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包郵 暗物質(zhì)與暗能量:尋找隱秘的未知宇宙:the hidden 95% of the universe
作者：(英)布賴恩·克萊格著
開本：
21cm
頁數(shù)：
159頁
本類榜單：科普讀物銷量榜
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暗物質(zhì)與暗能量:尋找隱秘的未知宇宙:the hidden 95% of the universe 版權(quán)信息
- ISBN：9787568923422
- 條形碼：9787568923422 ; 978-7-5689-2342-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
暗物質(zhì)與暗能量:尋找隱秘的未知宇宙:the hidden 95% of the universe 本書特色
“懶螞蟻”是重慶大學(xué)出版社打造的開放式科普圖書品牌，內(nèi)容涉及自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和思維科學(xué)等領(lǐng)域，面向各年齡層的讀者，特別是對世界充滿好奇以及想給自己充電的讀者們，著力于分享大千世界的各種科學(xué)知識、科學(xué)理念以及學(xué)科歷史。“微百科系列·第二季”是一套回顧與展望當(dāng)代前沿科學(xué)發(fā)展概貌的系列科普圖書，包括7個(gè)前沿科技主題，上及宏觀的引力波、暗物質(zhì)、暗能量，下至微觀的希格斯玻色子、石墨烯，近有熱門的大數(shù)據(jù)、火星探索，遠(yuǎn)有地球的星際沖撞之慮……本系列圖書由科普暢銷書《量子糾纏》的作者布賴恩·克萊格領(lǐng)銜打造，以短篇幅、精要素、趣解讀的方式深入淺出介紹人類在上述科學(xué)領(lǐng)域的所思(研究歷程)、所得(發(fā)展概況)、所悟(未來趨勢)，讓讀者從前沿科學(xué)的諸多可能性中感受科學(xué)、了解宇宙、暢想未來。
暗物質(zhì)與暗能量:尋找隱秘的未知宇宙:the hidden 95% of the universe 內(nèi)容簡介
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，構(gòu)成日、月、星辰、生命、光以及人類所認(rèn)知的一切的普通物質(zhì)和能量，僅占宇宙全部質(zhì)量的5%，其余不可見的部分究竟是什么？這可能是科學(xué)界面臨的有史以來的大謎題。 科學(xué)家在長期的觀測和研究中發(fā)現(xiàn)，要合理解釋大量疑似違反牛頓萬有引力定律的天文現(xiàn)象，探索宇宙正在加速膨脹的原因，*好的方法就是引入暗物質(zhì)與暗能量理論。 《暗物質(zhì)與暗能量 : 尋找隱秘的未知宇宙》（“微百科系列·第二季”）一書從“失蹤的物質(zhì)”講起，通過對天文觀測數(shù)據(jù)與理論間矛盾的分析，深入淺出地介紹了暗物質(zhì)、暗能量、引力理論、粒子物理學(xué)等的基本知識，在描述探測暗物質(zhì)與暗能量的研究進(jìn)展和方法的同時(shí)，也展現(xiàn)了科學(xué)家們堅(jiān)持不懈求索解答和革新探究的科學(xué)精神。
暗物質(zhì)與暗能量:尋找隱秘的未知宇宙:the hidden 95% of the universe 目錄
1 眼見并非為實(shí)
2 探索宇宙
3 失蹤的物質(zhì)
4 宇宙有多大
5 宇宙加速膨脹
6 故事還在繼續(xù)
附 錄
拓展閱讀
展開全部
暗物質(zhì)與暗能量:尋找隱秘的未知宇宙:the hidden 95% of the universe 節(jié)選
