微百科丛书（精装套）：最初三分钟+弦理论+反物质+宇宙波澜+虚空

探索时间与空间的奥秘，瞭望宇宙和人类的未来！感悟科学和人文的魅力，呈现多维与演化的精彩！《微百科丛书》是重庆大学出版社为喜爱科普读物的读者们打造的一套科普读本，引进出版了自然科学领域的世界知名科学家（如史蒂文？温伯格、弗里曼？J.戴森等）编著的科普畅销书，从大爆炸后的宇宙模型、时间与空间的存在状态、反物质及弦理论解读、科学家对科技发展与人类前途的探索与反思等靠前读者较为感兴趣的几个方面展现了当代宇宙学及物理学方面的一些重要发现、观点和研究成果，可以帮助读者开阔眼界，探究奇妙宇宙背后的奥秘，了解科学领域的前沿成果和既往观点。本套装的五本书均曾获评2017年度重庆市很好科普图书。未来，《微百科丛书》将继续推出宇宙学、天文学、物理学等方面的更多精品科普读物。

本套精装书是“微百科”系列的一个合集，包括《很初三分钟》《宇宙波澜》《虚空》《反物质》《弦理论》。该套书各册的作者是相关领域的诺贝尔奖获奖学者或知名科普专家，各册书从大爆炸后的宇宙模型、时间与空间的存在状态、反物质及弦理论解读、科学家对科技发展与人类前途的探索与反思等读者较为感兴趣的几个方面展现了当代宇宙学及物理学方面的一些重要发现、观点和研究成果，对帮助靠前读者以非常不错、可信的视角看待宇宙的深奥和人类的科学探索有极大帮助。《很初三分钟：关于宇宙起源的现代观点》是1979年诺贝尔物理学奖获得者史蒂芬？温伯格关于宇宙起源早期状态的经典代表作品，该书被评为“改变世界的25本科普书”之一。《宇宙波澜：科技与人类前途的自省》是一代量子力学巨擘弗里曼？戴森的经典科学传记，凝聚了他对科技与人类前途的人文思考与省思。《虚空：宇宙源起何处》一书解答了“世间万物从何而来”的物理谜题，阐释了古今哲学家和科学家们对于“无”“空”的认识和讨论，可以激发读者对宇宙诞生之前的虚空世界这一科学领域的思考和探索兴趣。《弦理论》一书介绍了当今物理学领域很有趣很活跃的研究课题之一“弦理论”，用非专业人士也能明白的类比方法阐释了弦理论、对称理论、超对称理论等，妙趣横生。《反物质》是一本语言通俗的、从科幻切入现实的反物质认知之书。克洛斯为读者解读狄拉克密码，释疑通古斯大爆炸，剖析反物质武器。

史蒂文？温伯格，美国国家科学院院士、理论物理学家，1979年诺贝尔物理学奖得主，著有多部科普畅销书。弗里曼？J.戴森，数学家、物理学家，提出“自旋波”及“戴森球”等理论，在量子电动力学方面作出巨大贡献。斯蒂文？S.古布泽，普林斯顿大学物理系教授，粒子物理学及弦理论研究专家，撰写了系列关于多维物理领域的入门书。弗兰克？克洛斯，牛津大学教授，曾任英国科学促进会副会长及欧洲核子研究中心公共教育部主任，擅长科普写作。

《最初三分钟：关于宇宙起源的现代观点》：1 导论：巨人和牛2 宇宙的膨胀3 宇宙微波背景辐射4 炽热宇宙的配方5 最初三分钟6 历史的题外话7 最初百分之一秒8 尾声：未来前景《宇宙波澜：科技与人类前途的自省》：1 英国2 美国3 其他《虚空：宇宙源起何处》：1 庸人自扰2 原子内部何其空旷3 空间4 波在何处5 随光束旅行6 自由空间的代价7 无限的海洋8 希格斯真空9 新的虚空《弦理论》：1 能量2 量子力学3 引力和黑洞4 弦论5 膜6 弦对偶7 超对称和大型强子对撞机8 重离子和第五维 《反物质》：1 反物质：真实或者虚幻2 物质的世界3 石碑4 宇宙新发现5 湮灭6 储存反物质7 镜像宇宙8 万事万物如何存在9 揭秘

