BF:初三分钟-关于宇宙起源的现代观点 史蒂文·温伯格（StevenWeinberg） 重 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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史蒂文·温伯格（StevenWeinberg） 著

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店铺： 华裕京通图书专营店

出版社： 重庆大学出版社

ISBN：9787562489597

商品编码：29371406200

包装：平装

出版时间：2015-09-11

基本信息

书名:初三分钟-关于宇宙起源的现代观点

定价：36.0元

售价：28.1元

作者:史蒂文·温伯格（StevenWeinberg）

出版社：重庆大学出版社

出版日期：2015-09-11

ISBN：9787562489597

字数：133000

版次：1

装帧：平装

开本：32开

编辑推荐

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这本科普读物为1979年诺贝尔物理奖得主，美国物理学家史蒂文·温伯格在1977年写的一本畅销书。此书被公认为科普读物的里程碑。也是*早关于探讨宇宙起源的代表作品。

　　《“微百科”系列》是由国外引进的一套在国际上非常受欢迎的百科读物，内容涵盖历史、物理、政治、经济等各个学科领域，作者均是当前若干学科领域学术代表人，主要宗旨是打造一套让广大读者*快了解各个新学科的短小精悍的科普读物。这是你增长各科知识的。

内容提要

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宇宙在初0.01秒、1秒、1分钟或初一年，是什么样子？早期宇宙在某时刻的温度、密度和化学成分如何？《初三分钟》将揭秘宇宙爆炸的形态，详细描述了一幅完全令人信服的宇宙起源图，包括在大爆炸之后仅仅数秒或几分钟内出现的详细过程。

 

目录

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作者介绍

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史蒂文·温伯格

1979年诺贝尔物理学奖获得者。美国理论物理学家，得克萨斯大学物理学和天文学教授。1954年毕业于康奈尔大学，后赴丹麦哥本哈根大学理论物理研究所当研究生，1957年获普林斯顿大学哲学博士学位。美国科学院院士。

