隐匿的宇宙 - [日]村山齐(Hitoshi Murayama)

隐匿的宇宙

[日]村山齐(Hitoshi Murayama)

出版时间

2017-06-30

ISBN

9787115453365

评分

★★★★★

标签

天文

书籍介绍

本书为著名物理学家村山齐教授关于“宇宙是什么”的畅销科普读物。书中以回答“宇宙由什么构成”以及“我们为什么存在”这两个人类最原始、朴素的疑问为线索,通过结合最新的基本粒子物理和天体物理研究,用风趣幽默的语言和比喻,从全新的视角讲述了“宇宙的本原结构”和“自然的本原法则”,清晰描绘出了当前人类研究体系下的宇宙整体图景,并讲解了宇宙中“暗物质”“暗能量”等概念,是了解自然和宇宙“黑暗秘密”的科普佳作。

本书的作者村山齐教授在粒子物理和宇宙学上都有极为透彻的理解,不仅是著名的理论物理学家,而且是一位深受欢迎的科普大师,善于把最深奥的东西用最显浅的语言讲明白。无论是学术报告还是科普报告,他的演讲总是能从头到尾抓住听众。

——中国科学院高能物理所研究员 曹俊

AI导读
核心看点
  • 以粒子物理和天体物理最新研究描绘宇宙整体图景
  • 通俗讲解暗物质、暗能量等宇宙黑暗秘密
  • 用风趣幽默语言解答宇宙构成及人类存在之谜
适合谁读
  • 对宇宙起源及基本粒子感兴趣的科普读者
  • 希望建立物理学全局印象的非专业大众
  • 喜爱浅显易懂且逻辑清晰科学读物的群体
读前提醒
  • 无需深究复杂公式,重在理解核心物理概念
  • 关注微观粒子与宏观宇宙之间的奇妙联系
  • 结合书中比喻想象抽象的量子力学现象
读者共识
  • 文笔通畅逻辑清晰,类比能力强,易读性高
  • 相比同类经典更通俗,适合入门建立整体印象
  • 部分章节涉及较深理论,读者反馈存在阅读门槛

