，我们将聚焦于希格斯机制的精妙设计，解释质量的起源如何与真空的背景场紧密相连。 第二部分：时空与引力的几何学——相对论的宏大叙事 离开微观的随机性，我们步入爱因斯坦构建的、由时空弯曲决定的宏大舞台。 第四章：狭义相对论的革命 本章从光速不变原理出发，重构我们对时间、空间和质量的认知。我们将详细阐述洛伦兹变换的几何意义，它如何导致时间膨胀和长度收缩。同步性、同时性的相对性是理解狭义相对论的关键，本章将通过生动的思想实验来阐明这一点。此外，质量与能量的等价关系 $E=mc^2$ 将被置于其应有的历史和物理背景下，揭示其蕴含的巨大能量潜力。 第五章：广义相对论：引力即时空弯曲 广义相对论是理解宇宙结构、黑洞和引力波的基石。本章的核心在于解释等效原理的强大普适性。我们将用类比和图像化的方式，描述物质如何“告诉”时空如何弯曲，时空又如何“告诉”物质如何运动。我们将深入探讨爱因斯坦场方程的定性含义，并以水星近日点进动、引力红移等实验证据来巩固其理论地位。 第六章：时空中的极端结构——黑洞与引力波 时空几何在极端情况下会产生怎样的奇点？本章将聚焦于黑洞的物理特性：事件视界、史瓦西半径以及奇点。我们将剖析史瓦西解和克尔解的物理图像，解释信息悖论的困境。随后，我们将把听觉延伸至宇宙深处——引力波。从理论预测到LIGO/Virgo的首次探测，本章将详细描述引力波如何成为我们观测宇宙的全新“感官”，以及它如何帮助我们研究中子星并合、黑洞合并等剧烈天文事件。 第三部分：宇宙的起源、演化与终极命运 我们将视角拉伸到宇宙的整体尺度，探索从大爆炸奇点到未来图景的整个演化史。 第七章：宇宙学的标准模型——大爆炸理论的证据链 大爆炸不再是一个推测，而是有坚实观测基础的科学理论。本章将系统梳理支持大爆炸理论的三大支柱：哈勃膨胀定律（红移与退行速度的关系）、宇宙微波背景辐射（CMB）的发现及其各向异性，以及轻元素（氕、氘、氦、锂）的丰度对早期核合成的精确预测。我们将深入分析CMB图谱中的“声学峰”，理解这些微小温度波动对早期宇宙物质密度的信息揭示。 第八章：暗物质与暗能量的宇宙账本 现代宇宙学揭示了一个令人不安的事实：我们所能直接观测到的普通物质仅占宇宙总能量密度的约5%。本章将详细阐述暗物质的证据——从星系旋转曲线到引力透镜效应，解释WIMPs、轴子等候选者的理论基础，以及直接和间接的探测努力。随后，我们将面对更为神秘的暗能量，它以斥力的形式主导着宇宙的加速膨胀。我们将探讨宇宙学常数（Lambda）模型的物理意义，以及它对宇宙终极命运判定的核心作用。 第九章：从暴胀到未来——宇宙学的未解之谜 本章将探讨大爆炸理论中“地平线问题”和“平坦性问题”的完美解决方案——宇宙暴胀理论。我们将描述暴胀的动力学模型及其对CMB的印记。最后，我们将展望宇宙的未来：如果暗能量的性质不变，宇宙可能走向热寂（Big Freeze）；如果暗能量增强，则可能迎来大撕裂（Big Rip）；而我们对这些终极结局的理解，仍依赖于对暗能量本质更深层次的探索。 结语：科学的未完成性与人类的求知欲 全书的最后一部分，我们将回归到科学方法论本身。我们将讨论当前物理学尚未解决的重大难题——量子引力的必要性，以及弦理论、圈量子引力等尝试统一广义相对论与量子力学的努力。科学的伟大之处，恰恰在于其开放性和不断自我修正的能力。本书的目的，是激发读者不仅满足于已知的答案，更要拥抱未知的挑战，认识到人类对宇宙的探索永无止境。

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