BF:初三分鍾-關於宇宙起源的現代觀點 史蒂文·溫伯格（StevenWeinberg） 重 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

史蒂文·溫伯格（StevenWeinberg） 著

圖書標籤:

• 宇宙學
• 宇宙起源
• 物理學
• 科學普及
• 史蒂文·溫伯格
• 初等粒子物理學
• 大爆炸理論
• 現代物理學
• 科普讀物
• 天文學

店鋪： 華裕京通圖書專營店

齣版社： 重慶大學齣版社

ISBN：9787562489597

商品編碼：29371406200

包裝：平裝

齣版時間：2015-09-11

基本信息

書名:初三分鍾-關於宇宙起源的現代觀點

定價：36.0元

售價：28.1元

作者:史蒂文·溫伯格（StevenWeinberg）

齣版社：重慶大學齣版社

齣版日期：2015-09-11

ISBN：9787562489597

字數：133000

版次：1

裝幀：平裝

開本：32開

編輯推薦

---

這本科普讀物為1979年諾貝爾物理奬得主，美國物理學傢史蒂文·溫伯格在1977年寫的一本暢銷書。此書被公認為科普讀物的裏程碑。也是*早關於探討宇宙起源的代錶作品。

　　《“微百科”係列》是由國外引進的一套在國際上非常受歡迎的百科讀物，內容涵蓋曆史、物理、政治、經濟等各個學科領域，作者均是當前若乾學科領域學術代錶人，主要宗旨是打造一套讓廣大讀者*快瞭解各個新學科的短小精悍的科普讀物。這是你增長各科知識的。

內容提要

---

宇宙在初0.01秒、1秒、1分鍾或初一年，是什麼樣子？早期宇宙在某時刻的溫度、密度和化學成分如何？《初三分鍾》將揭秘宇宙爆炸的形態，詳細描述瞭一幅完全令人信服的宇宙起源圖，包括在大爆炸之後僅僅數秒或幾分鍾內齣現的詳細過程。

 

目錄

---

作者介紹

---

史蒂文·溫伯格

1979年諾貝爾物理學奬獲得者。美國理論物理學傢，得剋薩斯大學物理學和天文學教授。1954年畢業於康奈爾大學，後赴丹麥哥本哈根大學理論物理研究所當研究生，1957年獲普林斯頓大學哲學博士學位。美國科學院院士。

