隐匿的宇宙 用基本粒子揭开宇宙之谜 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[日] 村山齐 著，逸宁 译

图书标签:

• 物理学
• 粒子物理
• 宇宙学
• 科普
• 科学
• 天文学
• 量子力学
• 物质
• 时空
• 宇宙之谜

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115453365

版次：01

商品编码：12152089

包装：平装

丛书名： 图灵新知

开本：大32开

出版时间：2017-07-01

页数：201

正文语种：中文

编辑推荐

日本新书大奖 ***（2011年）
日文版累计销量突破32万册
日本东京大学Kavli数学物理学联合宇宙研究机构 所长
Coursera人气课程“从大爆炸到暗能量”讲授者
村山齐 科普力作

从“基本粒子”到“黑暗繁星”
从“极小世界”到“无穷未知”
逆溯星光，探索宇宙的起源与黑暗秘密

中国科学院高能物理所研究员 曹俊 作序推荐

内容简介

隐匿的宇宙 为知名物理学家村山齐教授关于“宇宙是什么”的畅销科普读物。书中以回答“宇宙由什么构成”以及“我们为什么存在”这两个人类原始、朴素的疑问为线索，通过结合全新的基本粒子物理和天体物理研究，用风趣幽默的语言和比喻，从全新的视角讲述了“宇宙的本原结构”和“自然的本原法则”，清晰描绘出了当前人类研究体系下的宇宙整体图景，并讲解了宇宙中“暗物质”“暗能量”等概念，是了解自然和宇宙“黑暗秘密”的科普佳作。

作者简介

村山齐（Hitoshi Murayama）
1964年出生。
1986年东京大学毕业。
1991年修完东京大学博士课程，专业为基本粒子物理学。
曾任日本东北大学助教，自2000年开始担任加利福尼亚大学伯克利分校教授。
2002年，荣获西宫汤川纪念奖。
2007年，日本文部科学省创立世界 级别的研究基地——东京大学卡弗里数学物理联合宇宙研究机构（IPMU），村山先生担任第1代所长职务。
主要研究课题为超对称性理论、中微子、初期宇宙、粒子加速器实验的现象论等。与世界顶 尖科学家共同协作，推动宇宙研究的发展，同时为将研究成果回报给社会，积极投身市民讲座和科学教室等演讲活动。

目录

序章　极小又极大的世界 001
1．宇宙是用数学语言书写的 002
2． 从1027到10-35的世界 004
3．世界是一条“衔尾蛇” 010

第1章　宇宙是由什么构成的 013
1．苹果和行星遵循同样的运动法则 014
2．苹果皮上的宇宙空间站 016
3．“旅行者号”的20年与“4光时”外的冥王星 018
4．分析太阳光，就会知晓其结构 020
5．曾被预言“存在却无法发现”的中微子 022
6．每秒有数十万亿个中微子穿过我们的身体 025
7．所有天体的质量仅占宇宙的0．5% 029
8．“暗物质”占据了整个宇宙的23% 031
9．占据宇宙主体的神秘能量 035
10．远古的余烬——大爆炸理论的证据 038
11．宇宙一直在加速膨胀 042
12． 21世纪发现的未解之谜 043

第2章　探寻最终的基本粒子！ 045
1．日全食证明了爱因斯坦理论 046
2．为什么能够绘制出不可见的暗物质“地图” 047
3．观察遥远的宇宙就等于观察过去的宇宙 050
4．光和无线电波无法通行的“墙壁” 052
5．从物质的本原追溯宇宙的起源 056
6．通过撞击电子的波来观测极小的世界 058
7． 量子力学的开端——光是波还是粒子？ 060
8．围绕原子核旋转的电子是波！ 063
9． 电子显微镜——缩短电子的波长提升分辨率 067
10．用粒子加速器构造诞生初期的宇宙 068
11．我们的身体由超新星爆炸产生的星尘构成 070
12．卢瑟福的实验验证了原子的土星模型 072
13．夸克——不可再分割的基本粒子 074
14．“标准模型”是20世纪物理学的金字塔 075
15．第1代夸克——“上夸克”与“下夸克” 077
16．意外发现的神秘基本粒子 078
17．预言存在3代以上夸克的“小林-益川理论” 082
18．负责传递“力”而非构成物质的基本粒子 085

