前言 / 3
本書概要　/　8
第1章　探索宇宙
天文學與量子理論的結閤　從微觀看宏觀 /　10
宇宙的規模　從宇宙到量子 /　12
古代的宇宙觀　人類對宇宙的探知從未間斷 /　14
地心說　到中世紀為止的宇宙觀 /　16
日心說1　提齣日心說的哥白尼 /　18
日心說2　打破宗教特權 /　20
宇宙的膨脹　宇宙在不斷膨脹中 /　22
熾熱的奇點　宇宙是從一個火球開始的 /　24
光的速度　宇宙為什麼如此浩瀚 /　26
相對論　描述時空的相對論 /　28
愛因斯坦場方程式　愛因斯坦的宇宙論 /　30
專欄1　為什麼夜晚是黑暗的 /　32
第2章　量子理論
原子論　人類想要瞭解萬物的根源 /　34
量子理論的開端　發現非連續性現象 /　36
普朗剋尺度　以普朗剋的名字命名的基本單位 /　38
原子模型1　原子是西瓜還是土星 /　40
原子模型2　電子分散在軌道上 /　42
物質波　所有的物質都具有波動性 /　44
薛定諤方程式　用概率描述世界 /　46
不確定性原理　無法同時確定的位置與速度 /　48
量子理論的解釋1　是神在擲骰子嗎 /　50
光電效應　愛因斯坦所描述的光的粒子性 /　52
波動性與粒子性　展示電子波動性的實驗 /　54
量子理論的解釋2　玻姆的量子勢能 /　56
隧穿效應　量子有一定概率可以穿過勢壘 /　58
量子理論的解釋3　玻姆對於隧穿效應的解釋 /　60
自鏇1　電子的自鏇不是鏇轉的 /　62
自鏇2　量子世界中的奇妙性質 /　64
泡利不相容原理　玻色子與費米子 /　66
超流體與超導體　奇妙的“超”現象 /　68
量子波動　能量可以在真空中波動 /　70
專欄2　身邊的量子力學 /　72
第3章　恒星的進化
元素的起源　我們都是恒星的一部分 /　74
元素分析　瞭解構成恒星的元素 /　76
恒星的一生　質量決定瞭恒星生命的長短 /　78
主序星的核聚變反應　太陽內部産生的核聚變 /　80
紅巨星的核聚變反應　紅巨星是製造元素的工廠 /　82
白矮星　簡並壓支撐著的白矮星 /　84
超新星爆炸1　連接新一代的大爆炸 /　86
超新星爆炸2　通過超新星爆炸測量距離 /　88
中子星1　中子星是巨大的原子核 /　90
中子星2　構成中子星的奇妙粒子 /　92
黑洞1　連光綫都能吸進去的時空鏇渦 /　94
黑洞2　黑洞也會消失 /　96
星際氣體　恒星的終結是新恒星的誕生 /　98
專欄3　誇剋星的可能性 /　100
第4章　觀測到的最新的宇宙狀態
電磁波　在宇宙中旅行的電磁波 /　102
發現黑洞　找到看不見的黑洞 /　104
銀河係的構造　恒星匯集而成的銀河係 /　106
宇宙射綫的起源　超高能量宇宙射綫之謎 /　108
伽馬射綫暴　來自銀河係外的神秘射綫 /　110
紅移　通過光譜瞭解膨脹速度 /　112
宇宙背景輻射　證明宇宙大爆炸理論的噪音 /　114
WMAP　空間探測器發現的波動 /　116
暗物質1　銀河鏇轉之謎 /　118
暗物質2　已判明的暗物質分布 /　120
暗能量　加快宇宙膨脹速度的神秘能量 /　122
宇宙的構成要素　宇宙的96%還不為人所知 /　124
宇宙大尺度結構　微觀的波動形成宏觀的構造 /　126
大型對撞機　重現早期宇宙的實驗 /　128
專欄4　對撞機能製造齣黑洞嗎？ /　130
第5章　粒子標準模型
粒子標準模型　粒子的基礎概念 /　132
強子　誇剋構成的強子 /　134
相互作用力　宇宙中的4種相互作用力 /　136
反粒子　量子理論與相對論結閤後的推論 /　138
強相互作用力　強相互作用力讓太陽發光 /　140
超子　奇異的原子核 /　142
弱相互作用力　打破能量守恒定律？ /　144
未發現的粒子1　傳遞引力的引力子 /　146
未發現的粒子2　産生質量的希格斯粒子 /　148
CPT對稱性　物理定律所帶有的對稱性 /　150
對稱性破缺　對稱性破缺會在宇宙中留下物質 /　152
專欄5　粒子探究之旅 /　154
第6章　宇宙的曆史
宇宙的進化　從“無”開始的137億年的宇宙史 /　156
宇宙圖　根據宇宙史繪製的宇宙圖 /　158
宇宙的加速膨脹　宇宙的膨脹正在加速 /　160
星係的布局　宇宙大尺度結構 /　162
星係的形成　星係是宇宙的基礎單位 /　164
恒星的形成　宇宙中第一個點亮的恒星 /　166
宇宙放晴　38萬年後，視綫開朗的宇宙 /　168
元素的産生　存在於早期宇宙的氫和氦 /　170
強子的産生　用強大的力量將誇剋封閉起來 /　172
反物質之謎　為什麼隻有物質被留瞭下來 /　174
宇宙大爆炸　高溫、高密度的火球宇宙 /　176
專欄6　宇宙背景輻射的發現之路 /　178
第7章　量子宇宙學
奇點理論　時光倒流的話，宇宙會變成一個點嗎 /　180
暴脹　真空能量引起的擴大 /　182
時間的概念　時間的概念隨理論一同變化 /　184
霍金的宇宙論　從無邊界開始 /　186
宇宙誕生以前　宇宙誕生前是什麼樣的 /　188
專欄7　薛定諤的貓 /　190
第8章　統一場論
理論物理與宇宙觀測　發展理論物理的關鍵在於對宇宙的觀測 /　192
標準模型的局限　中微子振蕩動搖瞭標準模型 /　194
相互作用力的統一　物理學傢們的夢想是相互作用力的統一 /　196
暗物質　暗物質是新粒子的備選嗎 /　198
圈量子引力理論1　將相對論量子化的圈量子引力理論 /　200
圈量子引力理論2　圈量子引力理論與宇宙學 /　202
超弦理論1　超弦理論的成因 /　204
超弦理論2　弦能解釋世上的一切 /　206
M理論　從超弦理論到M理論 /　208
五維時空　宇宙不是四維的嗎 /　210
專欄8　諾貝爾物理學獲奬者與量子理論 /　212
第9章　宇宙的今後
多重宇宙　宇宙隻有一個嗎 /　214
宇宙的未來1　宇宙在膨脹還是在收縮呢 /　216
宇宙的未來2　膨脹中的宇宙的未來 /　218
索引　/　220
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