完全宇宙指南：物理大師帶你在傢丈量地球、探索宇宙（78張全彩大圖詳解天文理論） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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原文作者： Brian Cox, Jeff Forshaw

圖書標籤:

• 天文學
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• 地球
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• 全彩圖解
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• 大眾科學

如何用相機和地圖估算地球的大小？如何用數位相機測量星星的距離？怎麼用一架天文望遠鏡就知道宇宙是不是還在膨脹？ 
◎78張全彩大圖清晰理解宇宙論，讓物理不再隻有白紙黑字
◎循序漸進講解、推演天文物理，從古典牛頓物理到尖端重力波研究完全收錄
◎首刷獨傢精裝銀色印刷版書衣，從封麵看見星空

若你和我一樣，深深著迷於我們的行星、太陽係、以及太陽係以外的偌大太空，考剋斯和福肖的這本書一定能帶給你不少靈感，令你有所啓發。
——巴茲．艾德林（前NASA太空人、第二位踏上月球的人）
 
瑞典皇傢理工學院天體粒子物理研究組博士後研究員 餘海峯 專文導讀
 
不必要用昂貴精密的科學儀器，隻要能觀察並主動對世界提問，在傢就能丈量地球、探索宇宙。搭配書中精采的大型彩圖，物理學傢考剋斯與福肖讓讀者在傢就能夠用簡單的工具和大量的思考探索無垠的星空。就算是高深的近代物理，靠著思想實驗，我們也能一窺其箇中奧妙。
 
本書後半帶到兩位作者的研究經驗與最尖端的天文物理發展，包括最新的宇宙起源理論與去年獲得諾貝爾物理學奬的LIGO重力波探測。作者一一爬梳所有物理大師的理論，用最簡單的方式講解，讓我們能跟著大師的腳步體會天文物理的發展與實踐。書末並提到近十年的物理進展，還有近代的科學傢們為瞭解開宇宙起源之謎所做的努力。

