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全部 27 章
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第一节本节是全书的开篇总览，勾勒了宇宙从大爆炸至今的演化史，并确立了本书的写作主旨。阅读第二节本节从地球的年龄谈起，提出一个可检验的设想：南美洲与非洲曾经连为一体，后来逐渐漂离，据此可估算大西洋的年纪。阅读第三节测定岩石年龄的难题在于不知其形成之初含多少放射性原子，等时线法可绕开这一点。阅读第四节本节讲述如何利用日震学和核聚变知识推算太阳年龄。科学家通过分析太阳的压力波震动得知其内部氦含量，太阳物质中4.2%是核聚变产生的氦，内核氦含量最高达27%……阅读第五节元素周期表按原子核内质子数排序，原子质量约为质子与中子质量之和，据此可推算中子数，如金原子含118个中子。阅读第六节本节从麦克测量地球半径出发，说明简单观察加思考可得出结论，并引出数量级估算这一快速估算方法：亚里士多德曾据埃及与北方所见星象差异推断地球半径不过几千千米。阅读第七节本节讲述如何测量地球质量和万有引力常量G。通过月球绕地的轨道数据，可算出地球的GM值。阅读第八节本节讲解如何用视差法测量地球到海王星的距离。视差原理与双眼测距相同：两个观测点（"双眼"）相距越远，目标物体相对背景的位移角越大，据此可算出距离。阅读第九节本节讲述天文学家如何一步步测量宇宙距离。1760年，纪尧姆·勒让蒂尔随国际团队赴印度观测金星凌日，因英法战争受阻，两次错过观测，滞留印度洋八年，回国后发现已被宣告死亡、妻子改嫁……阅读第十节用双筒望远镜能看到大熊座的M81和M82星系，距离我们1200万光年，这个数据来自造父变星。阅读第十一节本节先讲光谱分析：原子的发射线与吸收线如同指纹，可用来识别天体成分。阅读第十二节本节阐述爱因斯坦广义相对论的核心观点：万有引力并非真实存在的力，而是时空弯曲造成的表象。阅读第十三节本节探讨将爱因斯坦广义相对论应用于整个宇宙的问题。作者首先提出一个基于观测的猜想：在足够大的尺度上，宇宙中的物质是均匀且各向同性分布的（即哥白尼原理）。阅读第十四节本节介绍宇宙学最重要的方程——弗里德曼方程，它描述尺度因子a（宇宙尺度，现值为1）随时间的变化，即空间的扩张速度。阅读第十五节本节通过分析16个螺旋星系的红移与距离数据，验证了哈勃定律。阅读第十六节本节论证大爆炸宇宙学的两大观测证据：原始元素丰度与宇宙微波背景辐射。阅读第十七节本节讨论宇宙微波背景辐射（CMB）如何证明大爆炸理论，并由此引出对宇宙物质构成的“称重”。阅读第十八节观测表明宇宙物质总密度远超普通物质密度，说明存在大量不发光的物质，即暗物质。阅读第十九节赫罗图展示了恒星演化：大质量恒星燃烧快、颜色蓝，先离开主星序变成红巨星，最终坍缩为白矮星、中子星或黑洞；小质量恒星则长期留在主星序。阅读第二十节本节首先介绍普朗克卫星拍到的宇宙微波背景图，图中温度的微小起伏与等离子体密度波动直接相关。阅读第二十一节本节先区分标量场与向量场：温度场、希格斯场、暴胀场属于标量场，只需给每点标数字；电磁场等向量场还需方向信息。阅读第二十二节本节阐述暴胀理论如何产生宇宙结构的种子，并与观测数据对照。阅读第二十三节本节说明如何从普朗克卫星测得的宇宙微波背景温度波动图（图8.9）中提取信息。阅读第二十四节本节首先解释宇宙微波背景中波峰高度所含的信息：波峰随角度减小而降低，是因为等离子体中光子的碰撞使驻波被削平，其程度取决于光子在两次碰撞间行进的距离，因此波峰高度对带电粒子密度敏感……阅读第二十五节本节探讨多重宇宙如何解释我们宇宙的物理定律，并回应造物主论。阅读第二十六节这一节是全书正文各章的注释与附录。注释部分补充说明了造父变星分两类、2014年M82中1A类超新星用于测距、爱因斯坦引力方程中希腊下标的含义、星系光谱线宽幅所含信息……阅读第二十七节本节先解释了两个常量的量纲含义：引力常量G用于计算重力加速度，哈勃常量H表示每兆秒差距外的星系以68公里/秒的速度退行。阅读
