宇宙视界 图解宇宙背后的秘密

本书基于物理的理性思维，以生活中易于理解的现象为出发点，探寻宇宙中 各类不同现象背后统一的物理规律。同时，本书精心创作了大量插画，尝试为广 大的读者提供更感性、更直观的认知。在章节设计上，主要划分为主线任务、突破 任务和奇遇任务，分别对应简单的知识、困难的知识和目前尚未完全证明的知识。 让我们一同开启宇宙视界，共同踏上这段奇妙而睿智的旅程

鞠镇毅
奥林匹克物理竞赛省级一等奖，本科毕业于清华大学物理系，获得理学学士与工学学士双学位，斯坦福大学科研项目交换生，主要研究磁性器件和自旋电子学。硕士毕业于清华大学集成电路学院，获得工学硕士学位.
王软软
插画师，博物馆教育工作者。致力于科学与艺术相结合的美育理念，将科普内容插画化呈现，使复杂的科学知识以更直观、形象的方式传达给公众。

第一章　点亮太空地图
　　主线任务一 理解星空的信息  002
　　　　线索一　古人夜观天象  002
　　　　线索二　拓展视力的望远镜  004
　　　　线索三　看不见的宇宙射线  007
　　主线任务二 从地面飞向太空  012
　　　　线索四　人为什么会落向地面  012
　　　　线索五　向心力的秘密  014
　　　　线索六　用火箭对抗地心引力  017
　　突破任务 开启深空之旅  021
　　　　线索七　卫星的轨道与变轨  022
　　　　线索八　太阳系中的车站  027
　　　　线索九　用弹弓再次加速  031
　　成就  太空领航员  035
第二章　遨游太阳部落
　　主线任务一 　解密太阳的一生  038
　　　　线索一　太阳从何而来  038
　　　　线索二　日常工作与壮丽退休  041
　　　　线索三　其他恒星的晚年生活  045
　　主线任务二　
探寻太阳系
家族秘闻  051
　　　　线索四　八大行星的形成  051
　　　　线索五　轨道共振与家族稳定  056
　　　　线索六　太阳系两大家规  059
　　主线任务三 　寻访地球守护者  064
　　　　线索七　抵御太阳风暴  064
　　　　线索八　危险的小行星  067
　　成就 　太阳系代表  069
第三章　探寻宇宙奥秘
　　主线任务一 　寻找宇宙的起源  072
　　　　线索一　星系在离我们远去  072
　　　　线索二　
从绝对时空到
相对时空  076
　　　　线索三　爆炸中诞生的宇宙  080
　　突破任务　
组装宇宙的各类
物质  083
　　　　线索四　组装物质的原料  083
　　　　线索五　逐步走向正轨  088
　　　　线索六　宇宙中失踪的物质  091
　　主线任务二　认识宇宙全貌  095
　　　　线索七　看得见的结构  096
　　　　线索八　宇宙是个甜甜圈  099
　　成就 　宇宙编年者  103
第四章　触发黑洞奇遇
　　主线任务一　
发现藏在宇宙中的
黑洞  106
　　　　线索一　黑洞是宇宙空间的洞  106
　　　　线索二　借助万有引力寻找黑洞  109
　　　　线索三　相对论提供的新工具  112
　　主线任务二 　解密黑洞结构  115
　　　　线索五　万有引力与黑洞的形成  115
　　　　线索六　逃不出的黑洞视界  117
　　　　线索七　克尔黑洞的华丽外衣  121
　　　　线索八　吸积盘与宇宙喷流  126
　　突破任务　解读黑洞的信息  130
　　　　线索九　
无毛定理与黑洞
热力学  130
　　　　线索十　当黑洞遇上量子力学  134
　　　　线索十一　引力波与时空涟漪  138
　　奇遇任务 　迅速逃离黑洞  142
　　　　线索十二　连接两个宇宙的白洞  142
　　　　线索十三　黑洞存在另一个宇宙  145
 成就 　黑洞幸运儿  147
第五章　未来
　　最终任务一 　宇宙的未来  150
　　　　线索一　无法实现的永动机  150
　　　　线索二　什么是完美结局  153
　　最终任务二 　物理学的未来  156
　　　　线索三　物理规律的巧合  156
　　　　线索四　在高维空间归一  159
　　成就 　返璞归真  162

