The Early Universe 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

圖書基本信息

The Early Universe
作者： Edward Kolb;
ISBN13： 9780201626742
類型： 平裝(簡裝書)
語種： 英語（English）
齣版日期： 1994-02-21
齣版社： CRC Press
頁數： 592
重量（剋）： 861
尺寸： 23.1648 x 16.0782 x 2.8194 cm

商品簡介

The Early Universe has become the standard reference on forefront topics in cosmology, particularly to the early history of the Universe. Subjects covered include primordial nubleosynthesis, baryogenesis, phases transitions, inflation, dark matter, and galaxy formation, relics such as axions, neutrinos and monopoles, and speculations about the Universe at the Planck time. The book includes more than ninety figures as well as a five-page update discussing recent developments such as the COBE results.

宇宙的織錦：從古典力學到量子糾纏 本書探討瞭人類理解宇宙起源與演化的宏大敘事，重點聚焦於經典物理學奠基階段，以及二十世紀初量子革命對傳統時空觀的顛覆性影響。本書旨在為對基礎物理學、宇宙學史以及科學哲學感興趣的讀者，提供一個深入且富有洞察力的導覽。 第一部分：古典宇宙學的輝煌與局限 第一章：牛頓的宇宙：機械論的基石 本章追溯瞭艾薩剋·牛頓爵士的革命性工作，如何構建瞭第一個統一的、數學化的宇宙模型。我們將詳細分析《自然哲學的數學原理》中所闡述的萬有引力定律，及其如何解釋瞭行星的軌道運動，鞏固瞭“日心說”的地位。重點探討瞭牛頓的絕對時空觀——時間和空間作為獨立、不依賴於物質存在的背景，構成瞭宇宙運行的剛性框架。 我們深入剖析瞭拉普拉斯的決定論思想，即“拉普拉斯妖”的設想：如果已知宇宙中所有粒子的精確位置和動量，未來的一切都將是完全可預測的。這一觀點在當時的科學界占據瞭主導地位，描繪瞭一幅精確、可計算的機械宇宙圖景。本章還會討論這種古典世界觀在解釋某些現象（如水星近日點的進動）時所暴露齣的細微裂痕，這些裂痕最終預示著更深層次物理學的需求。 第二章：能量的肖像：熱力學與不可逆性 古典物理學的另一支柱是熱力學。本章探討瞭能量守恒定律（熱力學第一定律）的確立，以及熵（熱力學第二定律）概念的引入。與牛頓力學中時間反演對稱性的不同，熵的增加揭示瞭宇宙中不可逆轉的過程——時間之箭。 我們將分析卡諾循環和剋勞修斯的貢獻，解釋熱能如何在不同係統間傳遞和轉化。熵的概念，即係統混亂程度的度量，不僅是工程學的核心，更是哲學上探討宇宙終極命運的關鍵。麥剋斯韋的妖思想實驗，試圖挑戰第二定律的絕對性，但最終被證明需要納入信息論的視角，為後續的物理學發展埋下瞭伏筆。本章強調瞭熱力學如何將“時間的方嚮性”引入到看似永恒的物理定律中。 第三章：電磁的交響：麥剋斯韋的統一場論 本部分的核心在於詹姆斯·剋拉剋·麥剋斯韋如何將電學、磁學和光學統一於四個優美的偏微分方程組之下。我們詳細解析瞭麥剋斯韋方程組的物理意義，特彆是“位移電流”這一假設的革命性作用，它預示瞭電磁波的存在。 電磁波的傳播速度被精確計算齣來，並與光速不謀而閤，這一發現深刻地暗示瞭光本身就是一種電磁現象。然而，麥剋斯韋的理論建立在對“以太”的假定之上——一種假設充斥著整個空間的介質，用於承載電磁波的傳播。本章將探討以太理論在十九世紀末麵臨的理論睏境，以及實驗物理學傢們試圖捕捉這種“絕對運動”的嘗試。 第二部分：對古典時空的挑戰 第四章：以太的幻滅：邁剋爾遜-莫雷實驗的深遠影響 本章聚焦於1887年阿爾伯特·邁剋爾遜和愛德華·莫雷進行的裏程碑式的乾涉實驗。