后發(fā)座星系團(tuán)距離我們3.2億光年，包含超過1000個(gè)星系——它屬于離我們*近的超星系團(tuán)，正好可以借助銀河系（屬于室女座超星系團(tuán)）的引力透鏡效應(yīng)來觀察，這不可避免地引起了天文學(xué)家的極大興趣。然而，當(dāng)茲維基1933年開始分析星系團(tuán)的行為時(shí)，他發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的現(xiàn)象——它不應(yīng)該聚合在一起。 總的來說，宇宙萬物都在旋轉(zhuǎn)。我們對太陽系里的這種情況很熟悉。地球每天繞其自轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)一次，每年繞著（旋轉(zhuǎn)的）太陽旋轉(zhuǎn)一次，其他行星也在旋轉(zhuǎn)，各自有不同的周期。行星、恒星、星系、星系團(tuán)都在旋轉(zhuǎn)，這是它們的形成方式導(dǎo)致的結(jié)果。這些結(jié)構(gòu)是由氣體和塵埃組成的云團(tuán)在引力的作用下聚集在一起形成的。如果這些云團(tuán)在空間中完全對稱地分散，那么它們可能會(huì)在不旋轉(zhuǎn)的情況下坍縮。事實(shí)上，更有可能的是云團(tuán)在空間的分布一邊多另一邊少，當(dāng)物質(zhì)被向內(nèi)吸引時(shí)，這種不平衡導(dǎo)致整個(gè)物質(zhì)集合開始旋轉(zhuǎn)。 因此，后發(fā)座星系團(tuán)的旋轉(zhuǎn)也就不足為奇了。茲維基將星系團(tuán)旋轉(zhuǎn)的速度與星系團(tuán)中物質(zhì)數(shù)量的近似值結(jié)合起來——結(jié)果讓他驚詫不已。看上去星系團(tuán)旋轉(zhuǎn)得如此之快，好像是要散開了，就像放在快速轉(zhuǎn)動(dòng)的陶輪上的一塊位置不佳的黏土。引力只能使物體以正確的速度在軌道上運(yùn)行，如果繞軌道運(yùn)行的物體速度太快，它就會(huì)超過系統(tǒng)的“逃逸速度”而飛走。根據(jù)茲維基的計(jì)算，后發(fā)座星系團(tuán)的旋轉(zhuǎn)速度不是快了一點(diǎn)，而是快了很多倍。 茲維基估計(jì)這個(gè)星系團(tuán)需要400倍于已知質(zhì)量的質(zhì)量才能保持穩(wěn)定（自從茲維基的時(shí)代以來，這個(gè)數(shù)字已經(jīng)減少了，但是相對于假定的物質(zhì)總量，星系團(tuán)旋轉(zhuǎn)的速度仍然太快了）。他斷定，這只可能是由于星系團(tuán)中大量無法被探測到的物質(zhì)造成的。他在德語中稱這種未知物質(zhì)為dunkle Materie，翻譯過來就是暗物質(zhì)。 如此重要的結(jié)論在當(dāng)時(shí)基本上被忽視了，這似乎有些奇怪。事實(shí)上，茲維基以創(chuàng)造性著稱的缺點(diǎn)就是，雖然他的想法通常被人注意到，但并不總是能被進(jìn)一步采納。人們可能認(rèn)為，這種影響比茲維基計(jì)算的要小得多。請記住，它需要計(jì)算至少一千個(gè)遙遠(yuǎn)星系中的物質(zhì)總量，每個(gè)星系中都有大量的恒星，大量的估算（對有根據(jù)的猜測的科學(xué)表述）不斷涌現(xiàn)。 另外，茲維基關(guān)于暗物質(zhì)的想法在當(dāng)時(shí)聽起來并不像今天這么令人興奮，任何暗物質(zhì)在當(dāng)時(shí)的所指都僅僅是這樣的——恰巧是黑暗的普通物質(zhì)。它被認(rèn)為是塵埃、低能量輸出的恒星、行星以及其他一些利用可觀測的發(fā)光物質(zhì)做探測而沒有考慮到的物質(zhì)的組合。這甚至不是一個(gè)新的概念——1904年，蘇格蘭物理學(xué)家威廉·湯姆森，又稱開爾文勛爵，對銀河系的自轉(zhuǎn)進(jìn)行了類似但不太引人注目的觀測，觀測結(jié)果顯示銀河系中相當(dāng)數(shù)量的物質(zhì)是暗的。