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认识久远的世界/物理大视野

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  • 出版社:上海科教
  • ISBN:9787542854018
  • 作者:徐新根//张路一//姜娜娜|主编:周凤林//王晓芜//胡炳元
  • 页数:229
  • 出版日期:2012-09-01
  • 印刷日期:2012-09-01
  • 包装:平装
  • 开本:16开
  • 版次:1
  • 印次:1
  • 字数:180千字
  • 周凤林、王晓芜、胡炳元主编的《认识久远的世界》讲述了古往今来之宇宙演变。在这里,我们可以飞越蓝色星球,穿梭于黑洞与白洞之间,去认识星系、星团、星云:在这里,我们徜徉于久远的世界,共同体味宇宙的绚烂,感叹生命的神奇。
  • 周凤林、王晓芜、胡炳元主编的《认识久远的世界》内容简介:上海市 嘉定二中将“物理大视野”科普展览以教育馆的形式保留了下来,并形成一 套以《物理大视野》为题的科普读物,让学生们能够经常游历在物理学发展 长河之中,这是一项非常有益的工作。“物理大视野”包括“认识久远的世 界”、“改变昨天的世界”、“推动当今的世界”、“开拓未来的世界”四 个篇章,《认识久远的世界》为第一册,本书用生动的文字和珍贵的图片, 把深奥的物理学演绎成通俗的物理发展史画卷,意图让更多的人领略到物理 学发展的精妙,从而激发起科学探究的兴趣。
  • 第一章 宇宙的起源与结构
    第一节 大**理论
    第二节 宇宙的结构
    第三节 反物质和暗能量
    第四节 黑洞与白洞
    第五节 宇宙的成长史
    第二章 深空天体
    第一节 星系
    第二节 星团
    第三节 星云
    第三章 神秘的太阳系
    第一节 太阳系概况
    第二节 太阳
    第三节 八大行星
    第四节 命运多舛的冥王星
    第五节 星星中的小字辈
    第四章 太空中的蓝宝石——地球
    第一节 地球的演变
    第二节 地球的天然卫星——月球
    第三节 地球上的生命
    第五章 探索未来之路
    第一节 对接触地外文明的渴望
    第二节 人类探测宇宙之路
    第三节 中国人的飞天梦
    第四节 未来的长征之路
    参考文献
    后记

  • 宇宙并不是一成不变的,而是在不断变大。倘若我们沿着宇宙历史的长 河溯源而上,就会发现,**的宇宙是从某个*小、*密的状态演变而来的 ,也就是说,宇宙应该有一个开端。
    一、大**理论简述 大**理论是天体物理学关于宇宙起源的理论,由美籍俄罗斯裔物理学 家和天文学家伽莫夫于1946年在比利时天文学家勒迈特的“宇宙蛋”理论的 基础上提出的。根据大**理论,大约在137亿年前,宇宙是由一个密度和 能量极大且温度极高的奇点**产生的,此后不断膨胀。**产生的辐射如 同气球内部的气体,别无他处可逃。气球内部的气体随着气球的膨胀其密度 不断减小:宇宙中的辐射也随着宇宙的膨胀,其辐射密度不断变小,对应的 温度也逐渐下降。在**初始,宇宙中充斥着高能光子,由于这些高能光子 的存在,致使当时的宇宙空间内没有原子(因为电子即使被原子核抓到也会 很快被高能光子打跑)。随着宇宙的膨胀,高能光子变成了低能光子,于是 原子、分子和天体相继产生。地球、空气、水和生命就在这个不断膨胀的时 空里逐渐形成了。
    20世纪初,科学家斯莱弗和沃茨证实了大多数旋涡星云正在远离地球, 不过当时他们并没有因此联想到这对宇宙学意味着什么,也没有意识到他们 观测到的星云其实正是银河系外的其他星系,但是他们的实验观测为之后大 **理论的提出提供了大量的实测基础。
    爱因斯坦也利用其理论对大**理论的形成起到了推动作用,他通过自 己建立的广义相对论推导出了没有稳定态宇宙的结论,并且通过度量张量的 计算得出,字宙不是膨胀的就是收缩的。但是,面对这样的计算结果,爱因 斯坦认为是自己解错了,于是加入了一个宇宙常数来进行修正。而苏联地球 物理学家弗里德曼拒*使用宇宙常数,他将广义相对论真正运用到了宇宙学 中,用他的方程得出,宇宙在不断膨胀。1927年,比利时人勒迈特在螺旋星 云后退现象的基础上提出了宇宙是从一个“初级原子”“**”而来的,这 就是之后大**理论的理论基础。
    二、广义相对论 广义相对论是爱因斯坦于1916年发表的用几何语言描述的引力理论,它 代表了现代物理学中引力理论研究的*高水平。广义相对论是将经典的牛顿 万有引力定律包含在狭义相对论的框架中,并在此基础上应用等效原理而建 立起来的。在广义相对论中,引力被描述为时空的一种几何属性(曲率),而 这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量、动量及张量直接相关,其 联系方式即是爱因斯坦的引力场方程。
    爱因斯坦的引力场方程是一个二阶非线性偏微分方程组,数学上想要求 得这样一个方程的解是**困难的。爱因斯坦运用了很多近似方法,从引力 场方程得出了很多*初的预言。
    同年,德国天体物理学家史瓦西得到了引力场方程的**个非平庸** 解——史瓦西度规,这个解是研究星体引力坍缩的*终阶段——黑洞的理论 基础。
    又是在同一年,将史瓦西几何扩展到带有电荷的质量的研究工作也开始 进行,其*终结果就是推导出了雷斯勒一诺斯特朗姆度规,对应的是带电荷 的静态黑洞。1917年,爱因斯坦将广义相对论理论应用于整个宇宙,外创了 相对论宇宙学的研究领域。为求得和当时的观测相符合的结论,爱因斯坦在 他的引力场方程中添加了一个新的常数,该常数被称做宇宙常数项。这一字 宙常数项的引入使其与之后的观测与研究相违背,爱因斯坦后来也承认,添 加宇宙常数项是他一生中犯下的*大错误。
    往那个时代,广义相对论与其他物理理论相比仍带着一丝神秘感,但它 和狭义相对论相融,并能够解释很多牛顿引力理论无法解释的现象,使其显 示出了自身特有的魅力。1915年,爱因斯坦利用广义相对论解释了水星轨道 的反常近日点进动的现象,其过程没有引入任何附加参数。除此之外,由英 国**学者爱丁顿爵士率领的探险队在非洲的普林西比岛观测日全食时,发 现光线在太阳引力场中的偏折角度和广义相对论的预言**相符(是牛顿引 力理论所预言的偏折角的2倍)。这一发现随后被**报纸竞相报道,一时间 ,爱因斯坦的广义相对论名声赫赫。但是直到1960~1975年,广义相对论才 真正进入了理论物理和天体物理主流研究的视野,这一时期被称做广义相对 论的黄金时代。
    爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着**重要的应用,它直 接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生** 的扭曲以至于连光都无法逸出;提出了光线在引力场中的偏折会形成引力透 镜现象,这使得人们能够观察到处于遥远位置的同一个天体的多个成像;预 占了引力波的存在,并已被间接观测所证实,而直接观测则已成为当今世界 引力波观测计划的目标。在太阳系内能够进行的***的广义相对论的实验 验证,进一步展示了广义相对论非凡的预言能力,而相对论宇宙学的预言也 同样经受住了实验观测的考验。广义相对论已成为现代宇宙学的膨胀宇宙模 型的理论基础。P2-6
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