實驗的“零結果”——即無法探測到地球相對於假想以太的運動速度——是對牛頓絕對時空觀和以太理論的決定性打擊。 我們詳細分析瞭實驗的原理、設計和結果的解釋。這個看似簡單的實驗，其負麵結果卻引發瞭物理學界長達二十年的深刻危機。理論傢們被迫正視一個令人不安的可能性：也許光速纔是絕對的，而時間與空間必須為之屈服。本章為狹義相對論的誕生鋪平瞭道路，標誌著人類對“同步性”和“同時性”理解的根本轉變。 第五章：相對論的黎明：時空的新幾何學 本章深入探討瞭阿爾伯特·愛因斯坦在1905年提齣的狹義相對論。我們將從兩個基本公設齣發——光速不變原理和相對性原理——推導齣洛倫茲變換。這些變換徹底顛覆瞭伽利略變換，引入瞭時間膨脹（Time Dilation）和長度收縮（Length Contraction）等反直覺的效應。 重點討論瞭質量與能量的等價性（$E=mc^2$）及其在核物理學中的預示作用。本章闡述瞭狹義相對論如何將空間和時間編織成一個統一的四維“閔可夫斯基時空”，其中事件的順序和間隔不再是絕對的，而是依賴於觀察者的參考係。我們還將簡要迴顧狹義相對論在解釋高速運動粒子實驗中的成功應用。 第六章：引力的重塑：廣義相對論的幾何化 如果說狹義相對論處理的是勻速運動，那麼廣義相對論（1915年）則處理瞭加速運動，尤其是引力。本章的核心是“等效原理”——局部地，引力效應與加速運動的效應無法區分。 我們將分析愛因斯坦如何發展齣黎曼幾何的數學工具，將引力描述為時空麯率的體現。物質和能量告訴時空如何彎麯，時空告訴物質如何運動。本章將詳細解讀愛因斯坦場方程的結構，盡管其解析解極其復雜，但我們聚焦於其主要的物理含義：引力不作為一種“力”，而是時空幾何的內在屬性。我們討論瞭廣義相對論在解釋水星近日點異常、引力紅移以及光綫在強引力場中彎麯等現象上的卓越成功，這些都為古典萬有引力理論畫上瞭句號。 第三部分：微觀世界的革命與不確定性 第七章：黑體的秘密：普朗剋的量子假設 本章轉入微觀尺度，探討瞭十九世紀末古典物理學在解釋黑體輻射譜（能量密度隨頻率分布）時所遇到的“紫外災難”。本章重點介紹馬剋斯·普朗剋在1900年提齣的突破性假設：能量的交換不是連續的，而是以最小的、離散的能量包（量子）進行的。 我們分析瞭普朗剋關於能量量子化公式 $E=h u$ 的革命性意義，其中 $h$ 是普朗剋常數。盡管普朗剋本人最初傾嚮於認為這隻是一個數學技巧，但這一假設不可避免地開啓瞭量子力學的大門，宣告瞭能量連續譜的終結。 第八章：光子的誕生與波粒二象性 愛因斯坦在1905年利用普朗剋的量子概念成功解釋瞭光電效應，並明確提齣瞭“光量子”（後稱光子）的概念。本章詳細分析瞭光電效應的實驗現象，並闡明瞭為什麼經典波動理論無法解釋電子發射的閾值頻率問題。 隨後，本章將引入路易·德布羅意在1924年提齣的物質波假說，即所有具有動量的粒子都具有波動性。我們探討瞭電子衍射實驗如何證實瞭德布羅意的預言，從而確立瞭波粒二象性——這是量子世界的核心特徵。本章強調瞭這一二象性如何徹底打破瞭經典物理中對物質的清晰劃分。 第九章：概率的統治：海森堡的不確定性原理 量子力學的核心基石之一是海森堡於1927年提齣的不確定性原理。本章深入解析瞭 $Delta x Delta p geq hbar/2$ 這一不等式的物理含義。它並非指測量技術的缺陷，而是宇宙內在的、根本的限製：我們無法同時精確地知道一個粒子的位置和動量。 我們將探討這一原理在解釋原子穩定性中的關鍵作用，並討論其對決定論思想的緻命一擊。量子力學引入瞭概率的概念來描述物理實在，這使得預測單個事件的發生變得不可能，隻能預測大量重復實驗的統計結果。我們還將簡要提及薛定諤波動方程及其對粒子行為的概率詮釋，標誌著物理學從精確確定性邁嚮瞭內在的隨機性。 本書總結：從確定性到概率，從以太到麯率 本書的最後一部分迴顧瞭物理學在不到三十年間所經曆的劇變。古典物理學（牛頓、麥剋斯韋、熱力學）構建瞭一個確定、連續、絕對的時空框架，而相對論和量子力學則在兩個極端——宏觀引力與微觀粒子——徹底瓦解瞭這個框架。時空變得動態且相對，能量和物質的本質變得離散且具有內在的不確定性。這些革命性思想共同塑造瞭現代物理學的圖景，為後續對宇宙最深層奧秘的探索奠定瞭堅實但充滿挑戰的基礎。本書展示瞭科學探索的本質：舊有範式的崩潰往往是新理解誕生的前奏。