文摘

---

關於宇宙的起源，冰島巨匠斯諾裏·斯托裏森在1220年編纂的斯堪的納維亞神話集《新埃達》裏寫道：“初是一無所有的。既沒有地，也沒有天，隻有一個裂口，也沒有草原。而在這混沌虛無的北方和南方，則是冰雪的區域尼夫爾翰和火的區域木斯皮爾翰。木斯皮爾翰的火融化瞭尼夫爾翰的冰，在融化的水中産生瞭巨人伊默，伊默吃什麼呢？好像還有一頭牛阿豪姆拉，那牛又吃什麼？哦，好像還有一些鹽，故事就這樣一直繼續下去。
　　我可不想觸犯宗教感情，哪怕是北歐海盜的宗教感情也不行。但我得承認這樣描述宇宙的起源是不能令人滿意的。即使不說對那些無稽之談的非議，就故事本身而言，這個故事所産生的問題與它所提供的答案一樣多，而且每個答案都使初始狀態變得更為復雜。
　　我們不能僅對此書一笑瞭之，並且堅決放棄所有的宇宙學推測——追溯宇宙的曆史起源，這種念頭是不可抗拒的。自16世紀和17世紀現代科學誕生以來，物理學傢和天文學傢就在不斷地研究宇宙起源的問題。但這些研究一直籠罩在一種不體麵的氛圍下。我記得，當我還是個學生以及後來在20世紀50年展研究工作（當時研究的是其他問題）時，人們就普遍認為，研究早期宇宙是體麵的科學傢不屑為之的事情。這種觀點也不無道理。縱觀整個現代物理學和天文學曆史，用來構建早期宇宙史的觀測和理論基礎壓根就不存在。
　　然而，在過去的10年中，所有這一切都發生瞭變化。人們普遍接受瞭一種早期宇宙理論，天文學傢們將這種理論稱為“標準模型”。它與我們所說的“大爆炸”理論基本相同，隻不過它對宇宙成分的認識更加具體，而這種早期宇宙理論正是本書所關注的論題。為瞭便於理解，或許應該首先根據當前標準模型所理解的早期宇宙的曆史作一概述。但這裏僅僅是一個簡要說明，我們會在接下來的章節中對這一曆史及相信它的理由作齣詳細解釋。起初，發生瞭一次爆炸。這個爆炸不同於我們所熟悉的地球上的那些爆炸，即先從一個明確的中心開始，然後嚮四周擴散，周圍被吞噬的空氣越來越多。這個爆炸是在各個地方同時發生的，從一開始便充滿瞭整個空間，每個物質粒子都與其他粒子迅速分離開來。這裏的“所有空間”可以指整個無窮宇宙，也可以指像球麵那樣蜿蜒麯迴的有窮宇宙。無論哪種情況都不易被理解，但這並無大礙。空間到底是有窮的還是無窮的，這對早期宇宙的研究來說並不重要。
　　在爆炸後大約0.01s的時間，即我們能夠自信地談論的早時間裏，宇宙的溫度大約是1000億（1011）攝氏度。這一溫度甚至比熱的恒星中心的溫度還要高。在這種高溫條件下，普通物質的組成成分，包括分子、原子，甚至是原子核都無法聚集在一起;相反，在這一爆炸過程中迅速分離的物質是由各種所謂的基本粒子組成的，而基本粒子正是現代高能核物理所研究的課題。
　　在這本書中，將會反復提到這些粒子——在這裏，僅指齣早期宇宙中數量多的那些粒子就已足矣，更詳細的解釋將會在第3章和第4章中進行討論。大量存在的一種粒子是電子，即帶負電的粒子，它以電流形式通過電綫，並形成當前宇宙中所有原子和分子的外殼。早期宇宙中大量存在的另一種粒子是正電子，即帶正電的粒子，與電子質量完全相同。在當前宇宙中，隻有在高能實驗室、某些放射現象、某些劇烈的天文學現象，如宇宙射綫和超新星現象中纔能發現正電子。但在早期宇宙中，正電子的數量與電子的數量不相上下。除電子和正電子之外，還有數量大緻相同的各種中微子，即，沒有質量或電荷的粒子，仿若虛無縹緲的幽靈一般。後，宇宙中還充滿光。對此，不必與粒子區彆對待，量子理論告訴我們，光是由零質量、零電荷的粒子——光子組成的（每當燈絲中的一個原子從高能狀態轉變為低能狀態時，都會釋放齣一個光子。從燈泡中釋放齣來的光子非常多，看上去它們就像匯集成瞭一條連續的光束，但通過光電池，可以準確計算齣光子的數量）。每個光子都攜帶著一定數量的能量和動量，其數量大小取決於光的波長。為瞭描述充斥在早期宇宙中的光綫，一般可以這樣認為，光子的數量和平均能量與電子、正電子或中微子的大緻相同。這些粒子（電子、正電子、中微子和光子）不斷地從純能量中産生齣來，短暫存在後又湮滅瞭。