《宇宙是什么：探索宇宙的起源、结构与深层奥秘》村山齐

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《宇宙是什么：探索宇宙的起源、结构与深层奥秘》村山齐【文字版_PDF电子书_】

内容简介：

宇宙由什么构成?我们以及我们的世界为何会存在?

本书为着名物理学家村山齐教授关于“宇宙是什么”的长销科普名作。书中以破解“宇宙的本原与法则”为线索，结合基本粒子物理学与宇宙学的研究，用推理小说般的行文呈现了宇宙的起源、可能结局以及底层构造，细致描绘了人类追寻宇宙之谜的壮阔历程。此外，作者带领读者探索了“额外维度”“暗物质”“反物质”“暗能量”等宇宙谜题，不仅描绘出了宇宙的整体图景， 还探讨了当前宇宙研究中待解决的关键问题，是了解宇宙的科普佳作。

作者简介：

村山齐(Hitoshi Murayama)，日本物理学家，东京大学理学博士，美国加利福尼亚大学伯克利分校教授。曾任东京大学Kavli数学物理联合宇宙研究机构(IPMU)第一代所长，国际直线对撞机合作组织(LCC)副主任。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。他与世界顶尖科学家共同协作，推动人类对宇宙研究的发展，同时为将研究成果回报给社会，积极投身科普活动。所着《宇宙是什么》一书，获得“日本新书大奖”第1名(2011)。另着有《宇宙只有一个吗》《我们为什么存在于宇宙之中》等.

目  录：

序章　极小又极大的世界

1.宇宙是由数学语言写成的　003

2. 世界的两极：1027与10-35　006

3. 世界是一条“衔尾蛇”　011

第1章　宇宙是由什么构成的

1.苹果和行星遵循同样的运动法则　017

2.苹果皮上的宇宙空间站　020

3.前往冥王星：“旅行者号”的20年　022

4.光中的秘密：用阳光分析太阳的构成　024

5.幽灵般的中微子　026

6.每秒有数十万亿个中微子穿过我们的身体　029

7.所有天体的质量仅为宇宙的0.5%　034

8.“暗物质”占据了整个宇宙的23%　036

9.占据宇宙大部分的神秘能量　040

10.远古的余晖：大爆炸理论的证据　043

11.宇宙一直在加速膨胀　047

12. 21世纪发现的未解之谜　048

第2章　世界的真相：寻找终极粒子!