圖書簡介：星空下的沉思 《星空下的沉思》 是一本深入探索人類對宇宙認知演變曆程的著作。它不僅僅是一本關於天文學的科普讀物，更是一部關於科學思想史的漫遊指南，引導讀者從古老的星象崇拜，一步步走入現代天體物理學的宏偉殿堂。 本書的敘事視角獨特，不拘泥於枯燥的公式推導，而是聚焦於那些引領人類思想飛躍的關鍵人物和關鍵時刻。我們追溯亞裏士多德的宇宙模型如何統治瞭西方世界數韆年，再細緻描繪哥白尼、伽利略如何以其敏銳的觀察和堅定的信念，挑戰瞭根深蒂固的“地心說”。這種對知識和真理的勇敢探索，構成瞭本書的核心精神。 我們將詳細剖析牛頓的萬有引力定律如何將地球上的物理法則與天體的運行規律統一起來，揭示瞭宇宙運行的機械之美。隨後，書中將進入一個充滿革命性的時代——愛因斯坦的相對論。本書將以清晰、直觀的方式，闡釋狹義相對論中時間與空間的相對性，以及廣義相對論如何徹底重塑瞭我們對引力的理解，將引力描述為時空本身的彎麯。我們不會止步於理論的錶麵，而是會深入探討這些理論對宇宙學的深遠影響，例如對黑洞、引力波的預測與後續的觀測證實。 追溯恒星的誕生與生命的起源 本書的後半部分將目光投嚮更深遠的尺度：從微觀粒子到宏觀結構。我們探索恒星的生命周期——從星雲的塵埃聚積，到主序星的穩定燃燒，直至壯觀的超新星爆發及其殘骸（如中子星和黑洞）的形成。我們詳細解析瞭核聚變的過程，解釋瞭為什麼元素周期錶上的每一個元素，除瞭最早期的氫和氦外，都是在恒星內部鍛造而成，並在宇宙中播撒。這使得我們能理解一個深刻的哲學命題：我們皆是星塵。 隨後，我們將探討宇宙學的核心問題：宇宙的起源、結構與命運。本書將係統地介紹大爆炸理論的觀測證據，包括宇宙微波背景輻射（CMB）的發現及其重要性，以及哈勃對宇宙膨脹的觀測。我們還將麵對現代宇宙學中最令人睏惑的謎團——暗物質與暗能量。本書將梳理支持這些神秘成分存在的間接證據，並介紹目前主流的探測嘗試和理論模型，呈現齣科學前沿探索的艱辛與魅力。 塑造認知的工具與思想的演進 《星空下的沉思》同樣重視人類認知工具的進步。書中會專門章節討論望遠鏡技術的飛躍——從伽利略的第一架摺射望遠鏡，到現代巨型地麵望遠鏡和哈勃空間望遠鏡（HST）的工作原理。我們會描述如何利用電磁波譜的不同波段（射電、紅外、紫外、X射綫、伽馬射綫）來觀察宇宙中截然不同的現象，揭示齣人眼在廣袤宇宙麵前的局限性，以及科學儀器如何拓寬我們的感知邊界。 此外，本書緻力於展現科學的人文價值。宇宙學的發現如何影響瞭哲學、宗教和我們對自身在宇宙中位置的定位？當觀測結果與既有信念相悖時，科學傢社群內部經曆瞭怎樣的爭論、懷疑與最終的接受過程？我們探討瞭科學方法論的核心——可證僞性與經驗觀察的重要性，強調科學並非一成不變的真理集閤，而是一個不斷自我修正、不斷追求更精確描述的動態過程。 本書結構嚴謹，敘事流暢，旨在為對宇宙充滿好奇的讀者提供一個既富深度又引人入勝的閱讀體驗。它邀請讀者跳齣日常生活的瑣碎，站在宇宙的尺度上重新審視我們的存在，感受跨越數韆年的智慧積澱，並對未來可能齣現的科學突破抱持開放和期待的心態。閱讀《星空下的沉思》，就是進行一場深刻的自我對話，思考人類智慧的極限與無限的可能性。 目標讀者群體： 對天文學史、科學哲學、宇宙學基礎理論有濃厚興趣的普通讀者、大學生以及所有對人類認知邊界探索感興趣的人士。本書的文字力求精確而不晦澀，旨在構建一座連接專業知識與大眾理解的堅實橋梁。

作者簡介

考剋斯Brian Cox
獲頒大英帝國官佐勛章、英國皇傢學會會員，目前為曼徹斯特大學粒子物理學教授與皇傢學會科學傳播教授。考剋斯在BBC製播許多廣受好評的電視記錄片，包括近期的〈我們的宇宙〉（Human Universe）和〈大自然的力量〉（Forces of Nature）。

相關著作:《為什麼E=mc2？探索時空、質量之源與希格斯粒子》

福肖Jeff Forshaw
曼徹斯特大學理論物理學教授，專攻基本粒子物理。福肖曾於1999年獲頒英國物理學會的馬剋士威奬章，錶彰他在理論物理領域的傑齣貢獻。

相關著作:《為什麼E=mc2？探索時空、質量之源與希格斯粒子》

譯者簡介

黎湛平
兼職譯者。動物醫學相關科係畢業。譯有《錶觀遺傳大革命：現代生物學如何改寫我們認知的基因、遺傳與疾病》、《手術劇場：470幀重現19世紀外科革命及器械的醫療繪畫》、《大契機：21世紀綠能新經濟力》等。

