《高等學校教材:現代宇宙學》介紹了宇宙學中一些最基本的知識、一些著名宇宙學家的創新思維和突出貢獻，以及自然科學的一些研究方法。其主要內容包括神秘的宇宙、漫話地心說、漫話日心說、經典力學的建立和牛頓經典宇宙學、時空觀的革命、膨脹的宇宙、宇宙大爆炸理論、恆星的演化及暗物質和暗能量之謎。《高等學校教材:現代宇宙學》還配備了多媒體課件、電子教案、題庫和視頻等教學資料，供授課教師使用。
基本介紹
- 書名：高等學校教材:現代宇宙學
- 出版社：清華大學出版社
- 頁數：223頁
- 開本：16
- 定價：39.00
- 作者：吳大江
- 出版日期：2013年2月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787302309321
- 品牌：清華大學出版社
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,文摘,編輯推薦,目錄,
基本介紹
內容簡介
《高等學校教材:現代宇宙學》可作為高等院校各專業學生的科學素養教育通識教材，也可以供有興趣的讀者參考使用。
作者簡介
吳大江，曾用名吳薦秋，1944年出生，漢族，江西省臨川縣人。1964年考入北京師範大學物理系；1969年畢業留校；1978年調入南昌大學；2007年受聘成為北京師範大學珠海分校物理學教授，並任校級督導組成員。從事大學教學和科研40多年，對物理學及天文學有深入研究，已經出版過9部著作。曾經創辦過多個企業，歷任董事長、總經理等職務。
圖書目錄
第一篇早期的宇宙學
第1章神秘的宇宙
1.1古代的宇宙說
1.1.1中國古代宇宙學
1.1.2古印度的宇宙學
1.1.3西方古代宇宙的各種學說
1.2從太陽繫到廣闊的恆星世界
1.3有限、無限和靜態宇宙引發的佯謬
1.3.1有限還是無限
1.3.2無限和靜態宇宙引發的佯謬
思考題和習題
第2章漫話地心說
2.工夜觀星空——天象奇觀
2.1.1觀察星空（科學認知過程）
2.1.2天象奇觀
2.2地理大發現
2.3托勒密的地球中心說
思考題和習題
第二篇 科學宇宙學的誕生——從哥白尼到牛頓
第3章漫話日心說
3.1近代天文學的奠基人哥白尼
3.2哥白尼的《天體運行論》
3.3克卜勒行星運動定律
3.3.1第谷的精密觀測
3.3.2克卜勒
3.3.3克卜勒行星運動定律
3.3.4克卜勒定律的意義
思考題和習題
第4章經典力學的建立和牛頓經典宇宙學
4.1伽利略和近代力學的誕生
4.1.1“近代科學之父”伽利略
4.1.2 自由落體定律
4.1.3慣性定律
4.1.4相對性原理
4.2偉大的科學家、經典物理學理論體系的創立者牛頓
4.2.1經典物理學理論體系的創立者
4.2.2經典物理學的“聖經”
4.2.3牛頓與蘋果落地的故事
4.2.4伏爾泰與思想啟蒙
4.3經典力學的建立
4.3.1牛頓運動定律
4.3.2萬有引力公式的建立
4.3.3理論預言的實踐檢驗——哈雷彗星的預言和海王星的發現
4.3.4這片空間會荒廢嗎
4.3.5走下神壇的牛頓
4.4牛頓經典宇宙學
思考題和習題
第三篇 時間簡史——從愛因斯坦、哈勃到霍金
第5章時空觀的革命
5.1 想像比知識重要——科學巨匠愛因斯坦
5.2愛因斯坦狹義相對論
5.2.1力學相對性原理
5.2.2狹義相對論基本原理
5.3愛因斯坦狹義相對論時空觀
5.3.1同時的相對性
5.3.2物體在運動方向上空間長度縮短——空間長度的相對性