因此，它們的數量不是早就注定的，而是由産生與湮滅過程的平衡所決定的。根據這一平衡，我們可以推斷齣，在溫度高達1000億度的條件下，宇宙的密度約為水的40億（4×109）倍。此外，宇宙場內還摻有少量雜質，它們由較重的粒子：質子和中子組成，是原子核的組成成分（質子帶正電；中子稍重且不帶電）。其比例大約為每10億個電子（或正電子、中微子或電子）對一個質子和中子。為瞭設計宇宙的標準模型，這個數值的設置，即每一個核粒子中就有10億個光子是必須從觀測中獲得的關鍵數值。在第3章中討論的宇宙輻射背景的發現實際上就是對這一數值的檢測。隨著爆炸的繼續，溫度開始下降，約十分之一秒後下降到300億（3×1010）度；約一秒後下降到100億度；約14s後下降到30億度。這一溫度已經非常低瞭，在這種低溫條件下，電子和正電子開始湮滅，湮滅速度比它們從光子和中微子中被重新産生齣來的速度還要快。物質在湮滅過程中所釋放齣來的能量暫時減慢瞭宇宙冷卻的速度，但溫度仍在持續下降，終在初三分鍾結束時降到瞭10億度。這種溫度非常低，能使中子和質子開始組閤成復閤的原子核。首先形成的是重氫（或氘）核，它是由一個質子和一個中子組成。由於這時，它的密度仍然非常高（比水的密度稍低），因此，這些輕核能迅速組閤成穩定的輕核，即氮核，它由兩個質子和兩個中子組成。
　　在初三分鍾結束時，宇宙的組成主要是光、中微子和微子。仍有少量的核物質，由73%的氫和27%的氦組成。此外，還有從電子—正電子湮滅時代遺留下來的少量電子，數量與核物質相同。這些物質繼續迅速分離，溫度變得越來越低，密度變得越來越小。幾十萬年之後，溫度降到足夠低。在這樣的溫度條件下，電子能夠與核相結閤，形成氫原子和氦原子。由此産生的氣體在地心引力作用下開始形成氣團，並終凝聚形成當今宇宙的星係和恒星。然而，恒星在形成時期所包含的成分正是在初三分鍾裏所産生的那些成分。上述標準模型並非想象範圍內關於宇宙起源的佳理論。正如《新埃達》一樣，它對宇宙的起點，或者大約初百分之一秒的說法總是有些模糊不清，讓人難以理解。另外，還需要確定起始條件，特彆是光子和核粒子的初比例是否為10億比1，這是令人異常頭痛的一件事情。如果這個理論能夠提齣更為準確的邏輯必然性，那就好不過。比如，從哲學角度來看，另一個更有吸引力的理論是所謂的“恒穩態模型”。20世紀40年代末，赫爾曼·邦迪、托馬斯·戈爾德和弗雷德·霍伊爾（其錶述方式與其他人稍有不同）提齣瞭這一理論。根據這個理論，宇宙基本上就一直是現在這個樣子。隨著它的膨脹，新物質不斷被創造齣來，填補瞭星係間的空隙。從潛在可能性上講，有關宇宙為何是目前這種狀況的問題都可用這一理論來迴答。可以說，它之所以是這樣，是因為這是它能夠保持不變的一種方法。宇宙起源問題被排除瞭，因為根本就不存在早期宇宙。
　　那我們是如何得齣“標準模型”的呢？它又是如何取代其他理論，如恒穩態模型的呢？這個共識的取得不是因為哲學傾嚮的轉變，也不是因為受天體物理學界名流的影響，而是從經驗中得到的數據結果，是對現代天體物理學的客觀性的贊美。
　　接下來的兩章將說明讓我們得齣標準模型的兩個重要綫索，即發現遙遠星係後退和發現充斥在宇宙中的微弱無綫電靜電，它們都是從天文觀測中發現的。對科學史學傢來說，這是一個內容豐富的故事：既有錯誤的開端，錯失的良機，又有理論上的先入為主和個性的展示。
　　綜述完觀測到的宇宙學現象之後，我試圖將零散的數據匯總在一起，刻畫齣一幅連貫清晰的早期宇宙物理狀況圖。這樣，我們就能追溯到更為詳細的宇宙初三分鍾的狀況瞭。在追溯過程中，可以采用電影似的處理方法：即一格一格地觀察宇宙如何膨脹、如何冷卻、如何形成。另外，我們還試圖窺探對我們來說仍是謎一般的時代——初百分之一秒以及之前的那段時間。
　　我們對這個標準模型真的有把握嗎？會不會有新的發現推翻它，並使用其他宇宙起源學說取代當前的標準模型？甚至會不會復興恒穩態模型？我無法否認在描述初三分鍾時，總有一種不真實感，我們是否真的知道自己在談論什麼。

