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内容简介:
在宇宙背景热辐射发现约10年之后，最初三分钟的理论已在大学里进行讲授，这是科学的进步。这本科普读物为1979年诺贝尔物理奖得主，美国物理学家和宇宙学家史蒂文．温伯格在1977年写的一本畅销书。此书被公认为科普读物的里程碑。作为一位知名的权威和专家，温伯格在书中向世人描绘了一幅完全令人信服的宇宙起源图，包括在大爆炸之后仅仅数秒或几分钟内出现的详细过程。
温伯格在《最初三分钟》的结尾处写道：“不管所有这些问题可能如何得到解决，也不论哪一个宇宙模型被证明为正确的，我们都不会从中得到什么慰藉。人类总是不可抗拒地认为，我们和宇宙有某种特殊的关系，认为人类的生命不应该是追溯到最初三分钟的一连串偶然事件的多少带有笑剧性质的产物，而是从宇宙的开始就以某种方式存在了。我写到这些话时，正好在从旧金山至波士顿的回家途中飞越俄明上空，大地在下面看起来柔软而舒适，浮云处处，公路纵横，夕阳西下，积雪泛红，很难理解这只不过是一个充满敌意的宇宙中的一小部分，更无法想象现在的宇宙是从一个难以言传的陌生的早期状态演化而来，而又面临着无限冰冷的，或者是炽热难耐的末日。宇宙愈可理解，也就愈索然无味。
作者简介:
史蒂芬温伯格1933年出生，1954年毕业于康奈尔大学，1979年因弱电统一理论与格拉肖和萨拉姆分享当年诺贝尔物理学奖。他是美国科学院院士、文学和科学院院士，英国皇家学会外籍会员，国家天文学会会员，美国哲学和科学史学会会员，美国中世纪学会会员。曾任美国军备控制和裁军机构顾问，美国防御分析研究所顾问等职。他的《广义相对论与引力论》《最初三分钟》《终极理论之梦》等书曾风行世界 。
目录
前言
第二版平装本前言
第一章 导论：巨人和牛
第二章 宇宙的膨胀
第三章 宇宙微波辐射背景
第四章 炽热宇宙的配方
第五章 最初三分钟
第六章 历史的题外话
第七章 最初百分之一秒
第八章 尾声：未来前景
图表：
表1.一些基本粒子的特性
表2.一些辐射类型的特性
词汇表
数学注释
后记：1977年后的宇宙学
· · · · · · (收起)
原文摘录:
我们看到，要在光子的碰撞中产生m质量的物质粒子，光子的特征能量就必须至少与静止粒子的能量mc^2相等。由于光子的特征能量是温度乘以玻尔兹曼常数，因此辐射的温度必须至少为静止能量mc^2除以玻尔兹曼常数。也就说，对每种类型的物质粒子来说，在这类粒子能够从辐射能量中创造出来之前，都有一个用静止能量mc^2除以玻尔兹曼常数确定的“阈值温度”，必须达到。
两个光子要在直接碰撞中产生一个电子和一个正电子，那每个光子的能量就必须大于一个电子或一个正电子质量中的“静止能量”mc^2。这一能量是51.1003万电子伏。为了找到使光子有相当大的机会获得这一能量的阈值温度，我们将这一能量除以玻尔兹曼常数(每开氏度0.00008617电子伏)，得出的阈值温度为60亿开氏度(6×10^9°K)。在任何更高的温度上，电子和正电子都会在光子的相互碰撞中自由地创造出来，因此它们的存在数量极大。
类似的观点适用于各种类型的粒子。对自然界中每种类型的粒子来说，都有一个相对应的“反粒子”，它们的质量和自旋完全相同，而电荷却相反，这是现代物理学的一个基本规则。唯一的例外是某些纯中性粒子，如光子本身，可以认为，它们自己就是自己的反粒子。粒子和反粒子的关系是互反的：正电子是电子的反粒子，而电子又是正电子的反粒子。给它们有足够的能量，在一对光子的碰撞中创造出任何类型的粒子-反粒子对都永远是可能的。 (查看原文)
沐沅步步
2014-03-21 13:16:45
—— 引自章节：丕绪之鸟
这的确是一个非凡的结论。为了了解它的意义，让我们想一想过去温度高于10万亿度(10^13°K)，即中子和光子的阈值温度的一个时期。当时，宇宙中有着大量的核粒子和反粒子，其数量与光子不相上下。但重子数是核粒子数和反粒子数之间的差。如果这一差数比光子数小10亿倍，从而也比核粒子总数小约10亿倍，那么核粒子数就会仅仅比反粒子数多10亿分之一。按照这一看法，当宇宙冷却到核粒子的阈值温度以下时，反粒子与相应的粒子全都湮灭了，残留下的是稍稍多出反粒子的那部分粒子，这部分粒子最终变成了我们所知道的世界。 (查看原文)
沐沅步步
2014-03-21 13:16:45
—— 引自章节：丕绪之鸟