5.3.3物體在運動方向上的時間膨脹（時鐘變慢，時間延緩）
5.3.4近代物理實驗的證明
5.3.5愛因斯坦狹義相對論質點動力學
5.3.6誰創建了狹義相對論
5.4愛因斯坦廣義相對論
5.4.1愛因斯坦廣義相對論的基本理論
5.4.2廣義相對論的檢驗
5.4.3引力波與引力透鏡
思考題和習題
第6章膨脹的宇宙
6.1天體距離的測定
6.1.1月球與地球的距離
6.1.2太陽與行星的距離
6.1.3恆星與地球的距離
6.2都卜勒效應
6.3星系天文學之父哈勃及哈勃定律
6.3.1天文學家埃德文·鮑威爾·哈勃
6.3.2發現宇宙膨脹、哈勃定律
6.4膨脹的宇宙
思考題和習題
第7章宇宙大爆炸理論
7.1現代宇宙學的誕生
7.2宇宙大爆炸理論
7.2.1宇宙之始
7.2.2宇宙學原理
7.2.3標準宇宙模型
7.2.4極早期宇宙
7.2.5大爆炸核合成過程
7.2.6大尺度結構的形成和演化
7.2.7宇宙的未來
7.3微波背景輻射
思考題和習題
第8章恆星的演化
8.1白矮星
8.2中子星
8.3宇宙奇觀
8.3.1宇宙空洞及宇宙長城
8.3.2類星體
8.3.3深層空間
8.4黑洞
8.4.1科學家的預言
8.4.2黑洞的各種假設
8.4.3黑洞的類型
8.5 白洞、蟲洞——時空隧道
8.6反物質星體和星系
思考題和習題
第9章暗物質和暗能量之謎
9.1暗物質存在的證據和迷惑
9.2暗物質、暗能量隨宇宙的變化而變化
9.2.1三種膨脹情況
9.2.2平坦性與物質密度的關係
9.2.3精確宇宙學
9.3反引力——暗能量之謎的一種新的猜想
思考題和習題
參考文獻
第1章神秘的宇宙
1.1古代的宇宙說
1.1.1中國古代宇宙學
1.1.2古印度的宇宙學
1.1.3西方古代宇宙的各種學說
1.2從太陽繫到廣闊的恆星世界
1.3有限、無限和靜態宇宙引發的佯謬
1.3.1有限還是無限
1.3.2無限和靜態宇宙引發的佯謬
思考題和習題
第2章漫話地心說
2.工夜觀星空——天象奇觀
2.1.1觀察星空（科學認知過程）
2.1.2天象奇觀
2.2地理大發現
2.3托勒密的地球中心說
思考題和習題
第二篇 科學宇宙學的誕生——從哥白尼到牛頓
第3章漫話日心說
3.1近代天文學的奠基人哥白尼
3.2哥白尼的《天體運行論》
3.3克卜勒行星運動定律
3.3.1第谷的精密觀測
3.3.2克卜勒
3.3.3克卜勒行星運動定律
3.3.4克卜勒定律的意義
思考題和習題
第4章經典力學的建立和牛頓經典宇宙學
4.1伽利略和近代力學的誕生
4.1.1“近代科學之父”伽利略
4.1.2 自由落體定律
4.1.3慣性定律
4.1.4相對性原理
4.2偉大的科學家、經典物理學理論體系的創立者牛頓
4.2.1經典物理學理論體系的創立者
4.2.2經典物理學的“聖經”
4.2.3牛頓與蘋果落地的故事
4.2.4伏爾泰與思想啟蒙
4.3經典力學的建立
4.3.1牛頓運動定律
4.3.2萬有引力公式的建立
4.3.3理論預言的實踐檢驗——哈雷彗星的預言和海王星的發現
4.3.4這片空間會荒廢嗎
4.3.5走下神壇的牛頓
4.4牛頓經典宇宙學
思考題和習題
第三篇 時間簡史——從愛因斯坦、哈勃到霍金
第5章時空觀的革命
5.1 想像比知識重要——科學巨匠愛因斯坦
5.2愛因斯坦狹義相對論
5.2.1力學相對性原理
5.2.2狹義相對論基本原理
5.3愛因斯坦狹義相對論時空觀
5.3.1同時的相對性
5.3.2物體在運動方向上空間長度縮短——空間長度的相對性
