怪咖物理學(xué)家的宇宙

推薦序 3
前言 7
第一章 黑洞
什么是反物質(zhì)？ 23
湮滅與對(duì)生—物質(zhì)與能量相互轉(zhuǎn)變 27
反物質(zhì)用于臨床醫(yī)療上 30
動(dòng)量守恒定律—光會(huì)反射出來(lái) 32
南極的 BESS 實(shí)驗(yàn)—搜集從宇宙飛來(lái)的反物質(zhì) 34
如果把地球壓縮成半徑為 8．9mm 的小球，它就會(huì)變成黑洞 38
愛(ài)因斯坦的方程在發(fā)散 42
數(shù)學(xué)算出來(lái)的黑洞 44
奇點(diǎn)旋轉(zhuǎn)就會(huì)變成環(huán) 46
星球的死亡—引力塌縮 48
所有的物質(zhì)都變成十萬(wàn)分之一大小 50
體重決定死法 53
超新星爆炸！ 54
角動(dòng)量守恒定律 57
中子塌縮，產(chǎn)生黑洞 58
觀察黑洞的方法 60
射線的波長(zhǎng) 64
用 X 射線看的話…… 66
超強(qiáng)武器：任意門(mén) 69
黑洞有 3 種 70
微型黑洞可以當(dāng)作垃圾處理場(chǎng)？ 72
史蒂芬·霍金的黑洞蒸發(fā)理論 73
夏威夷的黑洞官司 76
愛(ài)因斯坦與英文能力 80
建立相對(duì)論時(shí)要準(zhǔn)備的兩大支柱 82
造成中微子超光速說(shuō)法的罪魁禍?zhǔn)资且獯罄耍?85
邁克爾遜 - 莫雷實(shí)驗(yàn) 86
狹義相對(duì)論預(yù)測(cè)的事①速度增加，質(zhì)量也會(huì)增加 91
狹義相對(duì)論預(yù)測(cè)的事②速度增加，時(shí)間變慢 94
光的速度固定的話，時(shí)間就變得有彈性 100
另一個(gè)根據(jù)，相對(duì)性原理 103
廣義相對(duì)論—為加進(jìn)引力而導(dǎo)入等效原理 106
廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)的事①引力導(dǎo)致空間彎曲 109
引力透鏡效應(yīng)—引力讓光彎曲 112
廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)的事②引力導(dǎo)致時(shí)間扭曲 116
速度與引力的等效原理—海龜?shù)乃俣扰c龍宮的引力 120
白洞與蟲(chóng)洞 122
制造不出任意門(mén)的 3 個(gè)理由 125
專(zhuān)題Ⅰ　定量的思考—微軟公司的招聘考試、放射線與電力的問(wèn)題
如何定量地思考——微軟公司的招聘考試 131
定量地思考核電站的放射性污染 136
對(duì)核能發(fā)電的個(gè)人淺見(jiàn) 138

第二章 宇宙大爆炸
掉落的蘋(píng)果與不掉落的月球 148
星星為何散布在宇宙間？ 150
宇宙學(xué)常數(shù)？ 152
從球丟出去到球落下來(lái)的幾億年 154
如果所有的星球都在遠(yuǎn)離我們…… 158
曾經(jīng)是個(gè)小小宇宙 160
宇宙的放晴 162
散播到全宇宙、最古老的光 166
1964 年人們捕捉到向全方位傳播的均一無(wú)線電波 167
1989 年的 COBE 170
光是什么？ 172
眼睛如何看見(jiàn)光 174
人類(lèi)無(wú)法想象三維的封閉空間 176
宇宙有限，但沒(méi)有盡頭 180
比光更快遠(yuǎn)離的星球 182
不是星星在移動(dòng)，而是空間在擴(kuò)張 183
全宇宙的星星分布圖 185
2001 年的 WMAP—用高解析度攝影了解的宇宙構(gòu)造 188
宇宙大爆炸理論無(wú)法解釋的問(wèn)題：①視界問(wèn)題 194
宇宙大爆炸理論無(wú)法解釋的問(wèn)題：②平坦性問(wèn)題 198
宇宙大爆炸理論無(wú)法解釋的問(wèn)題：③磁單極子問(wèn)題 201
真的找到磁單極子了嗎？ 205
宇宙大爆炸前發(fā)生的暴脹 208
暴脹理論如此解釋以上 3 個(gè)問(wèn)題 211
宇宙的 3 個(gè)未來(lái) 214
拋出去的球會(huì)中途加速嗎？ 219
專(zhuān)題Ⅱ　測(cè)量地球到星星的距離—那顆星離地球有多遠(yuǎn)呢？
①恒星視差 0 ～ 300 光年 224
② HR 圖～ 3 萬(wàn)光年 226
③造父變星～ 6000 萬(wàn)光年 231
④塔利 - 費(fèi)舍爾法～ 3 億光年 233
⑤ Ia 型超新星～ 30 億光年 234

