自序

第 1章　什么是宇宙　001

1.1　古人的宇宙觀　003

1.2　宇宙的物質層次　006

1.2.1　物質的微觀結構與基本粒子　007

1.2.2　太陽系　014

1.2.3　星系、星系團和超星系團　019

1.2.4　宇宙的物質分布　022

1.3　宇宙是穩恒不變的嗎　026

第 2章　宇宙的“信使”　031

2.1　*早的“信使”——光　032

2.1.1　電磁相互作用與電磁波　032

2.1.2　不同頻率的光　033

2.1.3　光學望遠鏡　037

2.1.4　射電望遠鏡　040

2.1.5　X射線望遠鏡和伽馬射線望遠鏡　042

2.2　帶電的“信使”——宇宙線　044

2.3　“幽靈信使”——中微子　049

2.4　新世紀的“郵差”——引力波　052

2.4.1　萬有引力和廣義相對論　052

2.4.2　引力波的發現與應用　056

2.5　多信使天文學　059

第3　章 “失蹤”的物質　062

3.1　光學方法及其局限性　064

3.2　力學方法與“失蹤”的物質　066

3.2.1　旋轉曲線法　066

3.2.2　引力透鏡法　069

3.3　關于暗物質，我們知道些什么　071

3.3.1　暗物質的粒子屬性　071

3.3.2　宇宙中暗物質的分布　074

3.4　暗物質探測　076

3.4.1　直接探測　077

3.4.2　間接探測　079

3.4.3　對撞機探測　081

3.5　悟空的“火眼金睛”　083

3.6　追捕“嶗山道士”——軸子　089

3.6.1　什么是軸子　089

3.6.2　軸子和類軸子粒子的實驗室探測　091

3.6.3　軸子和類軸子粒子的天文學探測　093

第4　章 宇宙在膨脹　095

4.1　多普勒效應與天體的紅移和藍移　096

4.2　哈勃?C 勒梅特定律　098

4.3　膨脹的宇宙　100

第5　章 膨脹在加速　103

5.1　常見的測距方法　104

5.2　天文測距方法　108

5.2.1　視差法　108

5.2.2　造父變星法　110

5.2.3　標準燭光法　113

5.3　宇宙加速膨脹與暗能量　117

5.3.1　宇宙加速膨脹的發現　117

5.3.2　暗能量　120

第6　章 宇宙大爆炸　123

6.1　宇宙的*初3 分鐘　125

6.2　光子退耦、黑暗時期與第 一縷曙光　129

6.3　反物質去哪了　133

6.3.1　重子產生機制　134

6.3.2　輕子產生機制　136

第7　章 恒星的一生　140

7.1　恒星的能源　141

7.2　恒星的形成　144

7.3　恒星的演化　148

7.3.1　預備知識：費米子與簡并壓　148

7.3.2　中小質量恒星的演化　149

7.3.3　大質量恒星的演化　152

7.3.4　超新星爆發　154

7.4　宇宙中的燈塔——中子星　156

7.5　黑洞　161

第8　章 星系的故事　165

8.1　星系的分類　166

8.2　星系的形成與演化　170

8.3　星系的“決斗”　173

第9　章 宇宙的歸宿　179

9.1　大凍結　180

9.2　大坍縮與大撕裂　184

9.3　大反彈與循環宇宙　187

第 10　章 結束語　190