5.3.3物體在運動方向上的時間膨脹（時鐘變慢，時間延緩）
5.3.4近代物理實驗的證明
5.3.5愛因斯坦狹義相對論質點動力學
5.3.6誰創建了狹義相對論
5.4愛因斯坦廣義相對論
5.4.1愛因斯坦廣義相對論的基本理論
5.4.2廣義相對論的檢驗
5.4.3引力波與引力透鏡
思考題和習題
第6章膨脹的宇宙
6.1天體距離的測定
6.1.1月球與地球的距離
6.1.2太陽與行星的距離
6.1.3恆星與地球的距離
6.2都卜勒效應
6.3星系天文學之父哈勃及哈勃定律
6.3.1天文學家埃德文·鮑威爾·哈勃
6.3.2發現宇宙膨脹、哈勃定律
6.4膨脹的宇宙
思考題和習題
第7章宇宙大爆炸理論
7.1現代宇宙學的誕生
7.2宇宙大爆炸理論
7.2.1宇宙之始
7.2.2宇宙學原理
7.2.3標準宇宙模型
7.2.4極早期宇宙
7.2.5大爆炸核合成過程
7.2.6大尺度結構的形成和演化
7.2.7宇宙的未來
7.3微波背景輻射
思考題和習題
第8章恆星的演化
8.1白矮星
8.2中子星
8.3宇宙奇觀
8.3.1宇宙空洞及宇宙長城
8.3.2類星體
8.3.3深層空間
8.4黑洞
8.4.1科學家的預言
8.4.2黑洞的各種假設
8.4.3黑洞的類型
8.5 白洞、蟲洞——時空隧道
8.6反物質星體和星系
思考題和習題
第9章暗物質和暗能量之謎
9.1暗物質存在的證據和迷惑
9.2暗物質、暗能量隨宇宙的變化而變化
9.2.1三種膨脹情況
9.2.2平坦性與物質密度的關係
9.2.3精確宇宙學
9.3反引力——暗能量之謎的一種新的猜想
思考題和習題
參考文獻
文摘
著作權頁：
插圖：
資料：
中微子和反中微子之間以及它們和其他粒子之間的相互作用非常微弱，所以它們並沒有互相湮滅掉，以至於直到今天它們仍然存在。中微子的質量被認為是零，但1981年蘇聯和1998—1999年日本的科學研究顯示，中微子可能具有微小的質量。如果被證實的話，有助於我們間接地探測到它們。它們是“暗物質”的一種形式，具有足夠的引力去阻止宇宙的膨脹並使其坍縮。
宇宙繼續膨脹，溫度的降低使得粒子不再具有如此高的能量。它們開始結合。與此同時，大部分正反電子相互湮滅，並產生了更多的光子。質子和中子由於強相互作用力（核力）而結合。一個質子和一個中子組成氚核（重氫）；氚核再和一個質子和一個中子形成氦核。根據計算，大約有1/4的質子和中子轉變為氦核，以及少量更重元素，如鋰和鈹。其餘的中子衰變為質子，也就是氫核。幾個鐘頭之後氦和其他元素的產生停止下來。在這之後的100萬年左右，宇宙什麼也沒有發生，只是膨脹。
當溫度降低到了幾千度時，電子和原子核不能再抵抗彼此間相互的吸引力而結合成原子。由於宇宙存在著小範圍的不均勻，區域性的坍縮開始發生，其中一些區域在區域外物體引力的作用下開始緩慢旋轉。當坍縮的區域逐漸縮小，由於角動量的守恆，它自轉的速度就逐漸加快。當區域變得足夠小時，自轉的速度足以平衡引力的作用，像我們銀河系這樣的碟狀星系就誕生了。另外，一些區域由於沒有得到旋轉而形成橢圓形星系。這種星系的整體不發生旋轉，但它的個別部分穩定地繞著它的中心旋轉，因而也能平衡引力坍縮。由於星系中的星雲仍有不均勻性，它們被分割為更小的星雲，並進一步收縮而形成恆星。