第三章 暗物質(zhì)
星星一定在動(dòng) 240
離太陽(yáng)越近，公轉(zhuǎn)速度越快，離得越遠(yuǎn)則越慢 242
星系的自轉(zhuǎn)速度很奇怪…… 244
球形的笨蛋！ 250
為星星取你的名字送給你 252
失蹤的質(zhì)量 253
暗物質(zhì)以外的解釋①電漿宇宙論 254
暗物質(zhì)以外的解釋②修正的牛頓力學(xué) 256
泡利的訓(xùn)誨：不要懷疑基本法則 257
利用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)宇宙質(zhì)量的分布 260
宇宙中有多少暗物質(zhì)？ 262
暗物質(zhì)的分布如同消費(fèi)稅 266
暗物質(zhì)的候選者① MACHO（暈族大質(zhì)量致密天體） 267
暗物質(zhì)的候選者②基本粒子 269
熱基本粒子的候選者—中微子 271
冷基本粒子的候選者—WIMP 和軸子 272
暗物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)方法 275
使用液態(tài)氙的 XMASS 實(shí)驗(yàn) 276
地球以 200km s 的速度在運(yùn)動(dòng) 278
WIMP 撞擊氙原子核時(shí)…… 280
水封住雜音 282
夏天和冬天的撞擊方向不同 284
撿到各種電磁波的軸子實(shí)驗(yàn) 285
CARRACK 軸子探索實(shí)驗(yàn) 286
復(fù)雜而致密的實(shí)驗(yàn)裝置 290
沒(méi)有暗物質(zhì)的話，也就沒(méi)有星星的誕生 293
計(jì)算暗物質(zhì)能形成今日宇宙的數(shù)量 294
真正暗黑的暗能量 297
本章的總結(jié) 301
專(zhuān)題Ⅲ　從粒子物理學(xué)思考暗物質(zhì)的面貌
不可能再切分的19種基本粒子 304
什么是標(biāo)準(zhǔn)模型？ 308
玻色子與費(fèi)米子 309
按自旋的不同分組 310
超對(duì)稱(chēng)理論 312
未知的基本粒子：中性伴子 316
CP 對(duì)稱(chēng)性被弱作用力打破 318
CP 對(duì)稱(chēng)靠強(qiáng)作用力守恒 322
皮塞－奎恩理論的臺(tái)球桌 324
最初放置臺(tái)球桌時(shí)的搖擺 328

第四章 宇宙是怎樣形成的
溫度是什么？ 332
滑雪的學(xué)生 333
相變—物質(zhì)的面貌改變了 336
加溫的話，可以看到過(guò)去 338
1013s 后—原子核捕捉到電子 342
從 100s 開(kāi)始到 102s—元素合成 346
說(shuō)明宇宙元素構(gòu)成比的 αβγ 理論 348
100s 后—對(duì)生被打斷，剩下只有光的宇宙 352
10 億的光子與剩下的 1 個(gè)物質(zhì) 356
自然的法則應(yīng)該是左右對(duì)稱(chēng)，但…… 360
10-8s 到 10-4s—夸克凝集，成為質(zhì)子 361
10-11s 后—第 3 次相變產(chǎn)生電磁力和弱作用力 362
自然界的 4 種力中，人類(lèi)只能感受到引力和電磁力 364
電磁力與弱作用力曾經(jīng)是一家人 366
質(zhì)量是什么？ 368
希格斯粒子產(chǎn)生“階級(jí)差別” 370
用 LHC 來(lái)加溫 374
概率很重要 376
科學(xué)論文 377
10-36s 到 10-11s—第 2 次相變與能量沙漠 378
暴脹與相變的潛熱 382
暴脹子？ 384
魔法少女的希望相變?yōu)榻^望的時(shí)候 385
10-44s 后—第 1 次相變，引力誕生 388
愛(ài)因斯坦嘗試失敗、物理學(xué)上最困難的問(wèn)題 390
人類(lèi)與科學(xué)的偉大歷史 391
第谷·布拉赫為什么主張地心說(shuō)？ 393
實(shí)驗(yàn)技術(shù)改變了理論 398
隨時(shí)都可以改寫(xiě) 400
后記 402后記 402