同時(shí)期的其他天文學(xué)家，尤其是荷蘭天文學(xué)家簡·奧爾特在1932年也得出了相同的結(jié)論。 不過，后來人們會(huì)意識到，即使加上黑洞這一奇特的概念，不發(fā)光的普通物質(zhì)也無法提供足夠的質(zhì)量來解釋這種奇怪的行為。宇宙中有新的、不同的物質(zhì)，比普通物質(zhì)多得多。暗物質(zhì)來了。 …… …… …… 宇宙學(xué)和天體物理學(xué)一直面臨的問題是，到目前為止，大部分工作都是非常間接的，而且涉及大量的不確定性測量。尋找暗物質(zhì)的問題似乎已經(jīng)夠多了，但實(shí)際上，天文學(xué)家們還在努力尋找足夠的實(shí)際物質(zhì)。…… 人們投入了大量的精力去尋找暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)，而不是由引力效應(yīng)提供的間接暗示。到目前為止，搜尋工作還沒有產(chǎn)生任何具體的結(jié)果。正如薇拉·魯賓在 2001 年遺憾地指出，早在1980年，她就曾預(yù)測暗物質(zhì)粒子將在10 年內(nèi)被直接探測到，但至今仍未被發(fā)現(xiàn)。同樣，在2000年，英國天文學(xué)家羅亞爾·馬丁·里斯做了一個(gè)類似的十年預(yù)測，他的時(shí)間期限也早已過去。 特立獨(dú)行的天體物理學(xué)家弗雷德·霍伊爾在其職業(yè)生涯后期寫的一本書中，用一群正在奔跑的鵝的照片毫不奉承地描述了他的科學(xué)家同行們。這表明，一旦科學(xué)家們對一個(gè)想法上癮，他們將繼續(xù)追隨它，而不會(huì)考慮新的證據(jù)。毫無疑問，霍伊爾對自己1948年與赫爾曼·邦迪和托馬斯·戈?duì)柕鹿餐岢龅挠钪娣(wěn)態(tài)理論在20世紀(jì)60年代被宇宙大爆炸理論取代感到憤憤不平。就連霍伊爾也不得不承認(rèn)，與穩(wěn)態(tài)模型相比，大爆炸理論更適合從宇宙微波背景和非常遙遠(yuǎn)的星系結(jié)構(gòu)中獲得證據(jù)——由于光線到達(dá)我們的地球需要的時(shí)間較長，這些關(guān)于星系形成之初狀態(tài)的證據(jù)就能被我們看到。但他仍有自己的觀點(diǎn)。 大爆炸理論也有幾次與觀測結(jié)果不符，因此必須進(jìn)行各種修正，如宇宙暴脹等。霍伊爾的觀點(diǎn)是，宇宙穩(wěn)態(tài)理論也可以通過這種方式進(jìn)行修正，以匹配觀測結(jié)果。但當(dāng)這種可能性被探索出來時(shí)，宇宙學(xué)界已經(jīng)對大爆炸理論產(chǎn)生了鵝群模式，對宇宙穩(wěn)態(tài)理論并不感興趣。這與托馬斯·庫恩在其有缺陷但極具影響力的著作《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》（1962）中所描述的情況并無不同。 …… 幾年前，人們很難提出反對暗物質(zhì)的論據(jù)。現(xiàn)在，雖然大多數(shù)天體物理學(xué)家和宇宙學(xué)家仍然更喜歡暗物質(zhì)，而不是修正引力理論，并期待在某個(gè)時(shí)刻發(fā)現(xiàn)失蹤的粒子，但更多的是一種平衡的觀點(diǎn)。這需要時(shí)間。正如麥高所指出的:“許多研究暗物質(zhì)的專家并不知道修正牛頓動(dòng)力學(xué)到底是什么，也不知道它能做什么，不能做什么。”社會(huì)學(xué)的變化來得很慢。但是，如果越來越多的實(shí)驗(yàn)都未能探測到暗物質(zhì)粒子，那么可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)臨界點(diǎn)，那時(shí)修正引力理論將取代人們普遍接受的理論。 