文摘

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关于宇宙的起源，冰岛巨匠斯诺里·斯托里森在1220年编纂的斯堪的纳维亚神话集《新埃达》里写道：“初是一无所有的。既没有地，也没有天，只有一个裂口，也没有草原。而在这混沌虚无的北方和南方，则是冰雪的区域尼夫尔翰和火的区域木斯皮尔翰。木斯皮尔翰的火融化了尼夫尔翰的冰，在融化的水中产生了巨人伊默，伊默吃什么呢？好像还有一头牛阿豪姆拉，那牛又吃什么？哦，好像还有一些盐，故事就这样一直继续下去。
　　我可不想触犯宗教感情，哪怕是北欧海盗的宗教感情也不行。但我得承认这样描述宇宙的起源是不能令人满意的。即使不说对那些无稽之谈的非议，就故事本身而言，这个故事所产生的问题与它所提供的答案一样多，而且每个答案都使初始状态变得更为复杂。
　　我们不能仅对此书一笑了之，并且坚决放弃所有的宇宙学推测——追溯宇宙的历史起源，这种念头是不可抗拒的。自16世纪和17世纪现代科学诞生以来，物理学家和天文学家就在不断地研究宇宙起源的问题。但这些研究一直笼罩在一种不体面的氛围下。我记得，当我还是个学生以及后来在20世纪50年展研究工作（当时研究的是其他问题）时，人们就普遍认为，研究早期宇宙是体面的科学家不屑为之的事情。这种观点也不无道理。纵观整个现代物理学和天文学历史，用来构建早期宇宙史的观测和理论基础压根就不存在。
　　然而，在过去的10年中，所有这一切都发生了变化。人们普遍接受了一种早期宇宙理论，天文学家们将这种理论称为“标准模型”。它与我们所说的“大爆炸”理论基本相同，只不过它对宇宙成分的认识更加具体，而这种早期宇宙理论正是本书所关注的论题。为了便于理解，或许应该首先根据当前标准模型所理解的早期宇宙的历史作一概述。但这里仅仅是一个简要说明，我们会在接下来的章节中对这一历史及相信它的理由作出详细解释。起初，发生了一次爆炸。这个爆炸不同于我们所熟悉的地球上的那些爆炸，即先从一个明确的中心开始，然后向四周扩散，周围被吞噬的空气越来越多。这个爆炸是在各个地方同时发生的，从一开始便充满了整个空间，每个物质粒子都与其他粒子迅速分离开来。这里的“所有空间”可以指整个无穷宇宙，也可以指像球面那样蜿蜒曲回的有穷宇宙。无论哪种情况都不易被理解，但这并无大碍。空间到底是有穷的还是无穷的，这对早期宇宙的研究来说并不重要。
　　在爆炸后大约0.01s的时间，即我们能够自信地谈论的早时间里，宇宙的温度大约是1000亿（1011）摄氏度。这一温度甚至比热的恒星中心的温度还要高。在这种高温条件下，普通物质的组成成分，包括分子、原子，甚至是原子核都无法聚集在一起;相反，在这一爆炸过程中迅速分离的物质是由各种所谓的基本粒子组成的，而基本粒子正是现代高能核物理所研究的课题。
　　在这本书中，将会反复提到这些粒子——在这里，仅指出早期宇宙中数量多的那些粒子就已足矣，更详细的解释将会在第3章和第4章中进行讨论。大量存在的一种粒子是电子，即带负电的粒子，它以电流形式通过电线，并形成当前宇宙中所有原子和分子的外壳。早期宇宙中大量存在的另一种粒子是正电子，即带正电的粒子，与电子质量完全相同。在当前宇宙中，只有在高能实验室、某些放射现象、某些剧烈的天文学现象，如宇宙射线和超新星现象中才能发现正电子。但在早期宇宙中，正电子的数量与电子的数量不相上下。除电子和正电子之外，还有数量大致相同的各种中微子，即，没有质量或电荷的粒子，仿若虚无缥缈的幽灵一般。后，宇宙中还充满光。对此，不必与粒子区别对待，量子理论告诉我们，光是由零质量、零电荷的粒子——光子组成的（每当灯丝中的一个原子从高能状态转变为低能状态时，都会释放出一个光子。从灯泡中释放出来的光子非常多，看上去它们就像汇集成了一条连续的光束，但通过光电池，可以准确计算出光子的数量）。每个光子都携带着一定数量的能量和动量，其数量大小取决于光的波长。为了描述充斥在早期宇宙中的光线，一般可以这样认为，光子的数量和平均能量与电子、正电子或中微子的大致相同。