本导读基于书籍简介、目录、原文摘录、短评和书评生成,不等同于全文精读。

精彩摘录
  • "1932年英国的考克饶夫和沃尔顿进行的实验,率先将“质量亏损”现象戏剧性地呈现了出来。该实验利用世界第一台粒子加速器让质子(氢的原子核)轰击锂的原子核,成功地实现了原子核的转换。这个实验得出了令人震惊的两个结果。一是,锂(3个质子)变成了氦(2个质子)。这是人类首次了解到元素发生变化的现象。人们曾经认为“炼金术”是不可能实现的,不过原理上是可以用铅炼出金的。但是,这种“炼金”转换实验需要花费巨大的研究费用,所以还不如直接拿钱去购买黄金要便宜得多,这是不言而喻的。 二是,质量变成了能量。与撞击前相比,粒子撞击后的整体质量减少了。减少的质量变成了氦飞出时的动能。"
  • "那么,质量转换成能量究竟是怎么回事呢? 例如,我们将原子核分解之后,分别测量质子和中子的质量。这与逐个测量毁坏的汽车零件的重量相同,因此二者质量的总和应该与原子核整体的质量一样。 但是实际测量结果表明,质子和中子的质量总和比原子核重。这是因为当质子和中子结合组成原子核时,由于部分质量变成了“结合能”(binding energy),所以质子与中子结合后质量总和(即原子核的质量)会变轻。对于质子和中子而言,将一部分质量转化为“结合能”,更加有利于维持原子核状态的稳定。像这样,粒子释放能量之后质量变轻的现象叫作“质量亏损”。"
  • "在相对论问世之前,物体的速度被认为是可以无限加快的。但是,爱因斯坦认为无法将物体加速至超过每秒3亿米的光速,任何人都无法赶超光。 那么,如果为速度接近光速的物体持续增加能量,以使其继续加速,会出现什么情况呢?结果是该物体不会加速,而是不断增加质量。因为质量是表示物体“运动难易程度”的物理量,所以在上述情况中,增加能量使得物体质量增加,反而使得物体加速更加困难。虽然听起来有些不可思议,但这就是物体无法超越光速的原因。 我希望大家在此能回想起前文介绍过的公式E=mc²。该公式表明能量与质量在本质上是相同的,能量(E)可以转换成质量(m),质量也能转换成能量。"
  • "因此,爱因斯坦提出了在日全食时观测太阳附近恒星位置的构想。后人按照他的提议进行观测后发现,同一恒星的位置在有太阳的时候(日全食时)和没有太阳的时候(夜里)发生了偏离。其“偏离”的原因就是光在太阳的引力作用下发生弯曲。 我们把这种光在天体等引力作用下发生弯曲,使观测结果发生改变的现象叫作“引力透镜效应”。 解释到这里,理解能力强的读者已经明白了吧? 因为暗物质具有将太阳系滞留在银河系的引力,所以那里自然存在引力透镜效应。恒星或星系的光会因此发生弯曲,望远镜所成的像就会出现各种各样的歪曲。只要对那些歪曲的情况进行具体分析,就能反推出暗物质的分布状况。 我们PMU的高田昌广也参与了暗物质地图的绘制工"
  • "所有粒子都有与其性质相同电荷相反的“反粒子”,因此所有物质学在“反物质”,这部分内容我会在后文中详细讲解。在宇宙大暴炸的瞬间,反物质与物质应该是等量产生的。但是,我们没有在目前的宇宙中找到自然存在的反物质(实验室已经研制出)。"
  • "但是,如果不以存在如此令人毛骨悚然的能量为前提,就无法解释令人更为恐惧的事实现象,即宇宙“正在加速膨胀”。 在解释这个现象为何令人恐惧之前,我先对宇宙的膨胀稍作介绍。对于过去的人们而言,宇宙膨胀的事实本身就是“令人毛骨悚然的现象”。 宇宙曾经被认为是既没有起点也没有终点,始终维持大小不变的空间。而后来人类认识到宇宙在不断膨胀的事实,则要归功于人类对来自宇宙的“光”的观测。 光和声音的“波”在接近或远离波源(光源、声源)的时候,其波长会发生变化。大家在日常生活中也都有过“多普勒效应”的体验吧?当一辆救护车逐渐接近自己的时候,我们听到的警笛声会越来越高;而车离去的时候声音则会越来越低。这是因为靠近"
  • "然而,在这一点上,我们却发现了一件不可思议的事情。那就是即使将整个银河系的星球和黑洞等天体全部集中起来,也无法形成足以牵制住太阳系的引力。 人类能够如此计算得出上述结果,本身已经是巨大的进步。从计算结果上看,银河系中还存在天体以外的某种东西,否则我们的太阳系是无法稳定地在银河系中运行的。现实状况是太阳系作为银河系的一员运行非常稳定,这样看来,确实存在某种我们未知的东西。 那么,是什么东西的引力将太阳系限制在银河系中呢? 是暗物质。 当然,暗物质并非仅存在于我们所在的银河系。邻近的仙女座大星系也基本都是暗物质。 暗物质遍布于整个宇宙的各个角落,其能量约占宇宙总能量的23%,为原子的5倍。我们原本"
  • "宇宙中会有大量的中微子到达地球,我们其实一直沐浴在这种高密度的中微子粒子流中,每秒约有数十万亿个中微子穿过我们身体。微子与其他物质几乎不会发生任何碰撞和反应,可以灵巧地在物质之中穿行,因此确认这种粒子的存在是极其困难的。但是,神冈探测器在1987年2月检测出了大量与水中电子发生碰撞的中微子。虽然这次发现的中微子数量仅为11个,但也足够称之为“大量”。这也能反映出捕捉中微子的难度之大。"
作者简介
村山齐(Hitoshi Murayama) 1964年出生。 1986年东京大学毕业。 1991年修完东京大学博士课程,专业为基本粒子物理学。 曾任日本东北大学助教,自2000年开始担任加利福尼亚大学伯克利分校教授。 2002年,荣获西宫汤川纪念奖。 2007年,日本文部科学省创立世界级别的研究基地——东京大学卡弗里数学物理联合宇宙研究机构(IPMU),村山先生担任第一代所长职务。 主要研究课题为超对称性理论、中微子、初期宇宙、粒子加速器实验的现象论等。与世界顶尖科学家共同协作,推动宇宙研究的发展,同时为将研究成果回报给社会,积极投身市民讲座和科学教室等演讲活动。
目录
序章 极小又极大的世界  001
1. 宇宙是用数学语言书写的  002
2. 从1027到10-35的世界  004
3. 世界是一条“衔尾蛇”  010
第1章 宇宙是由什么构成的  013

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用户评论
村山齐2010年写的书,中国引进版权2017年才出版,中间这么多年过去了,有些理论、实验没有及时更新,比如希格斯波色子(上帝粒子)的发现。看到量子物理那么多日本科学家的名字,真是让人艳羡啊。“杜鹃不啼,候之”“杜鹃不啼,诱之”,应用科学都必须具备这两种精神。
提升科学素养,丰富内心世界~
科普类
简明全面,作为科普读物比时间简史易读
研究极小的基本粒子就是研究极大的宇宙起源,衔尾蛇的比喻很恰当形象,也是贯穿整本书的主旨了。。。话说人民邮电出的这些日本科学家写的科普著作都挺不错的。。。
宇宙太神秘了
最近科普看得不亦说乎,这本写得平易近人通俗易懂,译的也流畅自然,有种听长辈娓娓道来的亲切。
太入门科普了 虽然短篇章也不奢望有啥深入的
入门级基本粒子科普读物,写的挺有趣的,尤其是村山老师举的例子都特别生活化,特别适合没有什么理论基础的人阅读。
村山先生文笔通畅 逻辑清晰 类比能力也很强 这本书很好看 给大家推荐
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