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第一篇 早期的宇宙学 3

第1章 神秘的宇宙 3

1.1古代的宇宙说 8

1.1.1中国古代宇宙学 8

1.1.2古印度的宇宙学 14

1.1.3西方古代宇宙的各种学说 14

1.2从太阳系到广阔的恒星世界 17

1.3有限、无限和静态宇宙引发的佯谬 18

1.3.1有限还是无限 18

1.3.2无限和静态宇宙引发的佯谬 19

思考题和习题 20

第2章 漫话地心说 21

2.1夜观星空——天象奇观 22

2.1.1观察星空（科学认知过程） 22

2.1.2天象奇观 24

2.2地理大发现 32

2.3托勒密的地球中心说 33

思考题和习题 36

第二篇 科学宇宙学的诞生——从哥白尼到牛顿 39

第3章 漫话日心说 39

3.1近代天文学的奠基人哥白尼 42

3.2哥白尼的《天体运行论》 43

3.3开普勒行星运动定律 47

3.3.1第谷的精密观测 47

3.3.2开普勒 48

3.3.3开普勒行星运动定律 49

3.3.4开普勒定律的意义 52

思考题和习题 53

第4章 经典力学的建立和牛顿经典宇宙学 54

4.1伽利略和近代力学的诞生 57

4.1.1“近代科学之父”伽利略 57

4.1.2自由落体定律 59

4.1.3惯性定律 60

4.1.4相对性原理 61

4.2伟大的科学家、经典物理学理论体系的创立者牛顿 63

4.2.1经典物理学理论体系的创立者 64

4.2.2经典物理学的“圣经” 65

4.2.3牛顿与苹果落地的故事 66

4.2.4伏尔泰与思想启蒙 67

4.3经典力学的建立 68

4.3.1牛顿运动定律 68

4.3.2万有引力公式的建立 69

4.3.3理论预言的实践检验——哈雷彗星的预言和海王星的发现 71

4.3.4这片空间会荒废吗 73

4.3.5走下神坛的牛顿 75

4.4牛顿经典宇宙学 76

思考题和习题 79

第三篇 时间简史——从爱因斯坦、哈勃到霍金 83

第5章 时空观的革命 83

5.1想象比知识重要——科学巨匠爱因斯坦 84

5.2爱因斯坦狭义相对论 87

5.2.1力学相对性原理 87

5.2.2狭义相对论基本原理 89

5.3爱因斯坦狭义相对论时空观 94

5.3.1同时的相对性 94

5.3.2物体在运动方向上空间长度缩短——空间长度的相对性 95

5.3.3物体在运动方向上的时间膨胀（时钟变慢，时间延缓） 96

5.3.4近代物理实验的证明 97

5.3.5爱因斯坦狭义相对论质点动力学 98

5.3.6谁创建了狭义相对论 101

5.4爱因斯坦广义相对论 108

5.4.1爱因斯坦广义相对论的基本理论 108

5.4.2广义相对论的检验 117

5.4.3引力波与引力透镜 121

思考题和习题 123

第6章 膨胀的宇宙 125

6.1天体距离的测定 126

6.1.1月球与地球的距离 128

6.1.2太阳与行星的距离 128

6.1.3恒星与地球的距离 128

6.2多普勒效应 132

6.3星系天文学之父哈勃及哈勃定律 134

6.3.1天文学家埃德文·鲍威尔·哈勃 134

6.3.2发现宇宙膨胀、哈勃定律 142

6.4膨胀的宇宙 145

思考题和习题 149

第7章 宇宙大爆炸理论 151

7.1现代宇宙学的诞生 152

7.2宇宙大爆炸理论 154

7.2.1宇宙之始 158

7.2.2宇宙学原理 159

7.2.3标准宇宙模型 160

7.2.4极早期宇宙 163

7.2.5大爆炸核合成过程 164

7.2.6大尺度结构的形成和演化 165

7.2.7宇宙的未来 166

7.3微波背景辐射 167

思考题和习题 168

第8章 恒星的演化 170

8.1白矮星 172

8.2中子星 177

8.3宇宙奇观 181

8.3.1宇宙空洞及宇宙长城 181

8.3.2类星体 182

8.3.3深层空间 182

8.4黑洞 183

8.4.1科学家的预言 184

8.4.2黑洞的各种假设 186

8.4.3黑洞的类型 190

8.5白洞、虫洞——时空隧道 199

8.6反物质星体和星系 205

思考题和习题 207

第9章 暗物质和暗能量之谜 209

9.1暗物质存在的证据和迷惑 213

9.2暗物质、暗能量随宇宙的变化而变化 219

9.2.1三种膨胀情况 219

9.2.2平坦性与物质密度的关系 219

9.2.3精确宇宙学 219

9.3反引力——暗能量之谜的一种新的猜想 221

思考题和习题 222

参考文献 223