　　……

序言

---

《初三分鍾》：宇宙的黎明，一場思想的盛宴 這是一本關於宇宙起源的宏偉敘事，它引領我們穿越時空的洪流，親曆那決定一切的刹那。史蒂文·溫伯格，這位諾貝爾奬得主，以其精煉而富有洞察力的筆觸，為我們勾勒齣一幅壯麗的宇宙畫捲。這不是一部科幻小說，也沒有虛構的奇觀，而是基於最前沿的科學理論和觀測證據，嚮我們展示瞭宇宙從誕生之初到如今的演化曆程。 想象一下，將宇宙的存在濃縮成短短的三分鍾，這本身就是一項非凡的壯舉。溫伯格做到瞭，他將那些極其復雜、令人敬畏的物理定律和宇宙學模型，轉化為普通讀者能夠理解和欣賞的語言。他並沒有迴避科學的嚴謹性，而是巧妙地將深奧的理論融入到生動的故事之中，讓我們在享受閱讀樂趣的同時，也能感受到科學的魅力。 第一分鍾：從無到有，奇點的爆炸 故事的開端，是一切皆無的虛無。我們被帶迴到大約137億年前，那時，沒有空間，沒有時間，沒有物質，也沒有能量，隻有一種無法想象的、密度無窮大、溫度無窮高的“奇點”。這是一個令人著迷的起點，也是現代宇宙學中最核心也最令人費解的謎題之一。溫伯格並沒有止步於此，他試圖解釋，在這個超越我們日常經驗的極端狀態下，物理學法則是否依然適用，以及是什麼樣的力量促使瞭這一切的發生。 隨著“大爆炸”的瞬間到來，宇宙開始瞭它的膨脹。這並非我們熟悉的爆炸，而是一種空間的擴張，將一切物質和能量迅速地嚮四麵八方推開。在最初的幾分之一秒內，宇宙的溫度高得令人難以置信，能量以一種我們難以想象的方式湧動。此時，基本粒子——誇剋、輕子、光子等——開始形成，它們在極高的能量場中相互碰撞、湮滅，又不斷地生成。溫伯格詳細闡述瞭這一時期的物理學，解釋瞭為什麼在如此短的時間內，宇宙就孕育齣瞭構成一切事物的基本構件。 他會帶我們認識“統一場論”的早期嘗試，理解電磁力、強核力、弱核力以及引力在早期宇宙中可能存在的統一狀態。我們將會瞭解到“暴脹理論”在解釋宇宙為何如此平坦、如此均勻方麵所扮演的關鍵角色。在這個階段，宇宙經曆瞭一場令人驚嘆的“凍結”過程，基本力開始分離，粒子種類也逐漸穩定下來。我們會在溫伯格的引導下，感受到科學的邏輯和推理是如何一步步揭開這神秘麵紗的。 第二分鍾：粒子薈萃，元素的誕生 當宇宙膨脹到一定程度，溫度開始下降，那些遊蕩的基本粒子有瞭更穩定的歸宿。溫伯格將我們帶入核閤成的時代。在最初的幾分鍾裏，宇宙的溫度和密度恰好適閤質子和中子結閤，形成最輕的元素——氫和氦。這個過程被稱為“大爆炸核閤成”，它是宇宙中氦元素豐度的直接來源。 溫伯格會詳細解釋，為什麼在這個特定時期，宇宙隻閤成瞭氫和氦，而沒有形成更重的元素。這涉及到中子的衰變、核結閤的能量以及宇宙的膨脹速率。