浩瀚穹宇，无边星海，深藏几多奥秘？

一次大爆炸，就诞生了宇宙万物？反物质、暗物质、暗能量……还有多少未解之谜闯入了人类的视野？质子、中子、夸克、宇宙弦……宇宙中最小的微观粒子究竟是什么？

自然·经济·历史宗教·思想等等。荟萃基础学科、传统经典与潮流新知，现代生活必读藏书。一页文字加一页图解，图文互动，生动解读。

在茫茫宇宙之中，我们赖以生存的地球中是微不足道的一颗小小天体。渺小的人类一开始就对广袤的宇宙产生了浓厚的兴趣，逐渐描绘出宇宙过去、现在和未来的图景。本书将为您介绍历史上不同时期出现的各种宇宙观，并着重对以宇宙膨胀为基础的大爆炸理论予以阐述，为读者勾画出一幅关于宇宙起源、发展和终结的速写。

本书运用现代编辑手法，尽量将艰涩难懂的术语解释得简洁明了，在不失信息量的同时，坚持简便易读的行文风格。同时，以插图、图解的方式，使相关的知识更加直接明朗地呈现到读者面前，给您以轻松愉快的阅读体验。

编者序：浩瀚的宇宙，无尽的未知

本书阅读导航

第1章 什么是宇宙

 1.与生产生活休戚相关：人类开始关注宇宙

 2.种种宇宙模型的出现：古希腊的宇宙观

 3.地球是静止的宇宙中心：16世纪前欧洲的地心说

 4.以太阳为中心的宇宙模型：哥白尼的日心说

 5.地动说被证实：行星运动三大定律

 6.地球是转动的：伽利略的发现

 7.宇宙没有中心：布鲁诺的悲剧

 8.地球的能量源是太阳：我们居住在太阳系

 9.离太阳最近的恒星：半人马座的a星c

 10.宇宙的度量单位：光年

 11.探索更深远处的宇宙星系：伽利略和牛顿的望远镜

 12.望远镜犹如时间机器：我们看到的是宇宙的过去

 13.美丽而神秘的天河：无数恒星的集合

 14.一个巨大的铁饼：银河系的形状和大小

 15.为数众多的旋涡星系：美丽的猎犬座M51

 16.仙女座星云在银河系中吗：关于仙女座大星系的争论

 17.使用亮度变化的恒星：测量天体的距离

 18.仙女座星云在银河系之外：哈勃的发现

 19.宇宙广阔无垠：到仙女座星系的距离

 20.旋涡星系、椭圆星系和不规则星系：星系的形状

 21.错综复杂的星系世界：星系的大小和间距

 22.星系聚集成群：星系团和超星系团

 23.宇宙空洞的发现：难解的宇宙之谜

 24.从照片到CCD：天文学的技术革新

 25.向宇宙的尽头探索：宇宙学的发展

 26.巧合还是神奇：金字塔的奥秘

第2章 宇宙在膨胀

 1.世纪大发现：宇宙在膨胀

 2.最初的观测：斯莱弗的发现

 3.光谱分析的应用：光的波长和颜色

 4.远去的声音会变低：多普勒效应

 5.星系在远离的证明：红移和退行速度

 6.天文学的超级巨星：埃德温·哈勃

 7.越远的星系远离速度越快：哈勃定律

 8.为了观测更远的星系：变大的望远镜

 9.宇宙没有边界：无边的宇宙

 10.宇宙没有中心：我们不在宇宙的中心

 11.不断地加速：空间是怎样膨胀的

 12.所有的星系重叠在一起：最初的宇宙很小

 13.宇宙的起源：爆炸性的宇宙

 14.地球比宇宙更古老：宇宙的年龄

 15.哈勃的错误：两种造父变星

 16.以光速远离的星系：人类看不到的宇宙

 17.宇宙会永远膨胀吗：宇宙的未来

 18.热寂还是大坍塌：宇宙的终结

 19.“空荡荡”的宇宙：宇宙的物质