第3章　揭开“四种力”的神秘面纱——引力、电磁力 089
1．引力、电磁力、强力、弱力 090
2．粒子以投接球方式传递力 095
3．质量可以转换成能量的大发现 097
4． “质量守恒定律”的破绽与不列颠百科全书编写者的兴奋 099
5．性质相同、电荷相反的“反物质” 101
6．太阳的核聚变反应——每秒50亿千克的质量转换成能量 103
7．不确定性原理——位置和速度无法同时测定吗 107
8．应用到电子技术的“隧道效应” 109
9． 哥本哈根解释——上帝似乎会掷骰子 111
10．可以“同室而居”的玻色子与彼此“水火不容”的费米子 112
11．结合原子与原子的力——电磁力 114
12．电磁力的传递源自粒子吞吐光子 116
13．电磁力的作用距离取决于不确定性原理 118
14．物理学史上最精确的理论值 121

第4章　从汤川理论到小林-益川理论——强力、弱力 125
1．预言了未知粒子及其质量的汤川理论 126
2．汤川粒子是在安第斯山山顶发现的 128
3．发现新粒子的热潮令研究者们手足无措 130
4．如何解释“不会衰变的粒子” 132
5．质子的寿命要远远长于宇宙的历史 133
6．奇怪的“奇异数守恒定律” 135
7．质子与中子由3个夸克构成，介子由2个夸克构成 136
8．夸克分为3种颜色？无法单独取出夸克？ 139
9．证明夸克理论的“11月革命” 141
10．传递强力的粒子为胶子 144
11．无法取出夸克的原因在于胶子的色荷 145
12．因夸克精神饱满而导致体重增加？ 147
13．“弱力”点燃了太阳 148
14． 大型粒子加速器中的月球和TGV 149
15．传递弱力的W及Z玻色子 151
16．宇称不守恒的“τ-θ之谜” 153
17． 存在本质区别的“左”与“右”！ 155
18． 小林-益川理论解释了“CP对称性破缺” 158
19．夸克并非只有2代，而是存在3代以上 160
20．日美两国围绕“三角形”展开激烈的实验竞争 163
21．神秘的希格斯玻色子——基本粒子的质量之源？ 166
22．右撇子多的原因是“对称性自发破缺”？ 168

第5章　暗物质、消失的反物质以及暗能量之谜 171
1． 以为接近了目标，却又出现新的谜题 172
2．如果没有暗物质，就不会诞生恒星和生命 173
3．“超弦理论”实现“大统一理论”的梦想 175
4．真正的时空具有10个维度？ 177
5．哪里会率先检测出暗物质？ 179
6． 0．25克反物质相当于原子弹的能量 183
7．物质以十亿分之二的微弱优势在生存竞争中险胜反物质 185
8．草莓味还是巧克力味？中微子振荡的真相 186
9．从东海村向神冈发射中微子束！ 189
10．收缩还是膨胀？——宇宙的终结 191
11．多样的宇宙未来假说 194
12．基本粒子物理学与每个人的人生息息相关 197

