自序
第 1章 什么是宇宙 001
1.1 古人的宇宙观 003
1.2 宇宙的物质层次 006
1.2.1 物质的微观结构与基本粒子 007
1.2.2 太阳系 014
1.2.3 星系、星系团和超星系团 019
1.2.4 宇宙的物质分布 022
1.3 宇宙是稳恒不变的吗 026
第 2章 宇宙的“信使” 031
2.1 最早的“信使”——光 032
2.1.1 电磁相互作用与电磁波 032
2.1.2 不同频率的光 033
2.1.3 光学望远镜 037
2.1.4 射电望远镜 040
2.1.5 X射线望远镜和伽马射线望远镜 042
2.2 带电的“信使”——宇宙线 044
2.3 “幽灵信使”——中微子 049
2.4 新世纪的“邮差”——引力波 052
2.4.1 万有引力和广义相对论 052
2.4.2 引力波的发现与应用 056
2.5 多信使天文学 059
第3 章 “失踪”的物质 062
3.1 光学方法及其局限性 064
3.2 力学方法与“失踪”的物质 066
3.2.1 旋转曲线法 066
3.2.2 引力透镜法 069
3.3 关于暗物质，我们知道些什么 071
3.3.1 暗物质的粒子属性 071
3.3.2 宇宙中暗物质的分布 074
3.4 暗物质探测 076
3.4.1 直接探测 077
3.4.2 间接探测 079
3.4.3 对撞机探测 081
3.5 悟空的“火眼金睛” 083
3.6 追捕“崂山道士”——轴子 089
3.6.1 什么是轴子 089
3.6.2 轴子和类轴子粒子的实验室探测 091
3.6.3 轴子和类轴子粒子的天文学探测 093
第4 章 宇宙在膨胀 095
4.1 多普勒效应与天体的红移和蓝移 096
4.2 哈勃?C 勒梅特定律 098
4.3 膨胀的宇宙 100
第5 章 膨胀在加速 103
5.1 常见的测距方法 104
5.2 天文测距方法 108
5.2.1 视差法 108
5.2.2 造父变星法 110
5.2.3 标准烛光法 113
5.3 宇宙加速膨胀与暗能量 117
5.3.1 宇宙加速膨胀的发现 117
5.3.2 暗能量 120
第6 章 宇宙大爆炸 123
6.1 宇宙的最初3 分钟 125
6.2 光子退耦、黑暗时期与第 一缕曙光 129
6.3 反物质去哪了 133
6.3.1 重子产生机制 134
6.3.2 轻子产生机制 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 预备知识：费米子与简并压 148
7.3.2 中小质量恒星的演化 149
7.3.3 大质量恒星的演化 152
7.3.4 超新星爆发 154
7.4 宇宙中的灯塔——中子星 156
7.5 黑洞 161
第8 章 星系的故事 165
8.1 星系的分类 166
8.2 星系的形成与演化 170
8.3 星系的“决斗” 173
第9 章 宇宙的归宿 179
9.1 大冻结 180
9.2 大坍缩与大撕裂 184
9.3 大反弹与循环宇宙 187
第 10 章 结束语 190
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