恆星由於引力坍縮產生的高溫引發核聚變，聚變產生的能量又抵抗了繼續收縮的趨勢，恆星開始穩定地燃燒。質量越大的恆星燃燒得越快，因為它需要釋放更多的能量才能平衡自身更強的引力。它們甚至會在1億年這樣長的時間裡耗儘自己的燃料。恆星有時會發生被稱為“超新星”的巨大噴發，這種噴發令其他一切恆星都顯得黯淡無光。這時一些恆星在晚期產生的重元素就會被拋回到星系中，並成為下一代恆星的原料。我們的太陽就是第二或第三代恆星，它含有大約2%的這種重元素。還有少量的重元素聚集並形成了繞恆星公轉的行星，我們的地球也是其中之一。
7.2.2宇宙學原理
為了研究宇宙學，科學家建立了一個討論問題的前提——宇宙學原理，即假設宇宙在大時空尺度上是均勻的和各向同性的。其具體含義是：
（1）在宇宙學尺度上，空間任一點和任一點的任一方向，在物理上是不可分辨的，即密度、壓強、曲率、紅移都是各自完全相同的。但同一點的不同時刻，其各物理量卻可以不同，所以宇宙學原理允許宇宙演化的存在。
插圖：
資料：
中微子和反中微子之間以及它們和其他粒子之間的相互作用非常微弱，所以它們並沒有互相湮滅掉，以至於直到今天它們仍然存在。中微子的質量被認為是零，但1981年蘇聯和1998—1999年日本的科學研究顯示，中微子可能具有微小的質量。如果被證實的話，有助於我們間接地探測到它們。它們是“暗物質”的一種形式，具有足夠的引力去阻止宇宙的膨脹並使其坍縮。
宇宙繼續膨脹，溫度的降低使得粒子不再具有如此高的能量。它們開始結合。與此同時，大部分正反電子相互湮滅，並產生了更多的光子。質子和中子由於強相互作用力（核力）而結合。一個質子和一個中子組成氚核（重氫）；氚核再和一個質子和一個中子形成氦核。根據計算，大約有1/4的質子和中子轉變為氦核，以及少量更重元素，如鋰和鈹。其餘的中子衰變為質子，也就是氫核。幾個鐘頭之後氦和其他元素的產生停止下來。在這之後的100萬年左右，宇宙什麼也沒有發生，只是膨脹。
當溫度降低到了幾千度時，電子和原子核不能再抵抗彼此間相互的吸引力而結合成原子。由於宇宙存在著小範圍的不均勻，區域性的坍縮開始發生，其中一些區域在區域外物體引力的作用下開始緩慢旋轉。當坍縮的區域逐漸縮小，由於角動量的守恆，它自轉的速度就逐漸加快。當區域變得足夠小時，自轉的速度足以平衡引力的作用，像我們銀河系這樣的碟狀星系就誕生了。另外，一些區域由於沒有得到旋轉而形成橢圓形星系。這種星系的整體不發生旋轉，但它的個別部分穩定地繞著它的中心旋轉，因而也能平衡引力坍縮。由於星系中的星雲仍有不均勻性，它們被分割為更小的星雲，並進一步收縮而形成恆星。
恆星由於引力坍縮產生的高溫引發核聚變，聚變產生的能量又抵抗了繼續收縮的趨勢，恆星開始穩定地燃燒。質量越大的恆星燃燒得越快，因為它需要釋放更多的能量才能平衡自身更強的引力。它們甚至會在1億年這樣長的時間裡耗儘自己的燃料。恆星有時會發生被稱為“超新星”的巨大噴發，這種噴發令其他一切恆星都顯得黯淡無光。這時一些恆星在晚期產生的重元素就會被拋回到星系中，並成為下一代恆星的原料。我們的太陽就是第二或第三代恆星，它含有大約2%的這種重元素。還有少量的重元素聚集並形成了繞恆星公轉的行星，我們的地球也是其中之一。
7.2.2宇宙學原理
為了研究宇宙學，科學家建立了一個討論問題的前提——宇宙學原理，即假設宇宙在大時空尺度上是均勻的和各向同性的。其具體含義是：
（1）在宇宙學尺度上，空間任一點和任一點的任一方向，在物理上是不可分辨的，即密度、壓強、曲率、紅移都是各自完全相同的。但同一點的不同時刻，其各物理量卻可以不同，所以宇宙學原理允許宇宙演化的存在。
編輯推薦
《高等學校教材:現代宇宙學》可作為高等院校各專業學生的科學素養教育通識教材，也可以供有興趣的讀者參考使用。
目錄
第一篇早期的宇宙學
第1章神秘的宇宙
