给忙碌青少年讲天体物理 霍金科学传播奖得主写给孩子的宇宙通识读物

"★百万级畅销书《给忙碌者的天体物理学》青少版。全球现象级畅销书，横扫亚马逊、Goodreads等各大榜单，国家地理、探索频道、BBC、理查德·道金斯、《发现》《天文学》杂志等盛赞推荐。 ★明星科普作家讲述精彩宇宙故事。卡尔·萨根的传人、霍金科学传播奖得主，全球网红科学家、美国家喻户晓的明星科普作家尼尔·泰森写给青少年的宇宙通识读物。 ★图文并茂+趣味科普问答。用小学生就能懂的语言，揭开宇宙的神秘面纱。精美摄影图片，让孩子真实感受天体之美。趣味科普问答补充更多新鲜知识点，激发孩子好奇心和兴趣点。 ★科普&教育界大V作序推荐。北京天文馆前馆长朱进，国家天文台研究员苟利军，中关村二小副校长、特级教师沈耘，人大附中三亚学校校长宓奇，作序推荐。"

本书改编自有名天体物理学家尼尔·德格拉斯·泰森的超级畅销书《给忙碌者的天体物理学》，专为青少年打造，加入大量插图，哪怕是最复杂的概念都变得通俗易懂。 星星和超新星有什么区别？暗物质和暗能量究竟是什么？拥有“宇宙观”意味着什么？从简单的物理学基础到关于空间和时间本质的深刻问题，泰森向青少年细致地介绍了宇宙的诞生过程和相关发现，清晰地描述了宇宙运行的基本规则和人类目前未知的领域，他本人的冷幽默也给我们带来了很多乐趣。书中穿插的小问题妙趣横生，还有很多天文摄影照片和图表，帮助小读者更好地理解知识点。

尼尔·德格拉斯·泰森，生于1958年，美国家喻户晓的天体物理学家、科普作家，先后获哈佛大学物理学学士、得克萨斯大学奥斯汀分校天文物理学硕士、哥伦比亚大学天文物理学博士学位，普林斯顿大学博士后。美国自然博物馆海顿天象馆馆长，被誉为“卡尔·萨根的接班人”。在热门科普节目《Star Talk》、科普纪录片《宇宙：时空之旅》中担任主持人。曾在美剧《生活大爆炸》第四季中客串．饰演自己。 获得的主要荣誉有：2000年入选《人物》杂志“最性感天体物理学家”；2001年小行星13123以他的名字命名；2004年获美国国家航空航天局“杰出公共服务奖章”；2007年入选《时代》周刊“全球百大影响力人物”；2007年入选《哈佛校友》杂志“拥有影响力的100名哈佛校友”；2008年入选《发现》杂志“科学界最聪明的50人”；2017年获史蒂芬·霍金科学传播奖。

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推荐序4 VII
自序 为了观星而遛狗 IX
1 有史以来伟大的故事——宇宙大爆炸之初 001
2 如何与外星人聊天——通用的物理定律 021
3 帮超人找到母星——来自过去的光 033
4 不要随便去旅行——危险的星系际空间 047
5 看不见的奇怪朋友——神秘的暗物质 063
6 是爱因斯坦错了吗？——宇宙常数与暗能量 079
7 小元素与大星球——元素周期表里的宇宙 091
8 完美主义者——世界为什么是圆的 103
9 假鼻子与望远镜——捕捉不可见光 115
10 拜访太阳系邻居——行星、彗星和卫星 129
11 外星人眼中的地球——生命存在的证据 139
12 在小蓝点上眺望——用宇宙视角看万物 151
名词表 161
索引 167
图片来源 178

