星空黑洞宇宙学（全2册）

“妙趣横生的名校通识课”系列。

全球畅销15年，4位世界级天文学家联袂奉献，100万名学生奉为圭臬的天文学入门图书。

内容全部出自名校杰出教授的课堂，趣味宇宙学问题引入 细致前沿解答，指引好奇心，在探究中构建通识思维。

300余幅炫彩图片、超震撼星空大图、精美函套装帧，完美诠释宇宙奥秘，为读者带来极致视觉享受！

加入大量最新天文发现：卡西尼号、新视野号、罗塞塔号、黎明号、朱诺号等太空探测任务的新发现，首次直接探测到的引力波等。

北京大学科学传播中心教授刘华杰，中国科学院国家天文台研究员、中国科学院大学教授苟利军，青年古生物学者、知名科普作家邢立达，国内权威自然科普作家、科学教育专家陈睿，知名科普博主Linvo说宇宙 联袂推荐！

湛庐文化出品。

 

如果把地球挪到金星的轨道上，会发生什么？

质量越大的恒星，寿命就越短吗？

为什么星系也会有“高矮胖瘦”？

黑洞真的是一个“洞”吗？

浩瀚星空，美丽而神秘。那些闪烁的星星离我们到底有多远，那上面会是什么样子呢，会有其他的生物吗？日月星辰，春夏秋冬，我们居住的星球在整个宇宙当中又是按照怎样的规律在循环往复呢？人类一代接一代地凝望着天空，想知道自己的生命是如何与天空中的太阳、月球、行星和恒星联系在一起的。通过宇宙学，我们将会以全新的宇宙视角来看待人类和地球。

《星空黑洞宇宙学》由4位世界级天文学家联袂打造，全球畅销15年，被100多万学生奉为圭臬。书中内容全部出自名校杰出教授的课堂，通过趣味宇宙学问题引入，辅以细致、前沿解答，指引好奇心，在探究中构建通识思维。书中还加入了大量最新天文发现，比如：卡西尼号、新视野号、罗塞塔号、黎明号、朱诺号等太空探测任务的新发现，首次直接探测到的引力波等。全书共有300余幅全彩图片，完美诠释宇宙奥秘，为读者带来极致视觉享受！

[美] 杰弗里·贝内特（Jeffrey Bennett）
科罗拉多大学博尔德分校天体物理学博士，畅销教科书作者，第一位在美国国家航空航天局(NASA)科学部门开展教育的科学家。

[美] 梅甘·多纳休（Megan Donahue）
密歇根州立大学物理与天文学系杰出教授，美国天文学会前主席，美国物理学会会员，美国科学促进会会员。

[美] 尼古拉斯·施奈德（Nicholas Schneider）
行星科学家，被 NASA授予杰出科学成就奖章，目前工作重点是科罗拉多大学的火星任务。

[美] 马克·沃伊特（Mark Voit）
密歇根州立大学天文学教授，美国科学促进会会员，研究早期宇宙弥漫的氢气和氦气如何转变成恒星和星系。

《星空黑洞宇宙学1》

 

赞誉

引言 什么是现代宇宙观

我们的宇宙地址

人类：宇宙最小的婴儿

140亿光年的星际旅行

从大爆炸的混沌到宇宙的秩序

01 四季星空是如何变化的

Q1 夏天和冬天为什么不能同时出现？

Q2 “夜观星象”到底能知道什么？

Q3 为什么月球总是一面朝向地球？

Q4 为什么会有日食和月食？

Q5 科学如何解释“水星逆行”？

02 如何在宇宙中迈出“科学的一小步”

Q1 古希腊人如何精准预测行星走向？

Q2 哥白尼如何“让地球动起来”？

Q3“日心说”来自直觉还是实验？

Q4 爱因斯坦的相对论会失效吗？

Q5 如果“牛顿的苹果”砸中你会怎么样？

03 太阳系如何成为“家园的家园”

