书名：宇宙的起源

定价：69.9元

出版社： 天津科学技术出版社

ISBN：9787557678647

版次：1

商品编码：12892394

品牌：湛庐文化（Cheers Publishing）

包装：平装

外文名称：The Origin of the Universe

开本：32开

用纸：轻型纸

页数：196

字数：106000

● 世界著名宇宙学家约翰·巴罗经典之作，被译成28种语言、风靡多个国家和地区，深受世界各地读者的喜爱与追捧！

● “科学大师书系”经典再现。中国科学院院士、复旦大学教授金力，科技创新研究者、清华大学教授陈劲，世界著名哲学家、《直觉泵和其他思考工具》作者丹尼尔·丹尼特重磅推荐！

● 湛庐文化出品。

● 回答现代宇宙学家必须面对的终极问题，用简明扼要的文字详述宇宙诞生的奥秘，一本人人读得懂的宇宙学科普著作。

● 所有你关心的宇宙学话题：宇宙大爆炸、时间的起点、宇宙的基本粒子、宇宙探测、新的宇宙研究视角、各类宇宙模型（宇宙的构成、静态宇宙模型、循环宇宙模型、恒稳态宇宙模型、膨胀宇宙模型）……都可以在本书中找到！

约翰·巴罗

● 英国宇宙学家，理论物理学家和数学家，同时也是一位科普作家和业余剧作家。

● 现任剑桥大学应用数学与理论物理系数学科学研究教授，擅长应用哲学的方法来阐述物理宇宙学。他写作的科普著作简单易懂、深入浅出，《宇宙的起源》等15部科普作品被翻译成了28种语言，深受世界各地读者的喜爱。

● 曾荣获洛克天文学奖和英国皇家格拉斯哥哲学学会开尔文奖章。

1 膨胀中的宇宙

2 设想中的多种宇宙模型

3 宇宙有起点吗

4 宇宙的暴胀和粒子物理学家

5 暴胀和COBE 卫星

6 时间——一段简短的历史

7 步入迷宫

8 全新维度

1 膨胀中的宇宙

“我必须对你表示感谢，” 夏洛克·福尔摩斯说道，“因为你让我对这个稍显有趣的案子产生了兴趣。”

——《巴斯克维尔的猎犬》

（The Hound of the Baskervilles）

宇宙是以何种方式、何种原因并从何时开始的？它到底有多大? 是什么形状？由何种物质构成？这些问题是任何一个拥有好奇心的孩子都可能会提出的，同时也是数十年来现代宇宙学家上下求索的。对于畅销书作家和记者而言，宇宙学的一个吸引人之处在于，该学科最前沿的许多问题都很容易表述；而其他前沿科学领域，比如量子电子学、DNA 测序、神经生理学或者数学，专家提出的问题很难用通俗易懂的语言传达给大众。

20 世纪早期，哲学家和天文学家尚未对“空间是绝对固定的”这一概念提出质疑。他们认为，在这个绝对固定的舞台上，恒星、行星和其他所有天体都只是沿着各自的轨道运转。但到了20 世纪20 年代，这种对宇宙的简单描述开始发生改变。首先是物理学家开始探索爱因斯坦的引力理论会带来什么结果，并获得相应的启发；其次是美国天文学家埃德温·哈勃通过对遥远星系中恒星光线颜色的观测，获得重大发现。

哈勃利用了波的一个简单性质：如果波源远离接收器，接收器收到的波的频率就会下降。如果你想观测这一性质，可以在一潭静止的水里上下摆动手指，看着波峰移动到水面的另一个点，然后将手指朝远离接收点的方向移动。相比于原先移动的那个点，此时接收器接收到的波的频率就会变低，而当你的手指靠近接收点时，接收到的波的频率就会增高。所有的波都具有这种性质。这一性质在声波中的体现就是火车鸣笛或者警笛的音调变化。光也是一种波，当光源远离观察者时，光波频率降低，这意味着被观察的可见光颜色会微微变红，这种现象被称为“红移”。当光源靠近观察者时，接收频率增高，可见光的颜色则变蓝，这种现象被称为“蓝移”。

哈勃发现，星系发出的光呈现出系统性的红移现象。通过测量红移的程度，他可以确定光源后退的速度。同样，通过比较同一类恒星（内在亮度相同的恒星）的视亮度，可以推断出它们与地球的相对距离。他发现，光源距离地球越远，远离的速度就越快。这一趋势被称为“哈勃定律”，该定律用数据来说明。

图1-2 展示了从遥远星系接收到的光信号的例子，与实验室中相同原子发出的光相比，这些来自遥远星系的原子在光谱上向红色方向移动。

哈勃发现的是膨胀的宇宙。在这之前，人们认为宇宙是一个恒常不变的舞台，行星和恒星在其中进行着可观察的固定运动，而哈勃发现宇宙是动态的、变化的。这是20 世纪科学界的最大发现，它证实了爱因斯坦广义相对论对宇宙的预言：它不可能是静止的。因为如果星系间不相互远离，彼此之间的引力会使它们聚集在一起。所以宇宙不可能是静止不动的。

如果宇宙正处于一种膨胀的状态，那么当我们倒转历史、回顾过去时，就应该能找到证据证明宇宙起源于一种体积更小、密度更大的状态——该状态的尺寸似乎为零。这个假设后来被称为“宇宙大爆炸”。

我们在宇宙研究方面的步伐迈得有点大。对于宇宙现阶段的膨胀现象，还有许多重要方面值得探究，因此，当下我们不应该一头扎进对宇宙过去的钻研之中。首先，我们要搞清楚到底宇宙中的什么东西在扩张。在电影《安妮·霍尔》中，伍迪·艾伦靠在沙发上表达他对宇宙膨胀的焦虑：“毫无疑问，宇宙膨胀意味着布鲁克林（纽约市的一个区）正在膨胀，你我在膨胀，所有人都在膨胀。”但值得庆幸的是，他的担忧是错的。我们没有膨胀，布鲁克林没有，地球没有，太阳系也没有。事实上，银河系也并未膨胀，甚至成千上万个星系聚集在一起被我们称为“星系团”的集合也没有膨胀。这些物质的集合在化学键力和引力的作用下紧密地结合在一起，它们的相互作用比宇宙膨胀的力更大。

只有当我们站在大规模的星系的尺度上时，才会发现宇宙的膨胀力超越了局部引力。例如，与我们相邻的仙女座星系正向银河系移动，因为仙女座星系和银河系之间的引力大于宇宙的膨胀力。星系群是宇宙膨胀的标尺，膨胀的并非星系本身。我们可以用一个简单的方式进行类比，比如位于正在膨胀的气球表面的尘埃。气球不断膨胀，表面的尘埃也会散开，但每个尘埃微粒本身并不会以同样的方式膨胀。尘埃的作用就是标记气球表面被拉伸的距离。同样，我们最好将宇宙的膨胀看作星系群之间空间的扩展。

我们可能会担心所有星系都在远离地球这一事实造成的后果。但星系远离的为什么是地球呢? 如果我们对科学史有一丁点儿了解，就必然知晓，哥白尼证明地球并非宇宙的中心。如果我们认为宇宙的一切都在离地球远去，实质是又把地球置于了无限宇宙的中心位置。但事实并非如此。膨胀的宇宙不像大爆炸一样在空间中存在某个起点。宇宙并非从某个固定的背景空间开始膨胀，宇宙包含了所有膨胀的空间。