宇宙的狀態(tài)

內(nèi)容概要

　　本書旨在向你介紹有關(guān)宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)。作者佩德羅·G.費(fèi)雷拉闡述宇宙理論的基本觀點(diǎn)，探討過(guò)去的一百年甚至更長(zhǎng)的這段時(shí)間里某些重要的發(fā)現(xiàn)和概念上的突破。當(dāng)我們將觀測(cè)所得和理論預(yù)測(cè)相比較的時(shí)候，為什么這個(gè)領(lǐng)域總是欣喜不斷，為什么宇宙學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)中能占據(jù)中心地位、吸引眾多愛(ài)好者的目光，就都變得顯而易見(jiàn)了。不過(guò)在建立宇宙當(dāng)前的模型時(shí)，我們也無(wú)法無(wú)視那些放不進(jìn)“拼圖”的新部件。無(wú)法解釋的現(xiàn)象必須借助最初假設(shè)范圍之外、新的物理原理，才能被納入“拼圖”之中。到頭來(lái)，你對(duì)這幅完整的畫面會(huì)持有截然相反的兩種觀點(diǎn)。你也許會(huì)覺(jué)得我們現(xiàn)有的宇宙模型實(shí)在是太強(qiáng)勢(shì)了，以至于就算不得不作調(diào)整，也不過(guò)是些小修小補(bǔ)罷了。再或，你也許會(huì)覺(jué)得這些修補(bǔ)格格不入，認(rèn)為模型的什么地方出了大問(wèn)題：我們或許正站在另一場(chǎng)科技革命的門檻之上。

書籍目錄

導(dǎo)讀1.機(jī)械的宇宙2.天空有多高？3.阿爾伯特·愛(ài)因斯坦與時(shí)空之布局4.進(jìn)化的宇宙5.遙遠(yuǎn)星系的退行6.高溫的初始階段和宇宙光球?qū)?.原始火球中輕元素的由來(lái)8.恒星的神秘變幻9.基本作用力與物質(zhì)的起源10.引力讓不可見(jiàn)的事物現(xiàn)身11.暗物質(zhì)與另類物質(zhì)12.加速的宇宙？13.暗能量是第五要素14.從有序到混沌15.原始的聲音16.星系之生態(tài)學(xué)17.卷繞與變形18.最初之時(shí)？