后记 199
作者简介 202

跃迁的疆域：探索时空、物质与意识的边界 简介： 我们对宇宙的认知，如同在无尽的黑暗中点燃了一支微弱的蜡烛。尽管现代物理学已为我们勾勒出宏伟的图景——从夸克的微观世界到星系团的浩瀚尺度，但在这幅图景的边缘，仍潜藏着无数未解的谜团。本书并非探寻粒子层面的基础构造，而是将视角提升至更广阔的哲学与物理交汇地带，致力于拆解那些横亘在人类认知前沿的根本性问题：时间是否真的单向流动？空间在本质上是连续的还是离散的？意识，作为宇宙中最奇特的现象之一，是否只是大脑皮层上复杂电化学反应的副产品，抑或它携带着某种深植于宇宙结构中的信息？ 《跃迁的疆域》是一次对现有物理学框架的深刻审视与大胆的推演，它聚焦于那些尚未被标准模型完全囊括的“宏大跃迁”——即从已知规律过渡到未知领域时的关键性飞跃。本书将带领读者穿梭于理论物理学的尖端议题，探讨从时空几何的内在性质到信息在宇宙动力学中的核心角色。 --- 第一部分：时空的几何与韧性 我们习惯于将时间视为一条不可逆转的河流，将空间视为一个被动的容器。然而，在爱因斯坦的广义相对论揭示了时空与物质的相互塑形后，对时空本质的理解进入了一个更为复杂的阶段。本书首先深入剖析了时空在极端条件下的行为模式。 1. 弯曲的尺度与拓扑结构： 我们将审视黑洞视界之外的“奇点问题”，并探讨超弦理论和圈量子引力等前沿理论如何尝试在普朗克尺度上重塑时空的几何结构。时空是否由最小的、不可分割的“量子”组成？如果是，这种离散性如何在大尺度上“涌现”出我们所感知的平滑连续性？我们将研究拓扑学在描述宇宙结构中的潜力，例如，我们的宇宙是否拥有某种隐藏的、非平凡的拓扑结构，这些结构可能解释暗物质和暗能量的某些间接效应。 2. 时间之箭的困境： 时间的方向性是物理学中最令人困惑的现象之一。微观定律（如牛顿力学或量子力学基本方程）在时间反演下大多是对称的，但宏观世界却严格遵循熵增定律。本书将深入探讨热力学第二定律与宇宙学时间之箭之间的关联。我们不会止步于简单的解释，而是会考察更深层次的机制：信息丢失与时间感知的关系，以及是否存在潜在的“时间对称性”的局部破缺机制，使得我们只能体验到向前的过程。我们还将探讨“时间晶体”这一新兴概念，它是否预示着时间可以拥有非均匀的内部结构。 3. 虫洞与非线性演化： 穿越时空的理论可能性，尽管遥远，却对理解因果律至关重要。我们将分析建立稳定虫洞所需的“负能量密度”在量子场论中的理论基础，并讨论这些结构对信息传播和宇宙因果链的潜在影响。重点在于，这些非线性解如何挑战我们对“可观测性”的传统定义。 --- 第二部分：物质的边界与相变 标准模型描绘了我们所能直接观测到的物质构成，但它在解释宇宙早期的高能状态和物质-反物质不对称性方面仍留有空白。本书将目光投向这些“相变点”，即物质定律发生剧烈变化的边界。 1. 宇宙的冷却与对称性破缺： 我们将追溯宇宙大爆炸后的冷却过程，详细分析电弱统一、夸克-胶子等离子体向普通物质转变的精确时刻。这一过程涉及复杂的对称性破缺，它是形成质子、中子乃至原子核的基石。我们将探讨潜在的“隐藏部门”——那些在早期宇宙中短暂存在，但因能级下降而退隐的额外粒子和力。 2. 质量的起源与能级结构： 希格斯机制解释了基本粒子如何获得质量，但我们也将探讨该机制的完整性。例如，为什么基本粒子拥有特定的质量值（“质量谱问题”）？本书将引入对自发对称性破缺的更广阔视角，思考质量是否仅仅是粒子与其周围场相互作用的表观现象，而非某种固有的属性。我们还将审视物质在极端压力和温度下可能出现的奇异物态，如退化的中子星物质，并推测在更高能量密度下可能存在的奇异“夸克物质”形态。 3. 量子信息的编码： 物质的本质最终可能归结于信息。本书将探讨物质如何“存储”和“处理”信息。从量子纠缠的非定域性，到物质的量子态如何定义其宏观性质，我们将讨论信息论是否是理解物质底层逻辑的更深层次语言。这种信息视角将引导我们思考，宇宙的演化是否本质上是一种信息最大化的过程。 --- 第三部分：意识的涌现与宇宙的内在关联 如果说粒子和时空是宇宙的硬件，那么意识就是那个尚未被完全理解的、能够运行其中的软件。本书的最后部分将大胆地将物理学的探讨扩展至最复杂、也最令人着迷的领域——意识的本质。 1. 复杂性与涌现的哲学： 意识并非简单的神经元放电总和。我们将探讨复杂系统理论如何应用于生物学和物理学。意识的“涌现”是否遵循某种普适的、可量化的物理原理？我们提出，特定的信息处理结构，在达到某个临界复杂程度时，必然会产生主观体验（Qualia）。本书将区分“功能意识”（可模拟）和“现象意识”（难以捉摸），并分析两者之间可能存在的物理桥梁。 2. 信息的非定域性与意识： 意识的体验是高度统一和定域的，然而，量子力学的非定域关联性（纠缠）却揭示了宇宙在更深层次上是相互连接的。我们不会陷入神秘主义，而是严谨地探讨是否存在一种机制，使得大脑的计算过程能够以某种方式“接入”或反映宇宙中的基本信息流。这并非主张意识可以瞬间跨越星系，而是探讨信息的结构化处理是否能揭示超越传统时空概念的关联。 3. 宇宙的自指性： 最终，本书将回到一个哲学性的物理学问题：宇宙是否具有“自指性”？即，一个由物理定律支配的系统，如何能够发展出能够理解这些定律的观察者？我们探讨的“跃迁”不仅是能量和物质层面的，也是认知层面的。意识的出现，是否标志着宇宙从纯粹的客观演化，向着包含主观理解的、更加丰富和完整的“存在”状态的跃迁？ 《跃迁的疆域》旨在激发读者跳出现有的物理学范式，以全新的、交叉学科的视野来审视我们所处的现实。它不是提供最终答案的教科书，而是指引探索者迈向那些最深邃、最迷人的边界的路线图。

