正版新书]宇宙进化史袁岳9787504363442

第一章　宇宙来源的几个传说
　宇宙的意思
　中国：盘古开天
　巴比伦：魔力女神造天地
　埃及：天神阿图姆创世
　希腊：泰坦出世
　日本：二神开诸岛
　印度：众生之父梵天造物
　波斯：拜火教神话
　《圣经》：上帝造物
第二章　谁制造了宇宙
　关于宇宙起源的探讨
　宇宙起源假说1：大爆炸理论
　宇宙起源假说2：稳恒态理论
　宇宙起源假说3：虫洞喷发说
第三章　宇宙的七个谜
　宇宙之谜1：反物质
　宇宙之谜2：微型黑洞
　宇宙之谜3：宇宙微波背景辐射
　宇宙之谜4：暗物质
　宇宙之谜5：中微子
　宇宙之谜6：类星体
　宇宙之谜7：引力波
第四章　宇宙大爆炸的前夜
　大爆炸模型
　宇宙大爆炸的理论描述
第五章　婴儿宇宙
　婴儿宇宙是什么
　婴儿宇宙的面貌
第六章　宇宙在膨胀
　原来宇宙在膨胀
　宇宙是怎样膨胀的
第七章　恒星的产生
　永恒不变的星
　高密度的云核
　星云和云核的坍缩
　胚胎期恒星如何彼此影响
　大质量恒星的形成
第八章　行星的产生
　行星的定义
　行星的种类
　行星的形成过程
第九章 星系与银河系
星系
银河系
第十章 黑洞传奇
什么是黑洞
黑洞是如何形成的
大黑洞与小黑洞
黑洞与虫洞
第十一章 生命的诞生
生命起源假说l：神创说
生命起源假说2：自然发生说
生命起源假说3：宇宙发生说
生命起源假说4：化学进化说
第十二章 有多少个地球
唯一有生命存在的行星
类地行星
第十三章 时间简史
时间的概念
世界时区
时间也有形状
第十四章 宇宙的未来
宇宙未来会怎样
不断膨胀的宇宙