 20.支配宇宙的力量：神秘的暗物质和暗能量

 21.暗物质发现的经过：扎维奇的发现

第3章 大爆炸理论和宇宙进化

 1.从大爆炸到现在：宇宙的历史

 2.宇宙膨胀和光的波长：拉长的光波

 3.物质构成的基本单位：原子核和电子

 4.原子核的构成：质子和中子

 5.制造原子核的能量：汤川秀树的发现

 6.热宇宙的物质形态：没有结构的宇宙

 7.热平衡下的均匀温度：宇宙开始的状态

 8.元素是什么时候生成的：伽莫夫的困扰

 9.大爆炸的闪现：氢弹实验和伽莫夫

 10.从一到无穷大：宇宙开始的3分钟

 11.与大爆炸相对立的理论：稳恒态宇宙模型

 12.大爆炸理论的先驱：弗里德曼和勒梅特

 13.电话公司发现的电波噪音：大爆炸理论的证据

 14.空中交织着各种电磁波：光波的伙伴

 15.电波的温度：热辐射

 16.电波杂音带来的诺贝尔奖：关于宇宙背景辐射的两次获奖

 17.失之交臂的诺贝尔奖：宇宙背景辐射研究的先驱

 18.充满整个宇宙的电磁辐射：宇宙微波背景辐射

 19.原子的形成使宇宙透明化：宇宙放晴

 20.宇宙开始的波动：COBE的发现

 21.由微小的波动引发的：星系的形成

 22.暗物质的重要作用：星系由暗物质的波动产生

 23.最初形成的天体有多大：最初天体的大小之争

 24.最远的天体类星体：类星体的能量之谜

 25.连光也逃不出来的地方：神秘的黑洞

 26.类星体的能量之源：活动星系核模型

 27.类星体的探索：恒星诞生于类星体

 28.大爆炸之父：伽莫夫的生涯

第4章 宇宙的开始和未来

 1.更细微的宇宙开端：质子和中子是否也会瓦解

 2.比质子和中子更小的粒子：物质由夸克构成

 3.宇宙间的隐者：中微子

 4.大爆炸中创生的：反物质在哪里

 5.大爆炸无法解开的谜团：热大爆炸理论的缺陷

 6.反物质哪里去了：磁单极概念的引入

 7.大爆炸的又一谜团：磁单极疑难

 8.宇宙的势力范围：视界疑难

 9.解决诸多疑难：暴胀理论的提出

 10.什么是暴胀：暴胀是加速膨胀

 11.引起暴胀的原因：与引力相反的作用力

 12.恒星、星系的生成：量子波动引起密度波动

 13.探寻暴胀的直接证据：重力波背景辐射

 14.对奇点理论的考问：量子波动的世界

 15.创造宇宙的时间：普朗克时间

 16.取代粒子的最小存在：超弦理论

 17.十维、十一维的时空：膜宇宙论

 18.大爆炸以前宇宙就存在：两种流行的模型

 19.未来的宇宙图景：宇宙加速膨胀

 20.地球的未来：彗星向地球倾注而来

 21.太阳的未来：最后变成白矮星

 22.星系的未来：恒星从星系中蒸发

 23.星系的继续演变：巨大的黑洞

附录

古代美索不达米亚发达的天文学

人类对宇宙的认识，随着人类活动范围的不断扩大而逐渐放大。受到自身居住环境的局限，人类最早的宇宙观也局限于地球之上，把高山大海当做宇宙的尽头。古代美索不达米亚人就认为，高山围起了大地，天空悬在高山之上。每天太阳横穿过天空，然后潜入地下隧道，到第二天再一次从东方升起。

但这并不意味着古代人对于宇宙的认识是一味落后无知的，相反地，古代美索不达米亚人拥有着极为发达的天文学。他们已经把行星和恒星区别开来，并对行星的运行取得了相当精确的数据。他们记载下来的行星会合周期相对误差都在1％以下。