1.1古代的宇宙說
1.1.1中國古代宇宙學
1.1.2古印度的宇宙學
1.1.3西方古代宇宙的各種學說
1.2從太陽繫到廣闊的恆星世界
1.3有限、無限和靜態宇宙引發的佯謬
1.3.1有限還是無限
1.3.2無限和靜態宇宙引發的佯謬
思考題和習題
第2章漫話地心說
2.工夜觀星空——天象奇觀
2.1.1觀察星空（科學認知過程）
2.1.2天象奇觀
2.2地理大發現
2.3托勒密的地球中心說
思考題和習題
第二篇 科學宇宙學的誕生——從哥白尼到牛頓
第3章漫話日心說
3.1近代天文學的奠基人哥白尼
3.2哥白尼的《天體運行論》
3.3克卜勒行星運動定律
3.3.1第谷的精密觀測
3.3.2克卜勒
3.3.3克卜勒行星運動定律
3.3.4克卜勒定律的意義
思考題和習題
第4章經典力學的建立和牛頓經典宇宙學
4.1伽利略和近代力學的誕生
4.1.1“近代科學之父”伽利略
4.1.2 自由落體定律
4.1.3慣性定律
4.1.4相對性原理
4.2偉大的科學家、經典物理學理論體系的創立者牛頓
4.2.1經典物理學理論體系的創立者
4.2.2經典物理學的“聖經”
4.2.3牛頓與蘋果落地的故事
4.2.4伏爾泰與思想啟蒙
4.3經典力學的建立
4.3.1牛頓運動定律
4.3.2萬有引力公式的建立
4.3.3理論預言的實踐檢驗——哈雷彗星的預言和海王星的發現
4.3.4這片空間會荒廢嗎
4.3.5走下神壇的牛頓
4.4牛頓經典宇宙學
思考題和習題
第三篇 時間簡史——從愛因斯坦、哈勃到霍金
第5章時空觀的革命
5.1 想像比知識重要——科學巨匠愛因斯坦
5.2愛因斯坦狹義相對論
5.2.1力學相對性原理
5.2.2狹義相對論基本原理
5.3愛因斯坦狹義相對論時空觀
5.3.1同時的相對性
5.3.2物體在運動方向上空間長度縮短——空間長度的相對性
5.3.3物體在運動方向上的時間膨脹（時鐘變慢，時間延緩）
5.3.4近代物理實驗的證明
5.3.5愛因斯坦狹義相對論質點動力學
5.3.6誰創建了狹義相對論
5.4愛因斯坦廣義相對論
5.4.1愛因斯坦廣義相對論的基本理論
5.4.2廣義相對論的檢驗
5.4.3引力波與引力透鏡
思考題和習題
第6章膨脹的宇宙
6.1天體距離的測定
6.1.1月球與地球的距離
6.1.2太陽與行星的距離
6.1.3恆星與地球的距離
6.2都卜勒效應
6.3星系天文學之父哈勃及哈勃定律
6.3.1天文學家埃德文·鮑威爾·哈勃
6.3.2發現宇宙膨脹、哈勃定律
6.4膨脹的宇宙
思考題和習題
第7章宇宙大爆炸理論
7.1現代宇宙學的誕生
7.2宇宙大爆炸理論
7.2.1宇宙之始
7.2.2宇宙學原理
7.2.3標準宇宙模型
7.2.4極早期宇宙
7.2.5大爆炸核合成過程
7.2.6大尺度結構的形成和演化
7.2.7宇宙的未來
7.3微波背景輻射
思考題和習題
第8章恆星的演化
8.1白矮星
8.2中子星
8.3宇宙奇觀
8.3.1宇宙空洞及宇宙長城
8.3.2類星體
8.3.3深層空間
8.4黑洞
8.4.1科學家的預言
8.4.2黑洞的各種假設
8.4.3黑洞的類型
8.5 白洞、蟲洞——時空隧道
8.6反物質星體和星系
思考題和習題
第9章暗物質和暗能量之謎
9.1暗物質存在的證據和迷惑
9.2暗物質、暗能量隨宇宙的變化而變化
9.2.1三種膨脹情況
9.2.2平坦性與物質密度的關係
9.2.3精確宇宙學
9.3反引力——暗能量之謎的一種新的猜想
思考題和習題
參考文獻