Q1 太阳系是随机形成的吗？

Q2 太阳系行星有哪些“家族特征”？

Q3 天体一出生就会自转吗？

Q4 气态行星如何诞生？

Q5 如何测量太阳系的年龄？

04 类地行星为何同源不同命

Q1 为什么地球能成为生命的绿洲？

Q2 地球失去大气层会怎么样？

Q3 如果把地球挪到金星的轨道上，会发生什么？

Q4 生命如何来自于生命本身？

Q5 为什么极端天气越来越多？

05 类木行星如何影响地球生命

Q1 为什么木星可以吞噬1000个地球？

Q2 类木行星为什么“卫星云集”？

Q3 宇宙飞船容易撞上小行星吗？

Q4 小行星的撞击会导致人类灭亡吗？

Q5 恐龙是因一次碰撞而灭绝的吗？

06 太阳系外有“家园”吗

Q1 如何寻找太阳系外的“家园”？

Q2 太阳系外行星什么样？

Q3“水世界”和“超级地球”如何形成？

Q4 银河系中的类地行星常见吗？

Q5 太阳系外行星是如何诞生的？

07 恒星的能量来自哪里

Q1 太阳为什么会发光？

Q2 太阳如何源源不断地释放能量？

Q3 太阳是可替代的吗？

Q4 太阳到底是什么颜色的？

Q5 是谁发现了恒星的规律？

 

 

《星空黑洞宇宙学2》

01 恒星的寿命有多长

Q1 为什么恒星会稳定地发光？

Q2 质量越大的恒星，寿命就越短吗？

Q3 太阳走到生命尽头时会发生什么？

Q4 大质量恒星是怎样消亡的？

Q5 我们如何预测恒星的寿命？

02 恒星有墓地吗

Q1 太阳死亡后如何变成白矮星？

Q2 探访中子星会发生什么？

Q3 黑洞真的是一个“洞”吗？

Q4 如何证明黑洞真的存在？

Q5 引力波观测对我们有什么用？

03 星系是如何诞生的

Q1 裸眼看到的银河系是真实的吗？

Q2 银河系如何孕育出恒星？

Q3 我们能观测到银河系以外的星系吗？

Q4 为什么星系也会有“高矮胖瘦”？

Q5 星系中心是否存在超大质量黑洞？

04 宇宙的未来什么样

Q1 星际旅行到底有多远？

Q2 哈勃是如何发现了仙女星系的？

Q3 宇宙还在膨胀吗？

Q4 宇宙有年龄吗？

Q5 当我们回溯时间时，会看到什么？

05 宇宙诞生时什么样

Q1 大爆炸理论如何解释宇宙的诞生？

Q2 宇宙最初的10亿年什么样？

Q3 宇宙大爆炸理论为何获得广泛认可？

Q4 氦元素是如何“支持”大爆炸理论的？

Q5 宇宙到底是弯曲的还是平坦的？

06 什么是暗物质与暗能量

Q1 我们是如何发现暗物质的？

Q2 暗物质里究竟有什么？

Q3 暗物质如何助力星系的诞生？

Q4 宇宙会永远膨胀下去吗？

Q5 暗能量存在的证据是什么？

07 地外文明的可能性有多大

Q1 生命存在的必要条件是什么？

Q2 我们是太阳系中唯一存在的文明吗？

Q3 我们如何识别可宜居的行星？

Q4 地球以外有智慧生命吗？

Q5 宇宙中的生命都需要走“进化之路”吗？

本书含有趣的提问和符合现代研究进展的回答，“学伤”了的读者完全不需要担心。这套“妙趣横生的名校通识课”覆盖“天、地、生”，让你在快乐阅读的同时能收获满满。

 

刘华杰

北京大学科学传播中心教授

 

 