有关宇宙，我们掌握的知识还是微乎其微的。在我们看来，宇宙就是一个硕大的谜，其中又包括了许多谜，如
宇宙中最早的生命是怎样诞生的？太阳、月亮、星星为什
么会发亮？宇宙中还有第二个地球吗？有关这些类似的问题备受世人的关注，也较有争议性。下面列举7个比较有代表性的宇宙之谜。
宇宙之谜1：反物质把宇宙中纷繁多样的宏观物质还原到微观，就会发现，它们都是由质子、中子和电子组成的。这些粒子被看作是基本粒子，它们就像是盖房子时最基本的砖块。
反物质是一种假想的物质形式。在粒子物理学中，反物质是反粒子概念的延伸，通常认为组成物质的粒子都有与之相对应的相反版本。也就是说，对带有负电荷的电子来说，一个带有正电荷的正电子就是它对应的反物质。
像普通物质由普通粒子构成的那样，反物质是由反粒子组成的。同样，也像粒子与反粒子结合会导致两者消失一样，物质和反物质相结合的结果也是一样，而且它们不仅消失，还会释放出高能光子或伽玛射线。而它们的质量则会遵守爱因斯坦定律转化为能量。
1928年，英国物理学家狄拉克首次从理论上论证了正电子的存在。1932年，美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了正电子的存在，人们迈出了认识反物质的第一步。1955年，美国物理学家西格
雷等人，利用实验人工获得了反质子。之后又发现了负质子和自旋方向相反的反中子。反质子和反中子的发现让人们开始明确地意识到，任何基本粒子在自然界中都有相应的反粒子存在。
这一系列的科学成果让人们逐渐接触到反物质的世界，但认识水平还只停留在表面。这有两方面的制约因素。首先，科学家在地球上很难发现反物质。我们前面曾说过，粒子与反粒子结合在一起就会像冰遇到火一样，两者都消失得无影无踪，或者转变为另外的粒子，因此在地球上，反物质很容易就会消失或转化。其次，制造反物质不但耗资巨大，需要尖端的高科技仪器，而即使制造出了反物质，其保存也是相当困难，因为地球上的万事万物都是由物质组成的。
从本质上说，反物质是物质的一种倒转表现形式。爱因斯坦根据相对论，对反物质作出的预言是，相对于一个质量为m、电荷为e的物质，一定会存在一个质量为m、电荷为-e的物质，也就是反物质。
那么，宇宙中到底存不存在反物质呢？
从哲学角度来回答这个问题很容易，我国古代的太极
图似乎就暗示了反物质的存在，一些天文学家也认为反物质是有存在可能的，但至今却无法拿出令人信服的证据来证明它的存在。
否定反物质存在的人很多，美国宇宙学家施拉姆曾说，大多数理论家的直觉显示是不存在反物质的，这说明如
果你找到了反物质，那将是一个伟大的发现，并证实了肯定反物质的有关理论是错误的，但极有可能是你不能找到它。
即使这样，目前为止，已经有多个国家的科学家参与反物质的研究，投入的资金更是高达1000多亿美元。丁肇中指出，如果反物质真的存在，那么，正、反物质碰撞时，将会产生巨大的能量。
人类的肉眼和天文仪器所能看到和观测到的宇宙中的物质，仅是以恒星或星系形式存在的宇宙结构，只占整个宇宙的10％。宇宙的任何天体都有巨大的引力，在巨大引力的作用下，天体会出现各种反应，并发光发热。当引力随质量增大时，天体会逐渐演变成为一无所有的区域，而且也不发光也不发热，就是我们所称的“黑洞”。对此，法国数学家、天文学家拉普拉斯曾经大胆预言，宇宙中最大的天体有可能是看不见的。
既然宇宙中看见的物质仅占10％，那么，看不见的物质就占90％，它们以暗物质或其他结构形式存在。
对可见物质的巨大引力的存在证明暗物质和反物质存在，似乎这样推测是正确的，但我们的红外线、紫外线和X光都无法探测到暗物质和反物质。
早在1898年，一位英国物理学家就曾提出，与物质存在一样，像镜像那样相对应的反物质也是存在。但碍于当时的科学水平和试验条件，这个反物质的概念没有任何事实依据，那么与存在于宇宙体系相反的，由反物质组成的“镜像”宇宙也就成了仅是纯粹意义上的假说。
1997年，美国天文学家宣布，他们利用伽玛射线探测卫星发现，在银河系上方约3500光年处有一个处在不断喷射状态的反物质源，它喷射出的反物质高达2940光年，就像是一个巨大的喷泉，这被称为“反物质喷泉”。这一发现极大地震惊了整个物理学界，一下子激发了科学家们沉寂下来的寻找反物质的热情。
1998年6月3日，丁肇中教授发起了具有全球意义的寻找宇宙反物质活动，这一度让反物质领域成为全球天文学界最为关心的焦点之一。
粒子实验已经证实，正、反粒子的强作用和电磁作用性质是完全一样的，那么，与质子和中子一样，反质子和反中子能结合成带负电的反原子核，反原子核和反电子结合能组成反原子。
这么说来，我们的物质世界中有多少原子，反物质世界中也就相应地存在着多少种反原子，而且原子核反原子在结构上几乎是没有区别的。再从深一层次上讲，大量反原子也一定能构成反物质的恒星和星系。假设宇宙中正、
反物质是等量的，那么这样的反恒星和反星系应该也是存在的。
那么，这就给天文学家提了几个深刻的问题：与现存的星系结构体系相对应的反宇宙结构体系是不是存在呢？
如果存在，它们的位置又是如何呢？
上文中说，红外线、紫外线和X光都无法探测到宇宙中的暗物质和反物质，所以通过观测来分辨遥远的星系有没有由反物质构成的，是一件极为困难的事情。至今，天文观测能接受的只是远处天体所放出的光子。在理论上，如
果正物质天体辐射光子，那么反物质天体应该也能辐射反光子。而光子是一种纯中性的粒子，所以光子与反光子其实是同一种物质，也就是说天文学家通过可见光、射电、X射线或γ射线观测的光子，无法确定它是来自于物质构成的天体，还是反物质构成的。
恒星和星系除辐射光子外，还辐射中微子。中微子与光子不同，它和反中微子有很大的不同，这似乎让我们看到了一点希望。因为如果我们能接收中微子，那么就能将物质天体和反物质天体区分开来了。但可惜的是，中微子与任何物质的作用都是很困难的，制造一个接收中微子的科学仪器也是很困难的。所以，利用中微子区分物质天体和反物质天体也是行不通的。
虽然探测不到反物质天体，但我们的理论证实它极有可能存在。我们假设它就是存在的，那它又存在于何处呢？
我先从离我们较近空间中的天体开始分析。月球是离我们最近的天体，我们的宇航员早就登陆上去过，如果月球由反物质组成的，那么宇航员在登上月球的那一刻或者接近月球的时候，就与月球的一部分相互湮灭了。说明月球不是反物质天体。
再说太阳。虽然人类不可能通过登上太阳来证明它是不是反物质的，但有其他简洁的方法可以证明。太阳表面的气体很热，导致表面的原子速度极快，形成了太阳风。
太阳风能吹到其他的行星上，如果太阳是反物质恒星，那么太阳风就是由反原
子组成的，它吹到其他行星上，就会与行星一起湮灭。但是这种现象没有发生，这就证明整个太阳系中没有反物质天体。
也就说，反物质天体至少存在于太阳系之外。
那整个银河系中的千亿个恒星中，会有一些是反恒星吗？目前，我们能作出肯定的回答：不会。我们分析地面上能接收到的太空中飞行的宇宙射线得知，宇宙射线粒子中反质子比例仅是万分之几，且其中还有少量是高能粒子碰撞的次级产物。此外，从宇宙射线中极少存在的α粒子中，没有发现任何一个α粒子。这说明，最初的宇宙射线属于正物质。如果银河系中存在反物质恒星，那么宇宙射线粒子与之碰撞后，就会使其湮灭。在湮灭过程中会释放出γ光子。而我们没有找到γ光子的任何痕迹，这说明银河系中不存在反恒星。
我们知道，宇宙是由大量星系组成的，如果其他星系中有反物质的天体，在理论上我们也能用上述的原理来发现。星系并不是真空，其中弥漫着稀薄的气体，若有反物质存在，定会与正物质相结合消失，产生γ光子。
经过探测，三千万光年的范围内没有γ光子，也就是说在这个范围内是不会存在反物质天体的。在更远的范围内，我们不排除有反物质存在，但因距离太远，γ光子信号太弱无法探测到是否有反物质存在的可能。
这就是我们目前的天文水平能给出的对反物质的解释和回答。面对这样的结果，人们出现了两种看法。一种看法认为宇宙中正、反物质是等量的，只是需要在更远的范围内寻找反物质星系存在的证据；另一种看法认为既定的事实证明，宇宙中没有大量的反物质，要从整个宇宙的发展史中寻找没有反物质的原因。但真相究竟如何，还需进一步的探索和研究。
P39-45

什么是宇宙？宇宙的来源是什么？宇宙是怎样发展的？每当问及这样的问题，有几个人能对答如流呢？我们对于宇宙的认知往往是一知半解。 《宇宙进化史》是一本面向社会大众的通俗宇宙史，适合8～80岁读者阅读。作者袁岳总结前人的探索资料，给出了有关宇宙进化的系统介绍。