1.日全食与爱因斯坦理论　053

2.暗物质的“地图”　054

3.远处的宇宙是过去的宇宙　057

4.光和无线电波无法通行的“厚墙”　059

5.从物质本原迫近宇宙起源　063

6.用电子的波观测极小世界　066

7.量子力学的开端：光是波还是粒子?　068

8.围绕原子核旋转的电子是波!　071

9.电子显微镜与电子的波长　075

10.在加速器中创造初生的宇宙　076

11.我们生于超新星　078

12.原子的土星模型与卢瑟福实验　080

13.夸克：无法再分割的基本粒子　083

14.标准模型：20世纪物理学的金字塔　084

15.第一代夸克：上夸克与下夸克　085

16.意外发现的神秘基本粒子　087

17. 小林-益川理论：夸克至少有三代　091

18.负责传递“力”的基本粒子　094

第3章　支配宇宙的四种力(一)：引力、电磁力

1.引力、电磁力、强力和弱力　099

2.粒子以投接球方式传递力　104

3.质量可以转换为能量　106

4.质量守恒定律的“破绽”　108

5.反物质：与物质性质相同、电荷相反　110

6.太阳的核聚变反应：将质量转换为能量　113

7.不确定性原理：位置和速度无法同时测定吗?　116

8.应用到电子技术的“隧道效应”　118

9.哥本哈根解释：上帝似乎会掷骰子　120

10.费米子与玻色子　122

11.电磁力：让原子与原子结合的力　124

12.电磁力由粒子吞吐光子来传递　127

13.电磁力的作用距离　128

14.物理学史上最精确的理论值　132

第4章　支配宇宙的四种力(二)：强力、弱力

1.预言了未知粒子及其质量的汤川理论　139

2.汤川粒子是在安第斯山的山顶被发现的　141

3.接踵而至的新粒子　143

4.“不会衰变的粒子”之谜　145

5.质子的寿命比宇宙的历史还长　147

6.奇异的“奇异数守恒定律”　149

7.质子、中子和介子内部的秘密　150

8.夸克有三种颜色且无法单独取出?　153

9.证实夸克理论的“十一月革命”　155

10.胶子：强力的传递者　158

11.夸克无法被取出的原因　160

12.夸克有活力导致体重增加?　162

13.弱力点燃了太阳　163

14.加速器“发现”了月球与高铁　164

15.弱力的传递者　166

16.宇称不守恒之谜　168

17.“左”与“右”存在本质区别!　171

18.小林-益川理论与“CP对称性破缺”　174

19.“夸克至少有三代”中的深层秘密　176

20.围绕“三角形”的实验竞争　179

21.希格斯玻色子：基本粒子的质量之源　182

22.右撇子与“对称性自发破缺”　184

第5章　“暗物质”“消失的反物质”以及“暗能量”之谜

1.宇宙的新谜题　189

2.没有暗物质，就不会诞生恒星和生命　190

3.超弦理论：实现“大统一理论”的梦想　192

4.时空是十维的?　195

5.暗物质会现身于何处?　197

6.反物质的可怕能量　201

7.十亿分之二：世界得以幸存的原因　204

8.草莓味还是巧克力味：中微子振荡的真相　205

9.从东海村向神冈发射中微子束!　208

10.宇宙的终结：收缩还是膨胀?　211

11.多样的宇宙未来假说　213

12.宇宙之谜与每个人都息息相关　217

后记

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宇宙

摘要：本篇文章以村山齐的《宇宙是什么：探索宇宙的起源、结构与深层奥秘》为中心，对全书的思想脉络与科学精神进行系统梳理。文章首先概述作者如何以现代物理学为基础，引导读者理解宇宙从诞生到演化的宏大过程；继而从宇宙起源理论、宇宙结构层级、未知成分之谜以及科学与哲学的交汇四个方面展开深入阐述。通过多角度分析，本文不仅呈现了该书在科普层面的价值，也揭示了其在启发人类宇宙观与世界观方面的深远意义，力求让读者在理性与想象之间，重新思考“我们从何而来，又将走向何处”这一终极问题。

一、宇宙起源的追问

《宇宙是什么》开篇即将读者带入关于宇宙起源的根本性问题之中。村山齐以通俗而严谨的语言介绍了大爆炸理论的形成背景，说明这一理论并非凭空假设，而是建立在观测证据与数学推导之上的科学成果。

在阐述宇宙诞生的过程中，作者特别强调时间与空间同时诞生的概念。这种叙述方式打破了人们日常经验中“先有空间再有事件”的直觉，使读者意识到宇宙学问题对思维方式的深刻挑战。

此外，村山齐还讨论了宇宙早期的暴涨阶段，通过对极短时间内急剧膨胀的描述，展现出现代物理学如何试图解释宇宙为何在宏观上呈现出高度均匀与各向同性的特征。

二、宇宙结构的层级

在谈及宇宙结构时，作者从最微观的基本粒子出发，逐步扩展到原子、恒星、星系以及超星系团，清晰描绘出宇宙由小及大的层级体系。

书中通过大量比喻帮助读者理解这些尺度差异，例如将人类所处的银河系放置在可观测宇宙的巨大网络中，从而凸显人类位置的渺小与独特。

村山齐还指出，宇宙结构并非随机分布，而是受到引力与初始扰动的共同影响。这种结构形成的规律性，使宇宙呈现出既有秩序又充满变化的整体面貌。

三、暗物质与暗能量

《宇宙是什么》中极具吸引力的一部分，是对暗物质与暗能量的讨论。作者坦言，这两种成分占据了宇宙的大部分，却至今无法被直接观测。

通过介绍星系旋转曲线、引力透镜等现象，村山齐说明科学家为何确信暗物质的存在，并强调这是从“看不见的证据”中推理出的科学结论。

在暗能量的阐述中，作者进一步讨论宇宙加速膨胀的问题，指出这一发现不仅改变了宇宙的未来图景，也迫使物理学重新审视现有理论的边界。

四、科学与哲学思考

除具体理论外，村山齐还不断引导读者反思科学研究的意义。他认为，宇宙学不仅是技术与公式的集合，更是一种理解世界的方式。

书中多次提到“未知”的价值，强调科学并非给出终极答案，而是在不断修正与扩展认知中前行。这种态度使读者对不确定性产生积极而开放的理解。

最终，作者将宇宙问题与人类自身联系起来，指出对宇宙的探索本质上也是对人类存在意义的追问，使科学讨论上升到哲学层面。

总结：

总体而言，《宇宙是什么：探索宇宙的起源、结构与深层奥秘》以清晰的逻辑与深刻的思想，勾勒出现代宇宙学的基本图景。村山齐成功地在专业性与可读性之间取得平衡，使复杂的理论变得亲近而富有启发性。

通过对宇宙起源、结构、未知成分以及科学精神的系统阐述，本书不仅拓展了读者的知识边界，也激发了对宇宙与自我关系的深层思考，具有持久的阅读价值与思想意义。

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