章節(jié)摘錄

　　有了布拉赫的數(shù)據(jù)，開(kāi)普勒就能詳細(xì)描述行星的橢圓形軌道了。他的三大定律至今仍在使用。第一定律稱，行星沿橢圓形軌道運(yùn)行，太陽(yáng)位于其中一個(gè)焦點(diǎn)的位置。該定律再次確立了太陽(yáng)在宇宙中扮演的重要角色。第二定律稱，太陽(yáng)和某特定行星間的假想連線在相同的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等。該定律描述的是行星靠近或遠(yuǎn)離太陽(yáng)時(shí)的速度。離得越近時(shí)，兩個(gè)天體間的假想連線就越短，因此，為使較短的連線劃出與距離較遠(yuǎn)時(shí)大小相等的區(qū)域，行星運(yùn)動(dòng)的速度也就得越快。換句話說(shuō)，行星離太陽(yáng)越近，運(yùn)動(dòng)速度就越快?！　￠_(kāi)普勒的第三定律展示了行星在宇宙間的布局方式，指出任何兩顆行星繞日公轉(zhuǎn)周期的平方與橢圓軌道半長(zhǎng)軸的立方之比是一個(gè)常量。行星越近，它繞一周所需的時(shí)間就越短。公轉(zhuǎn)時(shí)間和距離之間的精確關(guān)系可以用來(lái)建立宇宙的法則。換句話說(shuō)，我們可以精確地計(jì)算出行星軌道的大小，比方說(shuō)以地球的軌道為參照。如果我們確定了地球與太陽(yáng)間的距離，那我們就能計(jì)算出其他所有行星的軌道半徑?！　‘?dāng)開(kāi)普勒在構(gòu)想他的行星運(yùn)動(dòng)定律時(shí)，意大利天文學(xué)家伽利略·伽利雷觀測(cè)行星的精確度已經(jīng)更上一層樓。17世紀(jì)之初，望遠(yuǎn)鏡在歐洲開(kāi)始成為一種家喻戶曉的光學(xué)儀器。1609年左右，伽利略開(kāi)始用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)，在3年的時(shí)間里，他發(fā)現(xiàn)了一系列新的天文現(xiàn)象，對(duì)其宇宙觀的建立有極大影響。伽利略的第一個(gè)發(fā)現(xiàn)便是月球上的山丘和山谷，這和地球極為相似。當(dāng)太陽(yáng)從不同角度照亮月球時(shí)，陰影處有著豐富而粗糙的地形，不同于古時(shí)所認(rèn)為的天體是絕對(duì)光滑的球體。這離十五世紀(jì)才開(kāi)始的宇宙的民主化進(jìn)程又邁進(jìn)了一步。當(dāng)伽利略將他的望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向木星時(shí)，他發(fā)現(xiàn)它的周圍有幾個(gè)亮點(diǎn)。它們是新發(fā)現(xiàn)的圍繞木星旋轉(zhuǎn)的四顆衛(wèi)星，正如月球是圍繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星一樣?！　≠だ灾С指绨啄岬挠钪婺Ｐ?，在這個(gè)方面，他作的最大貢獻(xiàn)便是發(fā)現(xiàn)了金星和月球一樣，會(huì)變相。要理解這一點(diǎn)，我們不妨想象下月球。月球和其他行星一樣，會(huì)發(fā)光是因?yàn)榉瓷淞颂?yáng)光的緣故。在一個(gè)月的不同時(shí)間段里，地球上的某個(gè)觀測(cè)者會(huì)從不同角度看見(jiàn)月球被照亮的一面。如果月球運(yùn)動(dòng)到了太陽(yáng)的正前方，那么月球上被照亮的那面就遠(yuǎn)離觀測(cè)者了。這就是所謂的“新月”。如果地球位于太陽(yáng)和月球之間，那么后者會(huì)被完全照亮。這個(gè)月相被稱為“滿月”。介于這兩者之間的月相都是一部分變暗，大小不一?！　≠だ园l(fā)現(xiàn)，通過(guò)觀測(cè)金星的變相，他就能確定金星相對(duì)于太陽(yáng)和地球的位置。金星是如何反射太陽(yáng)光的？這能用來(lái)解釋為什么不同的部位會(huì)變暗。地心說(shuō)和日心說(shuō)的預(yù)測(cè)大有不同。比如，先考慮地心說(shuō)，金星的軌道在里面，太陽(yáng)的軌道在外面；它們的軌道雖然不同，卻緊密聯(lián)系。在這種模型中我們永遠(yuǎn)不會(huì)看見(jiàn)金星完全被照亮的樣子：金星完全反射太陽(yáng)光，還要面朝我們——我們永遠(yuǎn)不會(huì)處于這樣的格局中。在以地球?yàn)橹行牡哪Ｐ椭?，金星永遠(yuǎn)都不會(huì)有類似于滿月的時(shí)候。然而伽利略的觀測(cè)卻表明，金星會(huì)呈周期性地變?yōu)閹缀跬耆徽樟恋膱A盤。這說(shuō)明，陽(yáng)光照射到金星上，金星又朝我們反射了陽(yáng)光?！　?yán)格說(shuō)來(lái)，伽利略的觀測(cè)并不能將地心說(shuō)斬草除根。它只是排除了金星圍繞地球旋轉(zhuǎn)的可能性。比如，金星的“滿月”狀態(tài)可以用布拉赫的宇宙模型來(lái)解釋：金星、水星和其他行星圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，而太陽(yáng)和月球圍繞地球旋轉(zhuǎn)。這樣，托勒密模型中的信條之一還是有可能保留下來(lái)的?！　≠だ砸簧紙?jiān)定地護(hù)衛(wèi)日心說(shuō)，同時(shí)也繼續(xù)研究運(yùn)動(dòng)定律。在他的《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》中，伽利略講了一個(gè)支持日心說(shuō)的、頗有說(shuō)服力的故事。它說(shuō)的是三個(gè)朋友之間持續(xù)數(shù)日的一場(chǎng)爭(zhēng)論。兩個(gè)聰明的日心說(shuō)支持者薩維拉提和薩格列多發(fā)現(xiàn)，用他們清晰的觀點(diǎn)壓倒地心說(shuō)支持者辛普利西奧簡(jiǎn)直易如反掌。托勒密宇宙學(xué)的追隨者連筆者的同情也得不到，還被寫成附和教會(huì)論點(diǎn)之徒。教會(huì)之前一直未曾聲明自己支持哪種宇宙學(xué)說(shuō)，這次終于被惹得采取了行動(dòng)。教皇——伽利略以前的朋友，將哥白尼的模型譴責(zé)為異端，說(shuō)它違反了《圣經(jīng)》的神圣解釋，伽利略只好屈辱地收回觀點(diǎn)。三個(gè)世紀(jì)之后，羅馬教廷因?yàn)樽约旱男袨槎狼??！　　?/pre>




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　　宇宙學(xué)是結(jié)合利用數(shù)學(xué)工具、高端望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果和有依有據(jù)的推測(cè)（這一點(diǎn)最為重要）來(lái)努力揭秘宇宙的歷史和運(yùn)動(dòng)?！队钪娴臓顟B(tài)（現(xiàn)代宇宙學(xué)入門）》旨在向你介紹有關(guān)宇宙學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)。作者佩德羅·；G.費(fèi)雷拉闡述宇宙理論的基本觀點(diǎn)，探討過(guò)去的一百年甚至更長(zhǎng)的這段時(shí)間？某些重要的發(fā)現(xiàn)和概念上的突破。





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