最初三分钟

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内容简介:

这本科普读物为1979年诺贝尔物理奖得主,美国物理学家史蒂文·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。也是最早关于探讨宇宙起源的代表作品。

宇宙在最初0.01秒、1秒、1分钟或最初一年,是什么样子?早期宇宙在某时刻的温度、密度和化学成分如何?《最初三分钟》将揭秘宇宙爆炸的形态,详细描述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。

作者简介:

史蒂文·温伯格,1979年诺贝尔物理学奖获得者。美国理论物理学家,得克萨斯大学物理学和天文学教授。1954年毕业于康奈尔大学,后赴丹麦哥本哈根大学理论物理研究所当研究生,1957年获普林斯顿大学哲学博士学位。美国科学院院士。

1 导论:巨人和牛/ 001
2 宇宙的膨胀/ 011
3 宇宙微波辐射背景/ 053
4 炽热宇宙的配方/ 093
5 最初三分钟/ 119
6 历史的题外话/ 141
7 最初百分之一秒/ 155
8 尾声:未来前景/ 175
· · · · · · (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