“妙趣横生的名校通识课”是一套由培生出版的经典教材，涵盖生物学、宇宙学和地球科学等多个领域。这套书的内容源自名校的优秀教授妙趣横生的课堂，通过问题引导和科学解答的方式，结合最新的科学发现和案例，帮助读者在探索中提升科学素养，激发对知识的兴趣。这是一套既有趣又充满智慧的通识教材，值得每一位爱好科学的读者细细品读。

苟利军

中国科学院国家天文台研究员

中国科学院大学教授

 

 

我常去给各种读者讲恐龙的故事，恐龙是我与他们之间沟通的桥梁。在我看来，这套“妙趣横生的名校通识课”中的一个个问题，也是一座座桥梁，连接起了读者的好奇心与自然世界。不仅如此，这套书还给大家展示了如何寻求问题答案的过程，这对于我们的思维方式养成至关重要。科学的精神包括好奇心、探索力、想象力，这套书能带你领略科学之美。

 

邢立达

青年古生物学者

知名科普作家

 

“妙趣横生的名校通识课”这套书的内容都取自世界名校杰出教授的课堂，涉及生物学、宇宙学和地球科学等多个领域，这些内容综合在一起，可以帮助读者更全面、更整体地理解世界。鉴于我独特的成长经历，我对动物，尤其是昆虫有着特别的情感。昆虫是这个地球上当之无愧的王者，具有人类所不及的能力和高超生存智慧。同时我也知道，自然科学知识是现在很多人知识体系中缺失的一部分，而这套书提供了一个起点，可以让读者通过探究书中的问题和答案，填补知识空缺，了解自己周边的自然世界，汲取自然的“大智慧”。

 

陈睿

国内权威自然科普作家

科学教育专家

 

许多深奥的科学知识往往就隐藏在那些看似简单的问题之中。作为通识课读本，本书不是一条线的长篇大论，而是基于一个个常见的问题，一步步引领大家了解其中的宇宙学知识，尽可能让大家“知其然并知其所以然”。

 

Linvo说宇宙

知名科普博主

我们的宇宙地址

 

 

要更明确地了解我们的位置，请看图0-1中所示的“我们的宇宙地址”。

 

地球是太阳系中的一颗行星，太阳系由太阳、行星及其卫星，以及岩质小行星和冰质行星在内的无数小天体组成。需要记住的是，太阳是一颗恒星，就像我们在夜空中看到的其他恒星一样。

 

太阳系属于银河系，银河系是一个巨大的盘状恒星集合。星系是太空中巨大的恒星岛，所有的恒星都由引力聚集在一起，并围绕一个共同的中心运行。银河系是一个相对较大的星系，包含1 000多亿颗恒星，我们认为大多数恒星被行星环绕着。太阳系位于银河系中心到银河系盘边缘一半多一点的位置。

 

数以亿计的其他星系散布在太空中，有些星系是孤立的，但大多数是成群的。例如，银河系是本星系群的50多个星系（大多数相对较小）中最大的两个星系之一。拥有更多更大星系的星系群通常被称为星系团。

 

在非常大的尺度上，星系和星系团似乎排列成巨大的链状和片状，而且它们之间有巨大的空洞。图0-1的背景所呈现的就是这种大尺度结构。星系和星系团最密集的区域被称为超星系团，超星系团其实是星系团的集合。本星系群位于本超星系团的外围。

 

所有这些结构共同构成了宇宙。换句话说，宇宙是所有物质和能量的总和，包括超星系团、空洞和它们中的一切。

 

当我们研究宇宙时，无法将空间与时间分开。光年是表示距离的单位，但它与光穿过太空所需的时间有关。以天狼星为例，它是夜空中最亮的恒星，距离地球约8.6光年。因为它发出的光需要8.6年时间才能走完这段距离，所以我们看到的天狼星并不是它今天的样子，而是它在8.6年前的样子。仙女星系（见图0-2）距离我们大约250万光年，我们看到的是它大约250万年前的样子。

