第一章
导言:人类是怎样了解自然的?
回顾了人类在历史上是如何尝试去了解自然的, 科学是怎样一步一步发展起来的。不但介绍了本书的内容,也介绍了本书的特色。
第二章
什么是宇宙?
宇宙是什么?宇宙从何而来?宇宙由什么构成?宇宙是恒久不变的吗?这些都是许多人很想知道的问题。本章尝试根据现代宇宙学最新的研究来提供一些回答。
第三章
物质是如何构成的?
我们知道物质由原子构成。但原子是那么小,我们如何知道它的结构?为了要了解原子的物理性质,科学家在20 世纪发展了一套新的理论,称为“量子物理”。这套量子理论是怎么样发展出来的呢?它是如何能解释原子结构和性质的?
第四章
现代粒子物理学的标准模型
现在已知原子是由更基本的亚原子粒子构成的。不过,人们发现有些组成原子的粒子(质子和中子)也并非是最基本的,它们本身又是由一些更基本的粒子构成的。事实上,宇宙中有数以百计的不同性质的粒子。有些粒子相信是用来组成物质的,而有些粒子却被认为是用来传递物质与物质之间的作用力的。目前的粒子物理学是如何解释这些粒子的来源和性质的?
第五章
神奇的量子世界
美国有一位著名的物理学家理查德?费曼曾经说过一句很有名的话:“我敢保证没有人真正了解量子力学。”他为什么这样说?量子力学真的那么神奇吗?在本章里,我们回顾为什么目前最牛的科学家对量子世界还有那样大的困惑。
第六章
如何解释物质的量子性质?
从物质波的观点看自然世界本章探讨如何尝试突破在量子理论里的传统思维。最新的研究显示,如果把粒子视为真空的激发波,那么量子世界里面一些神奇的地方就可以得到合理的解释。
第七章
从粒子世界到物质世界
—宇宙中的不同化学元素是如何产生的目前, 科学家认为宇宙起源于大爆炸。不过这个宇宙大爆炸理论只预言了最简单的原子(氢和氦)的产生。然而在现实世界里的许多物体,包括我们自己的身体,都是由多种不同的元素组成的。这些比氢重得多的化学元素是如何产生的呢?
第八章
我们在宇宙中的家园——地球
太阳系中只有地球适宜人类居住,是什么条件使地球有别于系内的其他行星?认识地球是一项综合应用与基础研究的庞大工作,我们在此为大家提供一个扼要的介绍。
第九章
总结篇:我们今天对自然的认识到了什么样的程度?还有哪些待解的难题?
对于从大到小不同尺度的自然世界,我们都已经有了不少的认识。但是对于极小尺度和极大尺度的世界,我们的认识却依然非常不足。目前许多的理论还带有不少推测的成分,其出发点往往是追求数学的美, 而非自然的真。在今天,科学家现在努力地去寻找验证这些理论的实验证据。在本章里,我们列出一些科学界现在十分关注的基本问题。
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