彩圖科技百科全書第一卷宇宙

內容簡介

這是一部供廣大公眾閱讀的彩圖版科學技術百科全書，它試圖以當代科學的眼光，描繪一幅關於自然世界和人造器物世界的長卷畫面，讓廣大讀者一覽現代科學技術知識的總體概貌。本書為宇宙篇，從物質世界入手，深入淺出，描述了當代科學對物質世界的已有認識和相關技術成果，展示了人類科學技術發明的主要產物與歷程。

圖書目錄

前言
凡例
宇宙
時空
物質、能量和信息
1. 天體
宇宙大爆炸
星座
恆星
變星
白矮星
超新星
中子星
黑洞
雙星
星團、星協和星族
星際物質
星雲
星系
星系團
活動星系
類星體
銀河系
太陽系
太陽
太陽活動
行星與衛星
水星
金星
地球
月球
火星
木星
土星
天王星
海王星
冥王星
行星環
小行星
彗星
流星與隕星
2．原子核與粒子
放射性
宇宙線
原子核
強子
夸克
電子
光子
中微子
3．原子分子世界
原子
兀系
分子
手性分子
自由基
布朗運動
化學鍵
化學反應
催化劑
膠體
氫
稀有氣體
碳
氦
氧
磷
矽
金屬元素
稀土元素
鈾與超鈾元素
烴
脂環化合物
芳香化合物
聚合物
4．物態與物性
物態
電漿
巨觀量子現象
熱與溫度
晶體
液晶
非晶態物質
低維固體
超晶格
納米材料
表面與界面
晶體缺陷
導體和絕緣體
半導體
超導體
介電晶體
磁性材料
合金
陶瓷
流體
非牛頓流體
軟物質
吉
超聲
混沌
自組織現象
分形
5．電磁輻射
電磁波
無線電波
可見光
紅外線和紫外線
X射線
Y射線
雷射
同步輻射
6．探測世界的工具和方法
曆法
天文測量
天文望遠鏡
粒子加速器
粒子探測器
顯微鏡
譜學儀器
附錄
基本物理常量表
元素周期表
全天星圖
索引

文摘

書摘
該理論認為，宇宙起源於100多億年前的“大爆炸”，當時宇宙的溫度極高，物質密度也極大。隨著宇宙不斷膨脹，溫度和密度不斷下降，各種基本粒子逐漸形成。隨後，中子開始和質子結合成氘、氦等原子核，化學元素由此開始形成。隨著溫度繼續下降，各種恆星、星系和其他天體陸續形成。大爆炸宇宙論推測，目前宇宙中應該充斥著溫度僅為幾開的背景輻射。1965年宇宙微波背景輻射的發現證實了這一預言。
宇宙在將來是繼續膨脹，還是由膨脹轉為收縮，或是膨脹、收縮往復交替，取決於宇宙物質的平均密度。由於宇宙物質的平均密度尚難準確測定，故此問題迄今尚無定論。
宇宙觀念的演變
世界各古老文明對宇宙的結構各有不同的樸素猜測。例如，古代印度人想像圓盤狀的大地由幾頭大象馱著，大象則站在巨龜的背上；中國古代的蓋天說認為天似穹廬，籠罩在平坦的大地上。公元2世紀，古希臘天文學家托勒玫建立了在歐洲流傳1000多年的地心說。16世紀，波蘭天文學家哥白尼提出了日心說。1718年，恆星自行的發現動搖了恆星靜止不動的觀念。l8世紀後期，赫歇爾通過對恆星分布的統計研究，提出了太陽居中、輪廓參差的銀河繫結構圖。20世紀初葉，沙普利又證實太陽並非位於銀河系的中心。
18世紀中葉，康德等人提出，宇宙中存在著無數個類似於銀河系那樣的天體系統，雲霧狀的“星雲”很可能就是這樣的天體系統。此後經歷了一個半世紀的艱辛探索，l924年，哈勃最終證實此類天體系統——河外星系的存在。後來，人們進一步發現了星系團和更大尺度的結構，直至形成今天所知的整個宇宙圖景。
宇宙演化觀念的發展，主要體現在兩個方面：宇宙間各類天體的演化，以及宇宙作為一個整體的演化。天體演化觀念的形成，可以恆星為例說明。“恆星”一詞，含有固定不變的意思：在空間中的位置不變，自身的狀態也不變。隨著恆星自行的發現，空間位置不變便不復成立；隨著對變星的深入了解，恆星自身狀態變化也日趨明朗。現代恆星演化理論認為，星雲在自身引力作用下逐漸收縮為原恆星，當它繼續收縮到內部物質的密度、溫度和壓力足夠高時，就會啟動核反應，成為長期穩定地輻射出光和熱的主序星。核反應結束後，自身引力迫使恆星急劇收縮，其外層受衝擊波和反彈作用被拋射出去，核心部分則坍縮為非常緻密的白矮星、中子星或黑洞。太陽目前就處於主序星階段。
至於宇宙作為一個整體的演化，世界各古老民族雖有諸如“盤古開天闢地”(中國)、“梵天創造天地”(印度)等種種神話，但就科學認識而言，20世紀以前人們理解的宇宙都是局部運動、整體靜止不變的。現代宇宙學，特別是大爆炸宇宙論，已徹底扭轉了這種陳舊觀念。
中國古代早就存在宇宙無限的觀念，例如莊子所說：“宇之表無極，宙之表無窮。”從哲學上思考，人們無法具體回答，如果宇宙有限，那么在這有限的範圍之外是什麼，宇宙起源之前是什麼。就科學而言，可觀測宇宙總是有限的，大爆炸宇宙論依據的就是有限時空範圍的觀測事實和人們所知的自然規律。
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