第一章　　述說宇宙

從大霹靂開始，簡述宇宙的誕生。 

第二章　　宇宙萬物有多老？

從原子層次估算宇宙的年齡。 

第三章　　秤量地球

如何自己估算地球質量、卡文迪西的精采實驗。 

第四章　　遙測星辰

視差、造父變星與紅移——不同尺度下的距離測量。 

第五章　　愛因斯坦重力理論

愛因斯坦的「愉快念頭」——空間扭麯與不存在的重力。 

第六章　　大霹靂

宇宙還在膨脹嗎？ 

第七章　　秤量宇宙

整個宇宙有多重？宇宙最後會怎麼樣？ 

第八章　　大霹靂之前

所以，大霹靂之前到底發生瞭什麼事？ 

第九章　　我們的宇宙

總結我們宇宙的一切背景。

導讀——餘海峯 瑞典皇傢理工學院物理係博士 

　　科學知識是現代社會不可或缺的重要元素。擁有科學知識，人類能夠發展科技，建設文明。另一方麵，科學精神與科學知識同樣重要。然而「科學精神」究竟是什麼？在這短短的導讀裏，實在很難用文字完全描述「科學精神」而沒有遺漏。且讓我以科學精神的其中一項特質來說明：對知識應保持懷疑態度，並嘗試親自檢驗其正確與否。

　　科學傢十分鼓勵其他人檢驗自己的研究結果。科學研究必須經得起檢查驗證，方能進入知識殿堂。靠著曆代無數科學傢這種自我懷疑態度，我們纔能放心使用各種便利的科技。例如我們知道高樓大廈不會倒塌、飛機能夠平穩飛翔，因為我們對力學理論有信心；我們讓電腦替我們傳送訊息，因為我們對電磁學理論有信心；我們相信全球衛星定位係統提供的座標，因為我們對相對論有信心（由於地球質量扭麯時空，全球衛星定位係統必須使用廣義相對論方程修正牛頓重力理論的計算結果）。本書第一章就簡述瞭宇宙學之中已經有共識的一些重要結果，包括我們的宇宙由大霹靂到地球上齣現生命的這段期間所發生的事情。

　　且慢，為什麼一方麵說我們應該相信科學知識，另一方麵卻又要我們保持懷疑態度？這豈非自我矛盾？非也，而本書作者亦正正希望透過各個科學理論去說明這種「矛盾」事實上正是科學的本質。除瞭科學知識，本書亦提供瞭充足的資料和圖錶，帶領讀者一步一步思考。我們甚至可以親自動手去進行計算——當然，如果我們隻希望於週末或睡前多少吸收一些科學知識，跳過計算步驟也絕不影響我們理解各章節內容。即使我們最終會發現，自己的計算與科學傢告訴我們的結果吻閤一緻，多一份來自五湖四海讀者的檢驗，豈不也增加瞭這些科學知識的可信性麼？本書第二章就帶領讀者動手算齣各大陸闆塊、地球、月球、甚至太陽的年齡。利用不同研究範疇的科學傢所收集得來的數據，我們會驚訝地發現，我們在信封背麵進行的運算所得齣的數字，竟然能夠互相吻閤至何等程度。

　　科學普及的另一個麵嚮，是介紹科學傢的生平和研究。這樣做並不是要讀者盲目地崇拜權威，而是有些事情我們能夠從科學傢身上學習（事實上，我們總能夠從每個人身上學點事情，三人行必有我師），例如鍥而不捨追求真相的毅力。因此，科學傢的故事能夠教授科學知識，也能展現科學精神。第三章以枰量地球為主旨，引領讀者利用牛頓重力定律，算齣物理學最重要的數字之一「重力常數」；而第四章則帶讀者飛往宇宙，測量宇宙星辰的距離。我們會讀到幾位科學傢的故事，得知準確測量「重力常數」和恆星、星係距離的方法，也瞭解過去科學傢如何齣錯，往後又如何修正錯誤。

　　有時候，科普會帶給我們一種錯覺，好像從地球到宇宙萬事萬物，科學傢什麼也知道似的。其實，絕大部分的科學理論，都是建立在無數失敗的經驗之上。在第五章裏，讀者將深入瞭解史上最有名的科學傢愛因斯坦所發現的相對論，以及究竟這理論是如何違反常識，使牛頓重力定律「錯」瞭兩百多年而無人察覺？然後，愛因斯坦又為何瞭解到自己的「錯誤」，親手撤迴他那親愛的「宇宙常數」？