    宇宙会一直膨胀下去，且会持续一段时间。关于它以后的命运，标准模型作出了含糊的预测：它接近取决于宇宙密度是否小于某个临界值或大于某个临界值。正如我们在第2章中看到的，如果宇宙密度小于临界密度，那宇宙就是无穷的，将永远膨胀下去。我们的后代，如果那时我们还有后代的话，将看到所有恒星上的热核反应会逐渐结束，仅残留下各种熔渣：黑矮星、中子星，或许还有黑洞。行星也许会继续沿轨道运行，当它们发射引力波时，速度会稍稍降低，但永远不会在任何一个有穷的时间内进入静止状态。宇宙背景辐射和中微子温度将继续下降，下降幅度与宇宙规模成反比，但这些都无法逃脱出我们的眼睛；即便现在，也还很难探测到3 K的微波背景辐射。另外，如果宇宙密度大于临界值，那宇宙就是有穷的，很终会停止膨胀，取而代之的则是宇宙加速收缩。例如，如果宇宙密度是其临界值的两倍，如果当前通用的哈勃常数是正确的，那现在宇宙就有100亿岁了；它会再继续膨胀500亿年，之后开始收缩。收缩只不过是倒退的膨胀而已：500亿年过后，宇宙将重新回到现在的规模，再过100亿年，它将接近奇特的无穷密度状态。至少在收缩阶段初期，天文学家（如果还有的话）将能够观测到红移和蓝移。如果宇宙比观测到光的时候大，那来自邻近星系的光就会发射出来，因此，当观测到光的发射时，这种光似乎朝着光谱的短波端，即蓝端偏移。另外，如果宇宙仍处于膨胀初期，那来自极远物体的光就会发射出来，那时宇宙甚至比观测到光的时候还小，因此，当观测到光的发射时，这种光似乎朝着光谱的长波端，即红端偏移。由光子和中微子形成的宇宙背景温度将会下降，然后又随着宇宙的膨胀和随后的收缩而升高，它总是与宇宙规模成反比。如果现在宇宙密度是其临界值的两倍，那我们的计算结果说明，当宇宙膨胀到很大时，它比现在正好大两倍，到时的微波背景温度将只有当前值3 K的一半，或约1.5 K。因此，随着宇宙开始收缩，温度将开始升高。刚开始，不会出现警报——在几十亿年的时间里，背景辐射的温度极低，需要付出很大努力才能检测到它。然而，当宇宙重新收缩到只有当前规模的百分之一时，背景辐射将开始在天空中占支配地位：夜空将如我们当前的白昼一样温暖（300 K）。7 000万年后，宇宙将再收缩10倍，我们的后代（如果有的话）将觉得天空亮得难以忍受。行星和恒星大气中的分子和星际空间中的分子将开始分解成原子，原子又将分解成自由电子和原子核。再过700 000年，宇宙温度将达到1 000万度；到那时，恒星和行星本身也将熔化成一种由辐射、电子和核组成的宇宙混合物。再过22天，温度将上升至100亿度。然后，原子核开始分解成其组分，即质子和中子，从而破坏恒星和宇宙核合成。此后不久，在光子与光子的碰撞中将产生大量电子和正电子，中微子和反中微子的宇宙背景将与宇宙的其他部分重新形成热共享。我们真的能够将这个令人沮丧的故事一直讲下去，一直讲到无穷温度和无穷密度的状态吗？当温度达到10亿度大约3分钟后，时间真的能够停止吗？显然，我们对此毫无把握。我们在第7章中探索百分之一秒时遇到的所有不确定的问题，在我们探索很后百分之一秒时，将再次使我们不知所措。