另外，古代两河流域的人已经知道了黄道，并把黄道带划分为十二星座，每个星座都按神话中的神或动物命名。这套符号一直沿用至今，也就是所谓的黄道十二宫。

古埃及的天文学

在古埃及，人们很早就意识到了季节的变换，并有专门的人负责对天象的观测。古埃及人不仅早已掌握了预报日食和月食的方法，还根据星座的运行制定了历法。

古埃及人发现，每当天狼星于日出前升起在东方地平线上，即所谓的“偕日升”，之后再过两个月，尼罗河就会泛滥。尼罗河水的这种周期性泛滥，使古埃及人产生了“季节”的概念。他们把天狼星在日出前升起的时刻定为一年的开始。开始的四个月正是尼罗河水泛滥之时，叫做泛滥季。之后的四个月定为恢复期，最后四个月定为旱期，也是农作物收获期。经过长期的观测，公元前4000多年，古埃及人把一年定为365日。这就是现今阳历的来源。

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人类对于宇宙的探索历经几千年，一代又一代学者都在试图构筑一个完整的宇宙图景。从人类文明诞生至今，地球人类对于宇宙这个广袤的生存环境的探索也是从懵懂无知开始，逐步形成了今天的宇宙论体系。

就像本书中讲述的那样，宇宙发展到某一阶段变得透明，这个时候宇宙“放晴”。而人类也是拨开了层层迷雾，才对宇宙有了渐趋明朗的认识。时间到了今天，人类对于宇宙的探索已经历了几次飞跃。我们策划、编辑的这本《完全图解果壳宇宙》，综合了到目前为止天文学家们对于宇宙的观测和研究成果，希望通过简单易懂的阐述方法，为读者描绘一幅关于宇宙的过去、现在和未来的宏阔蓝图。

我们希望通过本书，给读者讲述两段历史。第一段是人类对于宇宙的探索史，这包括人们能够探索的宇宙范围的扩展，人们描绘的宇宙模型的变化，以及人们探索宇宙的工具的变革等。第二段是宇宙的历史，这包括对于宇宙的起源和形成过程的讨论，宇宙的结构和存在方式的思考，以及对宇宙的未来的展望。

在人类文明早期，古代人就已经开始了对“天”的思索。虽然他们的宇宙观还是最朴素、最原始的，但其中却闪烁着令现代人不得不折服的智慧。古希腊的哲学家们在几千年前就创立了朴素的宇宙模型，到16世纪，亚里士多德的地心说被哥白尼彻底推翻，日心说建立起来。之后，望远镜发明并被用于天文观测之中，人类的视野也大为扩展。

20世纪20年代，哈勃观测到了星系的红移现象，证实了河外星系的存在，并得出宇宙膨胀的结论。受此鼓励，宇宙学蓬勃地发展起来。许多宇宙模型先后出现。其中，哈勃的发现更是对之前就提出的大爆炸模型予以了强有力的支持。随着宇宙微波背景辐射的观测、宇宙氦丰度的研究，大爆炸逐渐为人们所熟知和认可。

现在，随着更先进的宇宙探测器不断地被送上太空，大爆炸理论也得到了发展。如今我们可以根据大爆炸理论，追溯宇宙100多亿年的历史，想象宇宙的未来图景。宇宙诞生于没有时间和空间的“奇点”，经历了各种微小粒子的混乱运动的时期形成了原子，然后逐渐形成了恒星和星系。而在很多亿年之后，宇宙可能有开放和闭合两种结局。

当然，对于还存在许多未解之谜的宇宙，任何模型都不可能完美无缺。大爆炸理论同样受到一些科学家的质疑，而另外一些宇宙模型也被提了出来。本书也对包括静恒态宇宙模型、超弦理论、膜宇宙论、火宇宙模型等在内的其他模型做了介绍。

同时，随着观测技术的进步，一个个谜团被解开，又有一个个新的谜团被发现，黑洞、暗物质、暗能量、类星体等，对于我们来说，还是神秘的未知存在。或许在未来的某一天，随着这些谜团的解开，我们就可以把浩瀚宇宙的姿态，像现在画一个星座那样，使其轻松地跃然纸上。

本书运用了现代的编辑手法，在叙述过程中，尽量将艰涩难懂的术语解释得简洁明了，在不失丰富的信息量的同时，坚持简便易读的行文风格。同时，以插图、图解的方式，使相关的知识直接明朗地呈现到读者面前。我们希望读者能通过本书获得宇宙论的知识，并在阅读过程中得到乐趣。

编 者

2008年5月