这些粒子（电子、正电子、中微子和光子）不断地从纯能量中产生出来，短暂存在后又湮灭了。因此，它们的数量不是早就注定的，而是由产生与湮灭过程的平衡所决定的。根据这一平衡，我们可以推断出，在温度高达1000亿度的条件下，宇宙的密度约为水的40亿（4×109）倍。此外，宇宙场内还掺有少量杂质，它们由较重的粒子：质子和中子组成，是原子核的组成成分（质子带正电；中子稍重且不带电）。其比例大约为每10亿个电子（或正电子、中微子或电子）对一个质子和中子。为了设计宇宙的标准模型，这个数值的设置，即每一个核粒子中就有10亿个光子是必须从观测中获得的关键数值。在第3章中讨论的宇宙辐射背景的发现实际上就是对这一数值的检测。随着爆炸的继续，温度开始下降，约十分之一秒后下降到300亿（3×1010）度；约一秒后下降到100亿度；约14s后下降到30亿度。这一温度已经非常低了，在这种低温条件下，电子和正电子开始湮灭，湮灭速度比它们从光子和中微子中被重新产生出来的速度还要快。物质在湮灭过程中所释放出来的能量暂时减慢了宇宙冷却的速度，但温度仍在持续下降，终在初三分钟结束时降到了10亿度。这种温度非常低，能使中子和质子开始组合成复合的原子核。首先形成的是重氢（或氘）核，它是由一个质子和一个中子组成。由于这时，它的密度仍然非常高（比水的密度稍低），因此，这些轻核能迅速组合成稳定的轻核，即氮核，它由两个质子和两个中子组成。
　　在初三分钟结束时，宇宙的组成主要是光、中微子和微子。仍有少量的核物质，由73%的氢和27%的氦组成。此外，还有从电子—正电子湮灭时代遗留下来的少量电子，数量与核物质相同。这些物质继续迅速分离，温度变得越来越低，密度变得越来越小。几十万年之后，温度降到足够低。在这样的温度条件下，电子能够与核相结合，形成氢原子和氦原子。由此产生的气体在地心引力作用下开始形成气团，并终凝聚形成当今宇宙的星系和恒星。然而，恒星在形成时期所包含的成分正是在初三分钟里所产生的那些成分。上述标准模型并非想象范围内关于宇宙起源的佳理论。正如《新埃达》一样，它对宇宙的起点，或者大约初百分之一秒的说法总是有些模糊不清，让人难以理解。另外，还需要确定起始条件，特别是光子和核粒子的初比例是否为10亿比1，这是令人异常头痛的一件事情。如果这个理论能够提出更为准确的逻辑必然性，那就好不过。比如，从哲学角度来看，另一个更有吸引力的理论是所谓的“恒稳态模型”。20世纪40年代末，赫尔曼·邦迪、托马斯·戈尔德和弗雷德·霍伊尔（其表述方式与其他人稍有不同）提出了这一理论。根据这个理论，宇宙基本上就一直是现在这个样子。随着它的膨胀，新物质不断被创造出来，填补了星系间的空隙。从潜在可能性上讲，有关宇宙为何是目前这种状况的问题都可用这一理论来回答。可以说，它之所以是这样，是因为这是它能够保持不变的一种方法。宇宙起源问题被排除了，因为根本就不存在早期宇宙。
　　那我们是如何得出“标准模型”的呢？它又是如何取代其他理论，如恒稳态模型的呢？这个共识的取得不是因为哲学倾向的转变，也不是因为受天体物理学界名流的影响，而是从经验中得到的数据结果，是对现代天体物理学的客观性的赞美。
　　接下来的两章将说明让我们得出标准模型的两个重要线索，即发现遥远星系后退和发现充斥在宇宙中的微弱无线电静电，它们都是从天文观测中发现的。对科学史学家来说，这是一个内容丰富的故事：既有错误的开端，错失的良机，又有理论上的先入为主和个性的展示。
　　综述完观测到的宇宙学现象之后，我试图将零散的数据汇总在一起，刻画出一幅连贯清晰的早期宇宙物理状况图。这样，我们就能追溯到更为详细的宇宙初三分钟的状况了。在追溯过程中，可以采用电影似的处理方法：即一格一格地观察宇宙如何膨胀、如何冷却、如何形成。另外，我们还试图窥探对我们来说仍是谜一般的时代——初百分之一秒以及之前的那段时间。
　　我们对这个标准模型真的有把握吗？会不会有新的发现推翻它，并使用其他宇宙起源学说取代当前的标准模型？甚至会不会复兴恒稳态模型？我无法否认在描述初三分钟时，总有一种不真实感，我们是否真的知道自己在谈论什么。