首先，当温度比1032 K高时，我们必须使用量子力学的语言来描述整个宇宙，但没有人真正了解当时到底发生了什么。另外，如果宇宙并不具备各向同性和均匀性（参见第 5 章结尾），那么，在我们面对量子宇宙之前的很长一段时间内，我们整个的讲述就有可能失去有效性。从这些不确定性中，有些宇宙学家看到了某种希望。或许，宇宙将经历一种宇宙“反弹”，开始重新膨胀。在《新埃达》中，诸神和巨人在世界毁灭时经过一场激战之后，地球被水火摧毁，但洪水退却后，托尔的儿子们又拿着父亲的锤子，从地狱中走了出来，整个世界又重新开始。但如果宇宙真的重新膨胀，那么，它的膨胀也会再次减缓，直至停止，然后开始另一轮的收缩，并在另一次的宇宙毁灭中结束，然后又发生反弹，循环往复，永无休止。如果这就是我们未来的样子，那按理说，这也是我们过去的样子。当前宇宙的膨胀只不过是上一次收缩和反弹后的一个阶段而已（实际上，迪克、皮布尔斯、罗尔和威尔金森在1965年撰写的关于宇宙微波背景辐射的论文中就假设，宇宙在过去一定有一个膨胀和收缩的完整阶段，他们认为，宇宙一定曾经足够地收缩过，使温度升至至少100亿度，从而分解在之前阶段形成的重要元素）。再往后看，我们可以想象一个无穷尽的膨胀和收缩循环，它一直延伸到无穷的过去，根本就没有开端。有些宇宙学家从哲学意义上对振动模型感兴趣，尤其是因为，如同稳恒态模型，振动模型也巧妙地避开了创世纪的问题。然而，它的确也面临着一个严重的理论难题。在每次循环过程中，随着宇宙的膨胀和收缩，光子与核粒子（或更确切地说，每个核粒子的熵）之间的比率，会因一种摩擦（称为“体积黏度”）而稍有增加。据我们所知，到时，宇宙将开始一个新的循环，光子与核粒子之间的比率也会是一个新的数值，且略有提高。目前，这个比率很好大，但却不是无穷的，因此难以看出，宇宙如何在过去经历了无数次的循环。然而，所有这些问题都有可能被解决，不管哪个宇宙模型被证明是正确的，都不会给人多大慰藉。人类几乎不可避免地会认为，我们与宇宙之间存在某种特殊关系，人类的生活不仅仅是始于很初三分钟一系列事件所带来的具有喜剧色彩的产物，而且，我们在宇宙初始时就已在某种程度上将自己置于宇宙中了。当写至此处时，我正巧坐在一架飞行在30 000英尺高空的飞机上，当时，我正从旧金山返回到波士顿的家中，飞机飞行在怀俄明的上空。往下看，地球看起来很好柔软、舒适——绒毛似的云朵随处可见，积雪在落日的映照下变成粉红色，公路从一个城镇到另一个城镇，笔直地延伸在大地上。很难想象，所有这些都只不过是充满敌意的宇宙中一个微不足道的部分而已。更难想象的是，当前这个宇宙是从人类接近陌生的早期环境中演化而来的，而且在将来有可能毁灭，进入无休止的寒冷或无法容忍的酷热状态，宇宙越是看似容易理解，越是让人不可捉摸。但即使我们的研究成果没有令人宽慰的东西，那至少研究本身也称得上是某种宽慰。人们不满足于用神和巨人的传说来宽慰自己，也不愿将自己的全部精力放在日常琐事上；他们还制造了望远镜、卫星和加速器，整日坐在办公桌前，研究所收集资料的价值和意义。努力去理解宇宙，这是使人类生活减少一些喜剧色彩、增加某些悲剧色彩的少数事情之一。