本书基于物理的理性思维，以生活中易于理解的现象为出发点，探寻宇宙中 各类不同现象背后统一的物理规律。同时，本书精心创作了大量插画，尝试为广 大的读者提供更感性、更直观的认知。在章节设计上，主要划分为主线任务、突破 任务和奇遇任务，分别对应简单的知识、困难的知识和目前尚未完全证明的知识。 让我们一同开启宇宙视界，共同踏上这段奇妙而睿智的旅程

鞠镇毅
奥林匹克物理竞赛省级一等奖，本科毕业于清华大学物理系，获得理学学士与工学学士双学位，斯坦福大学科研项目交换生，主要研究磁性器件和自旋电子学。硕士毕业于清华大学集成电路学院，获得工学硕士学位.
王软软
插画师，博物馆教育工作者。致力于科学与艺术相结合的美育理念，将科普内容插画化呈现，使复杂的科学知识以更直观、形象的方式传达给公众。

前言
宇宙，似乎离我们很远，地球宛如沧海一粟，只有先进的望远镜才能看清宇宙中各种奇妙的现象；其实，宇宙离我们很近，我们都身处宇宙之中，科学家发现的物理学理论基本上广泛适用于宇宙各处。
火箭发射升空、卫星绕地球旋转都与万有引力和各种力学原理有关，同时万有引力也可以解释宇宙中万物的运转：借助万有引力定律，科学家发现了太阳系的海王星、宇宙深处的黑洞。万有引力作为4种基本作用力之一，在恒星形成和演化、黑洞产生、宇宙起源等各类现象中扮演着重要角色。
当科学家由浅入深，层层分析万有引力时，发现了时间和空间之间的本质联系，还发现了相对论这个新的工具。相对论的诞生源自对日常生活的细致思考，但相对论中预言的时空弯曲、引力透镜效应、引力波等新奇的现象不仅让我们大开眼界，更为人类揭露了宇宙本质的冰山一角。
而对于黑洞这类宇宙中奇特的天体，万有引力、相对论、电动力学、热力学、量子力学等工具更是轮番上阵，从不同侧面描述了黑洞的产生、黑洞的时空结构、黑洞的形状和性质、黑洞的辐射等，将远在光年之外的黑洞描绘得淋漓尽致，使我们得以了解宇宙之美妙。
在科学家探索宇宙的过程中，物理学理论和物理的思维、思想发挥了关键性作用。正是由于宇宙各处遵循相同的物理定律，我们方能见微知著、一叶知秋，方能从容易观察的现象中归纳形成物理学理论，并演绎推广到我们尚未关注的新现象。
本书基于物理的理性思维，以生活中易于理解的现象为出发点，探寻宇宙中各类不同现象背后统一的物理规律。同时，本书精心创作了大量插画，尝试为广大的读者提供更感性、更直观的认知。在章节设计上，主要划分为主线任务、突破任务和奇遇任务，分别对应简单的知识、困难的知识和目前尚未完全证明的知识。
让我们一同开启宇宙视界，共同踏上这段奇妙而睿智的旅程。

仰望浩翰星空，探索宇宙奥秘是人类不歇的追求。这本书结合大量的插画，向读者展示了宇宙现象背后的物理规律，带领读者开启一段探索星辰大海的神奇之旅，培养兴趣，启迪智慧，点燃梦想。作为科普读物，本书适合全年龄段读者阅读。

中国科学院国家空间科学中心主任，中国科学院院士，国际宇航科学院院士，王赤

本书以通俗易懂的语言、生动形象的插画为读者娓娓道来关于宇宙星空的各类奇妙现象，帮助读者一起理解这些现象背后蕴藏的共性物理规律。全书贯穿了物理学的基本理论和思想，是一本有特色的天文物理科普读物，适合不同年龄阶段及不同学科背景的读者进行阅读。

北京天文馆馆长，中国天文学会普及工作委员会主任，清华大学天文系教授，王晓锋