第1章神秘的宇宙
1.1古代的宇宙說
1.1.1中國古代宇宙學
1.1.2古印度的宇宙學
1.1.3西方古代宇宙的各種學說
1.2從太陽繫到廣闊的恆星世界
1.3有限、無限和靜態宇宙引發的佯謬
1.3.1有限還是無限
1.3.2無限和靜態宇宙引發的佯謬
思考題和習題
第2章漫話地心說
2.工夜觀星空——天象奇觀
2.1.1觀察星空（科學認知過程）
2.1.2天象奇觀
2.2地理大發現
2.3托勒密的地球中心說
思考題和習題
第二篇 科學宇宙學的誕生——從哥白尼到牛頓
第3章漫話日心說
3.1近代天文學的奠基人哥白尼
3.2哥白尼的《天體運行論》
3.3克卜勒行星運動定律
3.3.1第谷的精密觀測
3.3.2克卜勒
3.3.3克卜勒行星運動定律
3.3.4克卜勒定律的意義
思考題和習題
第4章經典力學的建立和牛頓經典宇宙學
4.1伽利略和近代力學的誕生
4.1.1“近代科學之父”伽利略
4.1.2 自由落體定律
4.1.3慣性定律
4.1.4相對性原理
4.2偉大的科學家、經典物理學理論體系的創立者牛頓
4.2.1經典物理學理論體系的創立者
4.2.2經典物理學的“聖經”
4.2.3牛頓與蘋果落地的故事
4.2.4伏爾泰與思想啟蒙
4.3經典力學的建立
4.3.1牛頓運動定律
4.3.2萬有引力公式的建立
4.3.3理論預言的實踐檢驗——哈雷彗星的預言和海王星的發現
4.3.4這片空間會荒廢嗎
4.3.5走下神壇的牛頓
4.4牛頓經典宇宙學
思考題和習題
第三篇 時間簡史——從愛因斯坦、哈勃到霍金
第5章時空觀的革命
5.1 想像比知識重要——科學巨匠愛因斯坦
5.2愛因斯坦狹義相對論
5.2.1力學相對性原理
5.2.2狹義相對論基本原理
5.3愛因斯坦狹義相對論時空觀
5.3.1同時的相對性
5.3.2物體在運動方向上空間長度縮短——空間長度的相對性
5.3.3物體在運動方向上的時間膨脹（時鐘變慢，時間延緩）
5.3.4近代物理實驗的證明
5.3.5愛因斯坦狹義相對論質點動力學
5.3.6誰創建了狹義相對論
5.4愛因斯坦廣義相對論
5.4.1愛因斯坦廣義相對論的基本理論
5.4.2廣義相對論的檢驗
5.4.3引力波與引力透鏡
思考題和習題
第6章膨脹的宇宙
6.1天體距離的測定
6.1.1月球與地球的距離
6.1.2太陽與行星的距離
6.1.3恆星與地球的距離
6.2都卜勒效應
6.3星系天文學之父哈勃及哈勃定律
6.3.1天文學家埃德文·鮑威爾·哈勃
6.3.2發現宇宙膨脹、哈勃定律
6.4膨脹的宇宙
思考題和習題
第7章宇宙大爆炸理論
7.1現代宇宙學的誕生
7.2宇宙大爆炸理論
7.2.1宇宙之始
7.2.2宇宙學原理
7.2.3標準宇宙模型
7.2.4極早期宇宙
7.2.5大爆炸核合成過程
7.2.6大尺度結構的形成和演化
7.2.7宇宙的未來
7.3微波背景輻射
思考題和習題
第8章恆星的演化
8.1白矮星
8.2中子星
8.3宇宙奇觀
8.3.1宇宙空洞及宇宙長城
8.3.2類星體
8.3.3深層空間
8.4黑洞
8.4.1科學家的預言
8.4.2黑洞的各種假設
8.4.3黑洞的類型
8.5 白洞、蟲洞——時空隧道
8.6反物質星體和星系
思考題和習題
第9章暗物質和暗能量之謎
9.1暗物質存在的證據和迷惑
9.2暗物質、暗能量隨宇宙的變化而變化
9.2.1三種膨脹情況
9.2.2平坦性與物質密度的關係
9.2.3精確宇宙學
9.3反引力——暗能量之謎的一種新的猜想
思考題和習題
參考文獻