　　廣義相對論——使天纔如愛因斯坦也要花費十年時間專注思考纔能發現的時空重力理論，竟然能夠準確描述和預測宇宙的過去與未來，使愛因斯坦亦為之驚嘆：「宇宙最不能被理解之事，是其竟然可被理解。」透過科學，我們竟可看見從前人類尚未齣現之時，宇宙到底是如何演化的。讀者可以跟隨作者在第六章中利用哈勃定律算齣各星係的距離之餘，亦能夠發現：跟據我們簡單的計算，已足夠推論齣「宇宙可能誕生自大霹靂」。

　　經過一連串腦力激盪，作者在第七章講述測量宇宙總質量的方法。雖然本章所介紹的宇宙學理論早已超齣非宇宙學專業人士（包括筆者）能夠使用紙筆計算的範圍，而且數據也來自極其精密的大型天文學研究計劃，可是隻使用加減乘除，我們發現自己竟然也能簡單地檢驗這些結果。很多時候，專業的科學傢在進行復雜運算前，都會先做簡單的計算，這些「簡易版本的運算」往往能夠作為指引，讓我們瞭解實際結果應該是什麼模樣、準確的數字大概會是什麼數量級等等。讀者會再一次發現，信封背麵的答案與精密運算的結果竟然相去不遠。

　　而在第八章，我們會重新迴到大霹靂的題目之上，知道宇宙微波背景輻射數據竟與理想中的黑體幅射麯綫完美吻閤。即使在宇宙誕生、形狀、演化這些抽象的題目之上，數據依然是科學知識的來源，檢驗結果仍舊是科學精神的本質。最後，作者於第九章介紹各種引人入勝的前沿宇宙學理論和宇宙模型，包括那些性感的多重宇宙以及弦理論。這裏，作者展現瞭科學精神的另一個必要元素：科學突破，除瞭小心地求證以外，有時亦需要大膽地假設。

　　科學傢希望追求真相，寜可選擇「無知」，也不願錯信瞭不正確的資訊。老掉牙的格言「大膽假設，小心求證」聽得多，在這本書中我們竟可真正地體驗這種科學的本質。好瞭，如果各位已經準備好開始這敞追尋宇宙真相之旅，就讓我送上物理學傢理查．費曼（Richard Feynman）的話：「我可以跟懷疑、不確定、不知道共存。我覺得比起知道可能是錯的答案，不知道反而更加有趣。」

评分☆☆☆☆☆

**評價五** 這是一本真正能夠“點亮”你思想的書。作者的語言風格非常個性化，他能夠將嚴肅的科學知識，以一種輕鬆、幽默的方式呈現齣來，閱讀過程絲毫不覺得枯燥。我尤其欣賞他那種“化繁為簡”的能力，將那些原本令人望而生畏的物理理論，拆解成一個個通俗易懂的片段，然後層層遞進，直到讀者能夠豁然開朗。書中的“丈量地球”部分，讓我驚嘆於人類的智慧和求知欲，而“探索宇宙”的部分，更是將我的思緒帶入瞭無垠的星空，感受到瞭宇宙的宏偉與神秘。作者不僅是知識的傳授者，更像是一位導遊，帶領我們穿越科學的迷霧，去欣賞那些壯麗的風景。這本書讓我對物理學産生瞭前所未有的興趣，也讓我開始思考自己在宇宙中的位置。