参宿四是猎户座中一颗明亮的红色恒星，距离我们大约640光年，这意味着我们看到的参宿四是它约640年前的样子。如果参宿四在过去640年里发生了爆炸，我们就不会知道有这颗星，因为爆炸发出的光还没有到达地球。

 

光在太空中传播需要时间，这一普遍认知带来了一个值得注意的事实： 我们观察的地方离我们越远，在时间上就回溯得越早。

 

人类：宇宙最小的婴儿

 

与宇宙的年龄相比，人类的年龄是什么概念呢？我们可以自制一个宇宙日历，把宇宙 140 亿年的历史压缩为 1 年，这样每个月代表10 亿年多一点。在这个宇宙日历上，大爆炸发生在 1 月 1 日的第一个瞬间，而现在则是 12 月 31 日午夜钟声响起之时（见图 0-3）。

在这个时间尺度上，银河系可能是在2月份形成的。在随后的几个月里，许多代恒星生存和死亡，使银河系充满了构成我们和地球的“恒星物质”。

 

太阳系和地球直到9月初才形成，到了9月下旬，地球上的生命开始蓬勃发展。然而，在地球历史的大部分时间里，生物仍旧相对原始和微小。

 

在宇宙日历上，直到12月中旬才明显识别出动物。早期的恐龙出现于圣诞节后的第2天。然后，在一瞬间，恐龙永远消失了，这可能是因为小行星或彗星的碰撞所致。按照实际时间，恐龙灭绝大约发生在6 500万年前，但在宇宙日历上是发生在昨天。随着恐龙消亡，毛茸茸的小哺乳动物出现在地球上。大约在500万年前，也就是宇宙日历12月31日晚上9点左右，早期的原始人（人类的祖先）开始直立行走。

 

宇宙日历最惊人之处是，整个人类文明史都集中在最后半分钟（见图0-3b）：此刻的大约11秒前，古埃及人建造了金字塔；大约1秒前，开普勒和伽利略证明了地球绕太阳运行，而不是太阳绕地球运行；现在的大学生的平均出生时间大约是在0.05秒之前，也就是宇宙日历12月31日晚上11:59:59.95。

 

在宇宙时间的尺度上，人类是最小的婴儿，人的一生也只是一眨眼的瞬间。

 

现在再让我们回到宇宙尺度，宇宙不仅空间广袤，而且时间无垠。有些人认为，在浩瀚的宇宙中，我们微小的体型使我们显得微不足道；而另一些人认为，尽管我们体型很小，但我们了解宇宙奇迹的能力却使我们的存在具有重大意义。正如天文学家卡尔·萨根所说，我们是由“恒星物质”构成的。

 

构成我们和地球的大部分物质都是在恒星内部产生的，这些恒星在太阳诞生之前就存在和消亡了。所以，如果想要了解我们人类是如何形成的，就要追溯恒星的诞生。

 

太阳系在约45亿年前形成时，早期的几代恒星已将银河系中高达2%的原始氢和氦转化为较重的元素。因此，孕育了太阳系的星云由大约98%的氢和氦以及2%的其他元素构成，这2%的其他元素看起来可能很少，但它们足以形成包括地球在内的太阳系小型岩质行星。

 

在地球上，这些元素中的一部分成为了生命的原始成分，最终发展成如今地球上各种各样的生命。

 

恒星物质的循环与我们的存在有着更深层次的联系。通过研究不同年龄的恒星，我们了解到，早期宇宙只含有最简单的化学元素：氢和氦（以及微量的锂）。我们自身和地球主要由其他元素构成，如碳、氮、氧和铁。这些元素从何而来？有证据表明，它们是由恒星产生的，有些是通过使恒星发光的核聚变产生的，大多数则是通过与结束恒星生命的爆炸一起发生的核反应产生的。

 

要想了解人类完整的生命图谱，还需要了解宇宙的历史。图0-4总结了现代科学所了解的宇宙的历史。我们从图的左上角开始，探讨宇宙历史中的重要事件及其它们的意义。