我們將會瞭解到，正是由於大爆炸核閤成，宇宙纔擁有瞭最基本的構成物質，為日後恒星的形成奠定瞭基礎。他會用清晰的圖錶和比喻，讓我們理解這個看似微觀的核反應，是如何在宏觀尺度上塑造瞭宇宙的化學組成。 這一時期，宇宙仍然是一團熾熱的等離子體，充滿瞭自由移動的電子和原子核，光子在其中不斷地散射，宇宙是不透明的。溫伯格會描繪齣這種“混沌”的景象，以及它與我們今天所見的清晰宇宙之間的巨大差異。我們將會體會到，科學的解釋是如何將一個看似混亂的開端，轉化為一個有序的演化過程。 第三分鍾：宇宙的曙光，可見宇宙的形成 隨著宇宙繼續膨脹和冷卻，大約在大爆炸後38萬年，一個至關重要的時刻到來瞭——“復閤”。此時，宇宙的溫度下降到足以讓電子被原子核捕獲，形成中性原子。這是一個決定性的轉變，因為一旦電子被束縛，光子就不再被頻繁地散射，它們可以自由地傳播。這個時刻被稱為“宇宙微波背景輻射”（CMB）的“脫耦”。 溫伯格會詳細闡述這一過程的重要性。CMB是宇宙大爆炸的“餘暉”，它攜帶著早期宇宙的信息，至今仍然彌漫在宇宙空間中。我們將會瞭解到，科學傢們如何通過探測CMB來研究宇宙的年齡、組成和幾何形狀，以及它如何支持瞭“標準宇宙學模型”。溫伯格會用生動的語言，將那些遍布宇宙的微弱信號，轉化為我們理解宇宙曆史的寶貴綫索。 在這個階段，宇宙仍然是相對均勻的，但微小的密度漲落已經存在。正是這些微小的漲落，在引力的作用下，逐漸地聚集物質，形成瞭最初的恒星和星係。溫伯格會描繪齣，在光子自由傳播後，宇宙逐漸變得透明，黑暗的宇宙中開始齣現星星點點的光芒。我們將會看到，從最初的簡單元素，如何一步步演化齣我們今天所見的復雜宇宙結構。 不僅僅是起源：科學的態度與視野 《初三分鍾》並非僅僅是一部關於宇宙起源的科普讀物，它更展現瞭科學探索的精神和視野。溫伯格用嚴謹的邏輯、清晰的推理和對物理學的深刻理解，帶領讀者踏上瞭一段智力探險之旅。他毫不迴避科學的局限性，同時也毫不猶豫地展示科學的強大力量。 本書的價值在於，它將那些抽象的物理概念和復雜的宇宙模型，以一種引人入勝的方式呈現給讀者。溫伯格不僅僅是在講解科學知識，更是在傳遞一種思考方式——如何運用科學工具去理解我們所處的宇宙，如何從微觀的基本粒子到宏觀的宇宙結構，構建一個連貫而完整的圖景。 閱讀《初三分鍾》，我們不僅僅是在瞭解宇宙的開始，更是在體驗一次思想的洗禮。它會激發我們對未知的好奇，對科學的敬畏，以及對宇宙深邃奧秘的無限遐想。溫伯格用他的智慧，為我們打開瞭一扇通往宇宙黎明的大門，讓我們得以一窺那決定一切的、驚心動魄的瞬間。這本書，是獻給所有對宇宙充滿好奇的人們，一場關於起源的、永恒的探索。它提醒我們，即使是在看似遙不可及的科學領域，依然存在著可以被理解的規律，和值得我們為之奮鬥的真理。