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序言

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《初三分钟》：宇宙的黎明，一场思想的盛宴 这是一本关于宇宙起源的宏伟叙事，它引领我们穿越时空的洪流，亲历那决定一切的刹那。史蒂文·温伯格，这位诺贝尔奖得主，以其精炼而富有洞察力的笔触，为我们勾勒出一幅壮丽的宇宙画卷。这不是一部科幻小说，也没有虚构的奇观，而是基于最前沿的科学理论和观测证据，向我们展示了宇宙从诞生之初到如今的演化历程。 想象一下，将宇宙的存在浓缩成短短的三分钟，这本身就是一项非凡的壮举。温伯格做到了，他将那些极其复杂、令人敬畏的物理定律和宇宙学模型，转化为普通读者能够理解和欣赏的语言。他并没有回避科学的严谨性，而是巧妙地将深奥的理论融入到生动的故事之中，让我们在享受阅读乐趣的同时，也能感受到科学的魅力。 第一分钟：从无到有，奇点的爆炸 故事的开端，是一切皆无的虚无。我们被带回到大约137亿年前，那时，没有空间，没有时间，没有物质，也没有能量，只有一种无法想象的、密度无穷大、温度无穷高的“奇点”。这是一个令人着迷的起点，也是现代宇宙学中最核心也最令人费解的谜题之一。温伯格并没有止步于此，他试图解释，在这个超越我们日常经验的极端状态下，物理学法则是否依然适用，以及是什么样的力量促使了这一切的发生。 随着“大爆炸”的瞬间到来，宇宙开始了它的膨胀。这并非我们熟悉的爆炸，而是一种空间的扩张，将一切物质和能量迅速地向四面八方推开。在最初的几分之一秒内，宇宙的温度高得令人难以置信，能量以一种我们难以想象的方式涌动。此时，基本粒子——夸克、轻子、光子等——开始形成，它们在极高的能量场中相互碰撞、湮灭，又不断地生成。温伯格详细阐述了这一时期的物理学，解释了为什么在如此短的时间内，宇宙就孕育出了构成一切事物的基本构件。 他会带我们认识“统一场论”的早期尝试，理解电磁力、强核力、弱核力以及引力在早期宇宙中可能存在的统一状态。我们将会了解到“暴胀理论”在解释宇宙为何如此平坦、如此均匀方面所扮演的关键角色。在这个阶段，宇宙经历了一场令人惊叹的“冻结”过程，基本力开始分离，粒子种类也逐渐稳定下来。我们会在温伯格的引导下，感受到科学的逻辑和推理是如何一步步揭开这神秘面纱的。 第二分钟：粒子荟萃，元素的诞生 当宇宙膨胀到一定程度，温度开始下降，那些游荡的基本粒子有了更稳定的归宿。温伯格将我们带入核合成的时代。在最初的几分钟里，宇宙的温度和密度恰好适合质子和中子结合，形成最轻的元素——氢和氦。这个过程被称为“大爆炸核合成”，它是宇宙中氦元素丰度的直接来源。 温伯格会详细解释，为什么在这个特定时期，宇宙只合成了氢和氦，而没有形成更重的元素。这涉及到中子的衰变、核结合的能量以及宇宙的膨胀速率。我们将会了解到，正是由于大爆炸核合成，宇宙才拥有了最基本的构成物质，为日后恒星的形成奠定了基础。他会用清晰的图表和比喻，让我们理解这个看似微观的核反应，是如何在宏观尺度上塑造了宇宙的化学组成。 这一时期，宇宙仍然是一团炽热的等离子体，充满了自由移动的电子和原子核，光子在其中不断地散射，宇宙是不透明的。温伯格会描绘出这种“混沌”的景象，以及它与我们今天所见的清晰宇宙之间的巨大差异。我们将会体会到，科学的解释是如何将一个看似混乱的开端，转化为一个有序的演化过程。 第三分钟：宇宙的曙光，可见宇宙的形成 随着宇宙继续膨胀和冷却，大约在大爆炸后38万年，一个至关重要的时刻到来了——“复合”。此时，宇宙的温度下降到足以让电子被原子核捕获，形成中性原子。这是一个决定性的转变，因为一旦电子被束缚，光子就不再被频繁地散射，它们可以自由地传播。这个时刻被称为“宇宙微波背景辐射”（CMB）的“脱耦”。 温伯格会详细阐述这一过程的重要性。CMB是宇宙大爆炸的“余晖”，它携带着早期宇宙的信息，至今仍然弥漫在宇宙空间中。我们将会了解到，科学家们如何通过探测CMB来研究宇宙的年龄、组成和几何形状，以及它如何支持了“标准宇宙学模型”。温伯格会用生动的语言，将那些遍布宇宙的微弱信号，转化为我们理解宇宙历史的宝贵线索。 在这个阶段，宇宙仍然是相对均匀的，但微小的密度涨落已经存在。正是这些微小的涨落，在引力的作用下，逐渐地聚集物质，形成了最初的恒星和星系。温伯格会描绘出，在光子自由传播后，宇宙逐渐变得透明，黑暗的宇宙中开始出现星星点点的光芒。我们将会看到，从最初的简单元素，如何一步步演化出我们今天所见的复杂宇宙结构。 不仅仅是起源：科学的态度与视野 《初三分钟》并非仅仅是一部关于宇宙起源的科普读物，它更展现了科学探索的精神和视野。温伯格用严谨的逻辑、清晰的推理和对物理学的深刻理解，带领读者踏上了一段智力探险之旅。他毫不回避科学的局限性，同时也毫不犹豫地展示科学的强大力量。 本书的价值在于，它将那些抽象的物理概念和复杂的宇宙模型，以一种引人入胜的方式呈现给读者。温伯格不仅仅是在讲解科学知识，更是在传递一种思考方式——如何运用科学工具去理解我们所处的宇宙，如何从微观的基本粒子到宏观的宇宙结构，构建一个连贯而完整的图景。 阅读《初三分钟》，我们不仅仅是在了解宇宙的开始，更是在体验一次思想的洗礼。它会激发我们对未知的好奇，对科学的敬畏，以及对宇宙深邃奥秘的无限遐想。温伯格用他的智慧，为我们打开了一扇通往宇宙黎明的大门，让我们得以一窥那决定一切的、惊心动魄的瞬间。这本书，是献给所有对宇宙充满好奇的人们，一场关于起源的、永恒的探索。它提醒我们，即使是在看似遥不可及的科学领域，依然存在着可以被理解的规律，和值得我们为之奋斗的真理。