评分☆☆☆☆☆

**評價二** 我得承認，在打開這本書之前，我對“天文理論”這個詞感到有點畏懼。總覺得那應該是科學傢們的專屬領域，普通人難以企及。然而，《完全宇宙指南》卻以一種極其友好的姿態，將宇宙的奧秘呈現在我麵前。作者的文字功底非常深厚，他能夠將那些龐大復雜的概念，比如黑洞的形成、宇宙的膨脹、星係的演化等等，用一種非常形象的比喻和清晰的邏輯來闡述。我尤其喜歡書中關於“探索宇宙”的部分，感覺自己就像乘坐著一艘想象中的飛船，穿梭於星辰大海之間，親眼目睹恒星的誕生與死亡，感受宇宙的浩瀚與神秘。那些看似遙不可及的理論，在作者的筆下變得觸手可及，甚至充滿瞭詩意。書中的每一個知識點都仿佛一顆閃亮的星星，點亮瞭我對宇宙的認知。閱讀的過程就像一場奇妙的旅行，讓我對自己的渺小與宇宙的偉大有瞭更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

**評價四** 讀完這本書，我感覺自己仿佛經曆瞭一次心靈的洗禮。作者以一種充滿人文關懷的筆觸，講述著科學的魅力，並將物理學與哲學思考巧妙地融閤在一起。他不僅僅在傳授知識，更在激發讀者的好奇心和探索欲。書中的每一個章節都充滿瞭作者對宇宙的敬畏和熱愛，這種情感能夠強烈地感染讀者，讓人不由自主地對未知産生強烈的渴望。我特彆喜歡書中對宇宙起源和演化的描述，作者用一種非常清晰且富有想象力的方式，勾勒齣瞭宇宙從無到有、從簡單到復雜的壯麗畫捲。那些關於時空、暗物質、暗能量的討論，雖然聽起來非常前沿，但在作者的引導下，我竟然也能窺見其冰山一角。這本書讓我明白，科學並非冷冰冰的數字和公式，它蘊含著人類對宇宙最深沉的探索和最美好的想象。

评分☆☆☆☆☆

**評價三** 這不僅僅是一本科普書，它更像是一位經驗豐富的朋友，帶著你漫步在科學的殿堂。作者的講解方式非常獨特，他善於將抽象的物理概念與日常生活中常見的現象聯係起來，讓學習過程充滿樂趣。比如，他用生活中的例子來解釋慣性定律，讓我一下子就明白瞭牛頓第一定律的含義。而對於那些更深奧的天體物理學理論，作者更是運用瞭大量的類比和生動的描述，使得復雜的公式和模型變得易於理解。我特彆欣賞書中對“在傢丈量地球”這一章節的深入剖析，作者不僅介紹瞭方法的原理，還詳細解釋瞭每一步操作的邏輯，仿佛邀請讀者親自參與到這場古老的科學實驗中。這種身臨其境的體驗感，是很多其他科普書難以比擬的。閱讀這本書，我感到知識的海洋不再是遙不可及的彼岸，而是觸手可及的風景。

评分☆☆☆☆☆

**評價一** 這本書絕對是我近期閱讀過的最令人驚嘆的科普讀物之一！作者以一種極其生動、親切的方式，將那些原本晦澀難懂的物理學概念，拆解成一個個引人入勝的故事。我之前一直覺得“物理”這個詞就意味著枯燥的公式和抽象的理論，但這本書徹底顛覆瞭我的認知。它不是那種乾巴巴的知識堆砌，而是充滿瞭作者對宇宙的熱情和好奇，這種熱情像感染力十足的病毒，讓你不知不覺地沉浸其中，想要跟隨作者一起去理解那些宏偉的自然法則。特彆是關於“丈量地球”的部分，作者居然能用如此簡潔明瞭的方式，解釋清楚古人是如何在沒有先進工具的情況下，就推算齣地球的周長，這讓我對人類的智慧和探索精神充滿瞭敬意。每一處講解都仿佛站在我身邊，耐心地引導我一步步理解，而不是高高在上地灌輸。書中穿插的那些引人深思的問題，更是激發瞭我內心深處的求知欲，讓我開始重新審視我們所生活的這個世界。