評分☆☆☆☆☆

這本《BF:初三分鍾-關於宇宙起源的現代觀點》給我帶來瞭前所未有的思維衝擊。史蒂文·溫伯格這位諾貝爾奬得主，用一種我從未想象過的清晰而深刻的方式，將宇宙大爆炸那一刻的奧秘展現在我眼前。書名中的“初三分鍾”本身就極具吸引力，它將我們帶迴那個一切開始的混沌時代，讓人忍不住想要一探究竟。我並非物理學專業齣身，一開始閱讀時，確實有些擔心晦澀難懂的專業術語會成為障礙。然而，溫伯格先生的敘述方式卻異常引人入勝，他善於用類比和生動的語言來解釋那些極其復雜的概念，仿佛一位經驗豐富的嚮導，引領著我在浩瀚的宇宙知識海洋中探索。讀這本書的過程，更像是一次智力探險，每一次翻頁都充滿瞭驚喜和發現。它不僅是對科學知識的科普，更是一次對人類認知邊界的挑戰，讓我深刻體會到科學的嚴謹與浪漫。這本書讓我開始重新審視我們所處的這個宇宙，用一種全新的視角去感受它的宏大與精妙。

評分☆☆☆☆☆

《BF:初三分鍾-關於宇宙起源的現代觀點》這本書，絕對是一次令人驚嘆的宇宙之旅，史蒂文·溫伯格以他非凡的智慧和敘事能力，將我們帶迴到宇宙的黎明。這本書的魅力在於，它不僅僅是列舉事實和公式，而是構建瞭一個引人入勝的故事，講述瞭宇宙如何從一個極小、極熱的點，爆炸、膨脹，並最終演變成我們今天所見的浩瀚星辰。溫伯格先生的寫作風格既有科學傢的嚴謹，又不失哲學傢的思考深度，他能夠讓讀者在理解物理定律的同時，也去思考宇宙存在的意義。我印象最深刻的是他對於早期宇宙條件的描述，那種極端而又充滿活力的狀態，讀來讓人心潮澎湃。這本書讓我對宇宙的起源有瞭更直觀、更生動的認識，它徹底改變瞭我過去對宇宙的模糊印象，取而代之的是一種清晰而壯闊的畫麵感。

評分☆☆☆☆☆

《BF:初三分鍾-關於宇宙起源的現代觀點》這本書，如同一扇通往宇宙深處的大門，為我打開瞭全新的認知維度。史蒂文·溫伯格的筆觸，將那個混沌初開、萬物萌發的瞬間，描繪得如此生動而富有張力，讓我仿佛置身於那個熾熱而充滿能量的原始洪流之中。即便我對宇宙學尚未有深入瞭解，本書的敘述邏輯也異常清晰，層層遞進，將復雜的物理過程娓娓道來。我尤其欣賞溫伯格先生在解釋基本粒子物理和宇宙演化過程時所展現齣的洞察力，他能夠抓住問題的本質，並以一種令人信服的方式呈現齣來。閱讀過程中，我常常會停下來，沉思那些關於時間、空間、物質和能量的深刻問題，感覺自己的思維被極大地拓寬和深化瞭。這本書不隻是傳遞知識，它更是在激發一種好奇心，一種對宇宙終極奧秘的渴望。每一次的閱讀，都伴隨著一種“啊，原來是這樣！”的頓悟，那種感覺，實在令人難以言喻。

評分☆☆☆☆☆

讀完史蒂文·溫伯格的《BF:初三分鍾-關於宇宙起源的現代觀點》，我感覺自己經曆瞭一次深刻的智識洗禮。這本書以其嚴謹的科學態度和優美的文字，將宇宙大爆炸的早期瞬間，那個從虛無走嚮存在的奇跡，展現得淋灕盡緻。溫伯格先生用他豐富的學識和獨到的見解，將那些抽象的物理概念，如溫度、密度、粒子相互作用等，描繪得栩栩如生，讓即使是像我這樣在科學領域相對初淺的讀者，也能感受到宇宙誕生的震撼與壯麗。我常常在閱讀時，會不由自主地放慢速度，細細品味每一個字句，感受其中的邏輯之美和思想的深度。這本書讓我對宇宙有瞭更宏觀、更深刻的理解，也讓我對人類認識宇宙的能力感到由衷的敬畏。它不僅僅是一本關於科學的書，更是一本關於人類探索精神的贊歌。

評分☆☆☆☆☆

史蒂文·溫伯格的《BF:初三分鍾-關於宇宙起源的現代觀點》，無疑是一部能夠激發深度思考的傑作。這本書如同一麵鏡子，映照齣人類智慧探索宇宙奧秘的艱辛與輝煌。溫伯格先生以他精準的語言和深刻的洞察力，為我們揭示瞭宇宙誕生初期的物理圖景，那種從混沌到有序的演化過程，充滿瞭令人著迷的邏輯和規律。即便書中涉及瞭一些前沿的物理理論，但其清晰的脈絡和循序漸進的講解，使得我這樣一個非專業讀者，也能相對輕鬆地把握其精髓。更重要的是，這本書不僅僅是知識的傳遞，它更像是一次思想的啓迪，促使我去思考宇宙的終極問題，以及我們在其中扮演的角色。每次閱讀，都感覺自己離宇宙的真相更近瞭一步，那份求知的樂趣，是無與倫比的。