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读完《隐匿的宇宙》这本书，我的脑海中仍然充斥着各种奇妙的画面和难以置信的科学概念。作者以一种极其富有想象力的方式，将看似枯燥的基本粒子理论与宇宙的宏大叙事巧妙地结合在一起。我尤其对书中关于“暗物质”和“暗能量”的阐述印象深刻，那些我们无法直接观测到的神秘力量，原来在宇宙的构成中扮演着如此重要的角色。我仿佛看到，那些微小的基本粒子，如同宇宙的基石，承载着整个宇宙的命运。作者的叙述方式非常流畅，即使是复杂的物理概念，也通过精彩的比喻和类比变得通俗易懂。我不再觉得那些遥远的星系和黑洞是遥不可及的，而是通过对基本粒子的理解，我仿佛能感受到它们的存在，理解它们是如何形成的，又是如何影响着宇宙的演化的。这本书不仅仅是关于物理学的科普，更是一种哲学层面的启示，让我重新审视我们所认识的现实世界，以及隐藏在表象之下的更深层次的真理。它激发了我对未知的好奇心，也让我更加敬畏科学的力量，以及人类探索精神的伟大。

评分☆☆☆☆☆

这本书我之前一直听朋友推荐，说它的标题很吸引人，又结合了“基本粒子”和“宇宙之谜”这两个宏大的主题。我一直觉得宇宙的奥秘是人类最深层的求知欲之一，而基本粒子又是构成我们这个世界最根本的组成部分。所以，当看到《隐匿的宇宙》这本书时，我就被它强大的吸引力捕获了。我幻想这本书能够以一种非常清晰、易懂的方式，带领我穿越时空的界限，去探索那些肉眼看不见的微观世界，并从中窥探到宏观宇宙的运作规律。我特别期待书中能够用生动形象的比喻，将那些抽象的基本粒子的性质和相互作用展示出来，让像我这样的非专业读者也能有所领悟。毕竟，要理解整个宇宙的演化，从大爆炸到星系的形成，再到我们自身的出现，都离不开对这些微小粒子的认知。我希望这本书不仅仅是知识的堆砌，更能激发我对科学的敬畏之心，让我思考人类在宇宙中的位置，以及我们对宇宙的理解还有多远。总的来说，我对这本书充满了期待，希望它能成为我探索宇宙奥秘的绝佳向导，为我打开一扇通往未知世界的大门，让我惊叹于宇宙的精妙和深刻。