     有史以来伟大的故事——宇宙大爆炸之初 起初，近140亿年前，整个宇宙比这个句子末尾的句号还小。 到底有多小呢？不妨把这个句号想象成一张比萨饼，然后再把这张比萨饼切成一万亿片。万事万物——包括组成你的身体、你窗外的树木或建筑、你朋友的袜子、矮牵牛花、你的学校、我们这颗星球上优选的山脉和最深的海洋、太阳系乃至其他遥远星系的粒子，宇宙中所有的空间、能量和物质都挤在这个点里。 而且它很烫。 环境如此酷热，又有这么多东西挤在这么小的空间里，宇宙能做的事只剩下一件。 那就是膨胀。 飞快地膨胀。 今天，我们将这个事件称为“大爆炸”，在亿万分之一秒（确切地说，是一千亿亿亿亿亿分之一秒）的时间内，宇宙急速膨胀。 对于宇宙生命在最初这个瞬间的事情，我们到底了解多少？不幸的是，非常少。今天我们知道，四种基本力控制着世间的一切，从行星的运行轨道，到组成我们身体的粒子。但在大爆炸之后的那个瞬间，这四种力仍纠缠在一起。 宇宙在膨胀中冷却。 这个瞬间被科学家称为“普朗克时期”，因德国物理学家马克斯·普朗克（Max Planck）而得名。在这个瞬间快要结束的时候，有一种力从混沌中挣脱出来。这种力将组成星系的恒星和行星聚集在一起，让地球围绕太阳旋转，也让10岁的小朋友没法灌篮——它便是引力。引力无处不在，我们可以通过一个简单的实验体验它：请合上这本书，把它举到离你最近的桌面上方几厘米的位置，然后放手。接下来，你看到的便是引力造成的结果。（要是你的书没往下掉，请立即联系离你最近的物理学家，告诉他宇宙出了烦） 不过，在早期宇宙最初的短暂瞬间，行星、书本和10岁的篮球运动员都不存在，所以引力也没处施展身手。引力最擅长操控庞大的物体，然而早期宇宙里的一切都小得超乎想象。 但这只是开始。 宇宙继续膨胀。 接下来，自然界中另外三种主要的力彼此分开。这些力的主要任务是控制充斥宇宙的粒子，或者说小块物质。 一旦这四种力接近分开，我们就拥有了搭建宇宙所需的工具。 大爆炸万亿分之一秒后 宇宙依然难以想象地小而热，但里面开始挤满粒子。这时候的粒子有两种，它们分别叫作夸克——听起来和“马克”押韵——和轻子。夸克的性质十分古怪。你永远不可能抓到落单的夸克，它总是和附近的伙伴“勾肩搭背”。我敢打赌，你至少认识一位这样的朋友或者同学。夸克就像那些不愿落单的孩子，哪怕上厕所都得搭伴。 两个或两个以上的夸克被分开得越远，将它们束缚在一起的力就会变得越强——它们就像被某种看不见的微型橡皮筋绑在一起。但要是夸克被分开得足够远，橡皮筋就会绷断，储存的能量就会在断裂的两头分别创造出一个新的夸克，于是被分开的伙伴各自获得了一位新朋友。假如同样的事情发生在你们学校里那些“连体婴”身上，他们每个人都会一分为二。当然，对你们的老师来说，这将是个烦。 而另一方面，轻子却是“独行侠”。将夸克束缚在一起的力对轻子不起作用，所以它们不会聚集成群。最有名的轻子是电子。 除了这些粒子以外，宇宙中还充斥着沸腾的能量，能量被裹在波状的小包裹里，这些光能量团叫光子。 事情从这里开始变得奇怪起来。 宇宙如此炽热，所以光子会不断转化成物质-反物质粒子对，这些粒子对又会相互碰撞，再次转化为光子。但出于某些神秘的原因，这种转化有十亿分之一的概率产生一个落单的物质粒子，没有反物质粒子与它配对。要是没有这些孤单的幸存者，宇宙中就不会有物质存在。这是件好事，因为我们都是由物质组成的。 我们的确存在，而且我们知道，随着时间的流逝，宇宙不断膨胀、冷却。在它膨胀得比我们的太阳系还大的过程中，它的温度也在迅速下降。虽然这时的宇宙还很热，但它已经降到了1万亿开氏度以下。 P2-6