俗話說，沒有證據(jù)并不等于證據(jù)不存在，我們不能探測到暗物質(zhì)粒子并不意味著它們不存在。然而，如果認(rèn)為科學(xué)是通過純正的邏輯推理來運(yùn)作的，那也是錯(cuò)的。這在實(shí)踐中幾乎是不可能的，因?yàn)檠堇[需要完美的知識。例如，如果我知道所有的恒星都是通過核聚變工作的，我看到天空中有一個(gè)發(fā)光的物體，但它不是由核聚變提供能量的，我就能推斷出它不是恒星。然而，大多數(shù)科學(xué)工作都是通過歸納而不是演繹。演繹通過定義產(chǎn)生一個(gè)確定的證明，歸納根據(jù)現(xiàn)有的證據(jù)工作，并說明什么是*有可能的。 舉個(gè)簡單的例子——我可以預(yù)測哈雷彗星將在2061年回歸。這顆彗星是*早根據(jù)牛頓定律做出天文學(xué)預(yù)測的天體之一。到目前為止，自從1705年埃德蒙·哈雷預(yù)測這顆彗星將在1758年回歸以來，這顆彗星一直遵循著一種人們歸納推理得出的運(yùn)行規(guī)律，即它的軌道將每75～76年使它返回一次。然而，我不能證明它會(huì)像預(yù)期的那樣回來。它可能會(huì)因?yàn)榕鲎捕x路線，其他太陽系天體也會(huì)發(fā)生變化，足以影響哈雷彗星的軌道，從而改變它的軌道周期。我唯一能說的是，這顆彗星一直與我們迄今為止所做的觀測相符，我們對太陽系的了解表明，它還會(huì)這樣回歸。 考慮到科學(xué)使用歸納法，如果有足夠多的應(yīng)該能夠檢測到暗物質(zhì)粒子的實(shí)驗(yàn)未能發(fā)現(xiàn)它們，則表明暗物質(zhì)可能不存在，這是完全說得通的。類似的事情在19世紀(jì)末也發(fā)生過，當(dāng)時(shí)美國科學(xué)家阿爾伯特·邁克耳孫和愛德華·莫雷認(rèn)為，以太——想象中的光波通過的介質(zhì)，似乎并不存在。他們的實(shí)驗(yàn)表明沒有以太存在的證據(jù)。隨后的實(shí)驗(yàn)反復(fù)在其他地方得到廣泛證實(shí)，人們接受了這樣的觀點(diǎn)：不存在這樣的東西。 到目前為止，修正牛頓動(dòng)力學(xué)（MOND）仍然是暗物質(zhì)的主要對手。如我們所知，有其他的修正引力理論，如衍生引力。到目前為止，它似乎不像MOND那樣強(qiáng)大，但它在2017年才出現(xiàn)，并且仍然有可能出現(xiàn)衍生引力的變體，這將成為MOND的挑戰(zhàn)者。當(dāng)然，我們擁有超流體暗物質(zhì)的混合方法，有人認(rèn)為它結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。暗物質(zhì)和修正引力理論之間的較量還沒有分出勝負(fù)。除了在計(jì)算中出現(xiàn)了一個(gè)數(shù)學(xué)上的小問題外，目前尚無廣泛的證據(jù)來支持，大家公認(rèn)宇宙中正在發(fā)生某種能產(chǎn)生重要影響的事情。大家暫時(shí)將其歸因于暗物質(zhì)，附帶條件是它可能是修正引力的結(jié)果（通常被遺忘的條件）。無論是什么原因，都有一些重大影響需要進(jìn)一步研究。 ……
暗物質(zhì)與暗能量:尋找隱秘的未知宇宙:the hidden 95% of the universe 作者簡介
布賴恩·克萊格（Brian Clegg），知名科普作家，畢業(yè)于劍橋大學(xué)物理系，撰寫了多本暢銷科普圖書，主題涵蓋宇宙學(xué)、無窮問題、量子理論等，如《宇宙大爆炸之前》《構(gòu)造時(shí)間機(jī)器》《萬有引力》《量子糾纏》。他的《無窮簡史》《骰子世界》均入圍英國皇家學(xué)會(huì)科學(xué)圖書獎(jiǎng)。他還是《自然》《衛(wèi)報(bào)》《物理世界》等刊物的專欄作家、專題評論員。
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