评分☆☆☆☆☆

这是一本能够颠覆你固有认知，并且带你进行一场思维“大爆炸”的书。我在阅读《隐匿的宇宙》的过程中，不断地被作者的见解所震撼。我一直以为，我们所能看到、触摸到的一切，就是宇宙的全部，然而这本书让我意识到，在最基本、最微观的层面，隐藏着更广阔、更神秘的世界。作者用一种非常独特且富有启发性的视角，将“基本粒子”这一物理学中最核心的概念，与“宇宙之谜”这一人类最古老的问题紧密地联系起来。我仿佛看到，那些微小的粒子，不仅仅是构成物质的单元，更是宇宙运行法则的直接体现。它们之间的每一次碰撞、每一次衰变，都在悄无声息地书写着宇宙的篇章。这本书的语言风格非常鲜明，既有科学的严谨，又不失文学的感染力。它让我不再是被动地接受知识，而是主动地去思考，去探索，去质疑。读完之后，我感觉自己对宇宙的理解提升了一个维度，也更加期待未来科学能够揭示更多我们尚未知晓的真理。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是在一场充满惊喜的探险旅程。我一直对宇宙的起源和演变过程充满好奇，但往往望而却步于那些深奥的物理学理论。《隐匿的宇宙》这本书则像是我的“解密地图”，它用非常直观和接地气的方式，揭示了宇宙背后的秘密。我不再需要面对枯燥的公式和晦涩的术语，而是通过作者的文字，我仿佛亲眼目睹了宇宙从一片混沌到星辰璀璨的壮丽景象。书中对各种基本粒子的介绍，让我感觉它们不再是抽象的符号，而是拥有独特“性格”的宇宙演员。它们之间的相互作用，如同精密的舞蹈，编织出了我们所见的万事万物。最令我着迷的是，作者能够将如此宏大的主题，分解成一个个小巧而又精彩的故事，让我沉浸其中，欲罢不能。读这本书的时候，我常常会停下来，抬头仰望星空，想象那些遥远星系中的奥秘，而这本书，无疑为我提供了理解这一切的钥匙。它让我感受到科学的魅力，也让我对未来的探索充满信心。

评分☆☆☆☆☆

我拿到《隐匿的宇宙》这本书时，就被它书名中蕴含的巨大能量所吸引。“隐匿的宇宙”，听起来就充满了探索的诱惑；“用基本粒子揭开宇宙之谜”，更是直接点明了本书的核心价值。在我看来，这本书不仅仅是一本科普读物，更是一部引导读者进行深刻思考的哲学启蒙。我一直在想，那些我们看不见摸不着的基本粒子，究竟是如何影响着我们所处的宏观世界？这本书就像一位睿智的向导，用一种我能够理解的方式，一步步地引领我走进微观世界的奇妙殿堂。我惊叹于作者对于科学概念的驾驭能力，能够将如此复杂的理论，转化为引人入胜的故事。从夸克到希格斯玻色子，每一个基本粒子仿佛都拥有了自己的“生命”，它们在宇宙的舞台上扮演着不可或缺的角色。这本书让我意识到，宇宙的浩瀚并非仅仅体现在星辰大海，更体现在那看不见的、最基本的构成单元之中。它让我对“存在”的理解更加深刻，也更加渴望继续探索这个充满未知与奇迹的宇宙。

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科普的简单明了，仅有高中物理知识的我也能看的明白，希望国内能有这样的科普早日初版。

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一本书为啥有白黄双色？而且印墨时重时轻，跟我在图书馆看的明显不一样啊，人民邮电出版社难道说也是官方盗版？

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好书

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好书！活动入手！

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设计很精美，携带方便，内容还没读不清楚

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科普的简单明了，仅有高中物理知识的我也能看的明白，希望国内能有这样的科普早日初版。

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好！

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整体看上去不错，印刷也很精美。

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很好