评分☆☆☆☆☆

史蒂文·温伯格的《BF:初三分钟-关于宇宙起源的现代观点》，无疑是一部能够激发深度思考的杰作。这本书如同一面镜子，映照出人类智慧探索宇宙奥秘的艰辛与辉煌。温伯格先生以他精准的语言和深刻的洞察力，为我们揭示了宇宙诞生初期的物理图景，那种从混沌到有序的演化过程，充满了令人着迷的逻辑和规律。即便书中涉及了一些前沿的物理理论，但其清晰的脉络和循序渐进的讲解，使得我这样一个非专业读者，也能相对轻松地把握其精髓。更重要的是，这本书不仅仅是知识的传递，它更像是一次思想的启迪，促使我去思考宇宙的终极问题，以及我们在其中扮演的角色。每次阅读，都感觉自己离宇宙的真相更近了一步，那份求知的乐趣，是无与伦比的。

评分☆☆☆☆☆

《BF:初三分钟-关于宇宙起源的现代观点》这本书，绝对是一次令人惊叹的宇宙之旅，史蒂文·温伯格以他非凡的智慧和叙事能力，将我们带回到宇宙的黎明。这本书的魅力在于，它不仅仅是列举事实和公式，而是构建了一个引人入胜的故事，讲述了宇宙如何从一个极小、极热的点，爆炸、膨胀，并最终演变成我们今天所见的浩瀚星辰。温伯格先生的写作风格既有科学家的严谨，又不失哲学家的思考深度，他能够让读者在理解物理定律的同时，也去思考宇宙存在的意义。我印象最深刻的是他对于早期宇宙条件的描述，那种极端而又充满活力的状态，读来让人心潮澎湃。这本书让我对宇宙的起源有了更直观、更生动的认识，它彻底改变了我过去对宇宙的模糊印象，取而代之的是一种清晰而壮阔的画面感。

评分☆☆☆☆☆

读完史蒂文·温伯格的《BF:初三分钟-关于宇宙起源的现代观点》，我感觉自己经历了一次深刻的智识洗礼。这本书以其严谨的科学态度和优美的文字，将宇宙大爆炸的早期瞬间，那个从虚无走向存在的奇迹，展现得淋漓尽致。温伯格先生用他丰富的学识和独到的见解，将那些抽象的物理概念，如温度、密度、粒子相互作用等，描绘得栩栩如生，让即使是像我这样在科学领域相对初浅的读者，也能感受到宇宙诞生的震撼与壮丽。我常常在阅读时，会不由自主地放慢速度，细细品味每一个字句，感受其中的逻辑之美和思想的深度。这本书让我对宇宙有了更宏观、更深刻的理解，也让我对人类认识宇宙的能力感到由衷的敬畏。它不仅仅是一本关于科学的书，更是一本关于人类探索精神的赞歌。

评分☆☆☆☆☆

《BF:初三分钟-关于宇宙起源的现代观点》这本书，如同一扇通往宇宙深处的大门，为我打开了全新的认知维度。史蒂文·温伯格的笔触，将那个混沌初开、万物萌发的瞬间，描绘得如此生动而富有张力，让我仿佛置身于那个炽热而充满能量的原始洪流之中。即便我对宇宙学尚未有深入了解，本书的叙述逻辑也异常清晰，层层递进，将复杂的物理过程娓娓道来。我尤其欣赏温伯格先生在解释基本粒子物理和宇宙演化过程时所展现出的洞察力，他能够抓住问题的本质，并以一种令人信服的方式呈现出来。阅读过程中，我常常会停下来，沉思那些关于时间、空间、物质和能量的深刻问题，感觉自己的思维被极大地拓宽和深化了。这本书不只是传递知识，它更是在激发一种好奇心，一种对宇宙终极奥秘的渴望。每一次的阅读，都伴随着一种“啊，原来是这样！”的顿悟，那种感觉，实在令人难以言喻。

评分☆☆☆☆☆

这本《BF:初三分钟-关于宇宙起源的现代观点》给我带来了前所未有的思维冲击。史蒂文·温伯格这位诺贝尔奖得主，用一种我从未想象过的清晰而深刻的方式，将宇宙大爆炸那一刻的奥秘展现在我眼前。书名中的“初三分钟”本身就极具吸引力，它将我们带回那个一切开始的混沌时代，让人忍不住想要一探究竟。我并非物理学专业出身，一开始阅读时，确实有些担心晦涩难懂的专业术语会成为障碍。然而，温伯格先生的叙述方式却异常引人入胜，他善于用类比和生动的语言来解释那些极其复杂的概念，仿佛一位经验丰富的向导，引领着我在浩瀚的宇宙知识海洋中探索。读这本书的过程，更像是一次智力探险，每一次翻页都充满了惊喜和发现。它不仅是对科学知识的科普，更是一次对人类认知边界的挑战，让我深刻体会到科学的严谨与浪漫。这本书让我开始重新审视我们所处的这个宇宙，用一种全新的视角去感受它的宏大与精妙。