前言 / 3
本书概要　/　8
第1章　探索宇宙
天文学与量子理论的结合　从微观看宏观 /　10
宇宙的规模　从宇宙到量子 /　12
古代的宇宙观　人类对宇宙的探知从未间断 /　14
地心说　到中世纪为止的宇宙观 /　16
日心说1　提出日心说的哥白尼 /　18
日心说2　打破宗教特权 /　20
宇宙的膨胀　宇宙在不断膨胀中 /　22
炽热的奇点　宇宙是从一个火球开始的 /　24
光的速度　宇宙为什么如此浩瀚 /　26
相对论　描述时空的相对论 /　28
爱因斯坦场方程式　爱因斯坦的宇宙论 /　30
专栏1　为什么夜晚是黑暗的 /　32
第2章　量子理论
原子论　人类想要了解万物的根源 /　34
量子理论的开端　发现非连续性现象 /　36
普朗克尺度　以普朗克的名字命名的基本单位 /　38
原子模型1　原子是西瓜还是土星 /　40
原子模型2　电子分散在轨道上 /　42
物质波　所有的物质都具有波动性 /　44
薛定谔方程式　用概率描述世界 /　46
不确定性原理　无法同时确定的位置与速度 /　48
量子理论的解释1　是神在掷骰子吗 /　50
光电效应　爱因斯坦所描述的光的粒子性 /　52
波动性与粒子性　展示电子波动性的实验 /　54
量子理论的解释2　玻姆的量子势能 /　56
隧穿效应　量子有一定概率可以穿过势垒 /　58
量子理论的解释3　玻姆对于隧穿效应的解释 /　60
自旋1　电子的自旋不是旋转的 /　62
自旋2　量子世界中的奇妙性质 /　64
泡利不相容原理　玻色子与费米子 /　66
超流体与超导体　奇妙的“超”现象 /　68
量子波动　能量可以在真空中波动 /　70
专栏2　身边的量子力学 /　72
第3章　恒星的进化
元素的起源　我们都是恒星的一部分 /　74
元素分析　了解构成恒星的元素 /　76
恒星的一生　质量决定了恒星生命的长短 /　78
主序星的核聚变反应　太阳内部产生的核聚变 /　80
红巨星的核聚变反应　红巨星是制造元素的工厂 /　82
白矮星　简并压支撑着的白矮星 /　84
超新星爆炸1　连接新一代的大爆炸 /　86
超新星爆炸2　通过超新星爆炸测量距离 /　88
中子星1　中子星是巨大的原子核 /　90
中子星2　构成中子星的奇妙粒子 /　92
黑洞1　连光线都能吸进去的时空旋涡 /　94
黑洞2　黑洞也会消失 /　96
星际气体　恒星的终结是新恒星的诞生 /　98
专栏3　夸克星的可能性 /　100
第4章　观测到的最新的宇宙状态
电磁波　在宇宙中旅行的电磁波 /　102
发现黑洞　找到看不见的黑洞 /　104
银河系的构造　恒星汇集而成的银河系 /　106
宇宙射线的起源　超高能量宇宙射线之谜 /　108
伽马射线暴　来自银河系外的神秘射线 /　110
红移　通过光谱了解膨胀速度 /　112
宇宙背景辐射　证明宇宙大爆炸理论的噪音 /　114
WMAP　空间探测器发现的波动 /　116
暗物质1　银河旋转之谜 /　118
暗物质2　已判明的暗物质分布 /　120
暗能量　加快宇宙膨胀速度的神秘能量 /　122
宇宙的构成要素　宇宙的96%还不为人所知 /　124
宇宙大尺度结构　微观的波动形成宏观的构造 /　126
大型对撞机　重现早期宇宙的实验 /　128
专栏4　对撞机能制造出黑洞吗？ /　130
第5章　粒子标准模型
粒子标准模型　粒子的基础概念 /　132
强子　夸克构成的强子 /　134
相互作用力　宇宙中的4种相互作用力 /　136
反粒子　量子理论与相对论结合后的推论 /　138
强相互作用力　强相互作用力让太阳发光 /　140
超子　奇异的原子核 /　142
弱相互作用力　打破能量守恒定律？ /　144
未发现的粒子1　传递引力的引力子 /　146
未发现的粒子2　产生质量的希格斯粒子 /　148
CPT对称性　物理定律所带有的对称性 /　150
对称性破缺　对称性破缺会在宇宙中留下物质 /　152
专栏5　粒子探究之旅 /　154
第6章　宇宙的历史
宇宙的进化　从“无”开始的137亿年的宇宙史 /　156
宇宙图　根据宇宙史绘制的宇宙图 /　158
宇宙的加速膨胀　宇宙的膨胀正在加速 /　160
星系的布局　宇宙大尺度结构 /　162
星系的形成　星系是宇宙的基础单位 /　164
恒星的形成　宇宙中第一个点亮的恒星 /　166
宇宙放晴　38万年后，视线开朗的宇宙 /　168
元素的产生　存在于早期宇宙的氢和氦 /　170
强子的产生　用强大的力量将夸克封闭起来 /　172
反物质之谜　为什么只有物质被留了下来 /　174
宇宙大爆炸　高温、高密度的火球宇宙 /　176
专栏6　宇宙背景辐射的发现之路 /　178
第7章　量子宇宙学
奇点理论　时光倒流的话，宇宙会变成一个点吗 /　180
暴胀　真空能量引起的扩大 /　182
时间的概念　时间的概念随理论一同变化 /　184
霍金的宇宙论　从无边界开始 /　186
宇宙诞生以前　宇宙诞生前是什么样的 /　188
专栏7　薛定谔的猫 /　190
第8章　统一场论
理论物理与宇宙观测　发展理论物理的关键在于对宇宙的观测 /　192
标准模型的局限　中微子振荡动摇了标准模型 /　194
相互作用力的统一　物理学家们的梦想是相互作用力的统一 /　196
暗物质　暗物质是新粒子的备选吗 /　198
圈量子引力理论1　将相对论量子化的圈量子引力理论 /　200
圈量子引力理论2　圈量子引力理论与宇宙学 /　202
超弦理论1　超弦理论的成因 /　204
超弦理论2　弦能解释世上的一切 /　206
M理论　从超弦理论到M理论 /　208
五维时空　宇宙不是四维的吗 /　210
专栏8　诺贝尔物理学获奖者与量子理论 /　212
第9章　宇宙的今后
多重宇宙　宇宙只有一个吗 /　214
宇宙的未来1　宇宙在膨胀还是在收缩呢 /　216
宇宙的未来2　膨胀中的宇宙的未来 /　218
索引　/　220
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