《恒星的组成物质》、《恒星的命运》、《红超巨星和黄超巨星》、《心宿二》、《蓝超巨星》、《参宿七》、《变星》、《米拉变星》、《激变变星》、《新星和超新星》、《超新星1987A》……在这本书中，编者收集了许多在天文学和科学史上有着不同于一般意义的事件，将这些事件以故事力式叙述，使读者在阅读的同时，感受天文学的瑰丽和壮美，感受自然科学的伟大和庄严。

在这本《天文和科学的故事》中，编者收集了许多在天文学和科学史上有着不同于一般意义的事件，将这些事件以故事力式叙述，使读者在阅读的同时，感受天文学的瑰丽和壮美，感受自然科学的伟大和庄严。希望本书对读者开阔自己的见闻有所帮助。

神秘的天文

宇宙

宇宙的创生

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恒星

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恒星的组成物质

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法拉第的电磁感应定律

现代麻醉药的发明

居里夫人与镭

爱因斯坦与相对论

大约在一百四多亿年或更久以前，在一个奇怪的区域聚集了今天宇宙中所有的物质，这里完全不同于我们现在的这个宇宙，我们今天发现的所有物理规律在这个区域里都失去了作用，所以没有人知道这个区域在开始扩张以前是什么样子。在随后极短的时间里，这个蕴含巨大物质的区域失去了控制，发生了后来绝无仅有的大爆炸，开始扩张自己的范围，原始的宇宙在这个扩张过程中诞生了。

有的研究者认为像宇宙诞生前状态的区域并不只有一个，而是有很多个，这样后来宇宙发生的一些事情就可以比较容易地解释了，像恒星的形成等等。在爆炸的初期，宇宙中不存在我们现在已知的有质量的物质，充斥着整个宇宙的是各种能量很高的电磁辐射。在其后很短的时间里，随着扩张，宇宙具有了足够的空间，那些能量大小合适的电磁辐射就开始转化为性质(一般认为是电荷属性)相反的粒子对，爆炸产生的能量使这些粒子向着远离爆炸区域的地方高速飞去。在扩张的时候，因为宇宙体积的增加，单位体积内的能量比原来减少了许多，宇宙整体的温度也开始急剧地下降，这促使更多的原始粒子出现，于是物质间的各种作用也开始出现了。最先出现的是伴随着有质量的微观粒子而生的引力作用，但是这个时候引力作用十分微弱，也有研究者认为当时的万有引力作用比现在要强大得多，但总而言之，引力对微观粒子的影响很小。在这个过程中宇宙中形成了中微子、电子和其他一些粒子及它们的反粒子。强相互作用、弱相互作用和电磁作用也开始出现。

这个时候，宇宙是一个充满了微观粒子的时空区域，它被人们形象地称为“煮锅”，在这个不断扩大的锅里翻滚着由光子、电子、中微子和它们的反粒子组成的滚烫的热流，其中还夹杂着少量的中子和质子。

以上过程虽然极其复杂，但是它们是在大约1秒钟的时间里完成的，也就是说，大自然在1秒钟的时间里创造了这个宁宙，但是大自然还不满意宇宙的状态，于是在各种作用下，宇宙进一步地发展，而大自然也不断地展示自己伟大的创造能力。

在爆炸大约100秒以后，宇宙的体积扩大了很多倍，温度也降得很低了，大约是10亿摄氏度，相对于现在来说，这个温度的确是非常高，但是在那个时候，这个温度为更重的粒子的出现提供了环境。因为温度的降低，粒子的运动速度也降低下来，于是它们之问开始在一种更强大的作用下相互结合在一起。真正改变宇宙的作用是强相互作用，一种依靠粒子间交换强大能量而发牛的作用，在这种作用下，许多粒子开始结合在一起，比如中子和质子组合在一起，形成氢的同位素氘和氚，这两种元素是现在主要的聚变原料。这个时候也会因为湮灭反应而失去一些粒子，但是总的来说粒子的总数目还是在暴增。大约半个小时以后，宇宙的温度降低到了3亿摄氏度，降低的幅度太大了，以至于核于之间难以接近和合成重核了。这个时候宇宙初期的合成反应中止了，下来就只剩下宇宙区域的扩张行为了。在大爆炸发生大约30万年后，宇宙的温度已经降低到了3000摄氏度，在电磁作用下，中性原子开始出现。也许这些中性原子遇到了来自其他爆炸区域的原子，它们碰撞在一起，形成一个新的创造区域，恒星将在这里诞生。

字宙是在大爆炸中诞生的，爆炸中释放的辐射席卷了整个宇宙范围，并留下了自己的印记，宇宙背景辐射就是众多印记中的一个。宇宙的温度是由辐射等效而来的．因为只有由粒子组成的物体系统才能具有温度，具有不同温度的物体可以产生不同的辐射，而辐射可以不依赖物体而独立存在于宇宙空问里，就像地球上存在空气的地方就会有大气压一样，但是气压不等于空气一样。大气压可以等效为一定质量的空气，那么辐射当然也可以等效为温度。在宇宙发展中，宇宙背景辐射为宇宙的演化提供了一个极好的环境，促使宇宙向着现在这个状态发展。在宇宙发展过程中，宇宙背景辐射也在变化，在宇宙诞生之初，环境温度非常高，这个时候宇宙的温度高非常高，对应的背景辐射频率非常地高，所发出来的绝大部分电磁辐射的频率都要比可见光的大，换而言之，宇宙发生爆炸时的明亮程度要比你所想的小得多，它很可能是一片昏暗，期间夹杂着偶然出现的光点。

随着宇宙温度的下降，宇宙背景辐射的频率也急速下降，这是因为随着空间的扩张，那些高能量的电磁辐射因为被吸收或转化而减少，物质之间互相作用时只发出能量更小的电磁波。当宇宙的温度降低到几万度的时候，宇宙开始进入蓝色辐射期，这时候宇宙背景辐射的频率在可见光的高端，蓝色成为主要的辐射区，如果我们能回到那个时代去，那么我们看见的宇宙不是现在这个黑漆漆的世界，而是一个闪耀着幽蓝色光的世界。 宇宙的扩张看来是不可阻挡的，至少在宇宙诞生后三十多万年的时候是如此，当时宇宙的温度已经降低到几千度，宇宙背景辐射也是以红光辐射为主，这个时期宇宙处于绯红时期。从这个时期开始，大量的氢开始出现在宇宙中，这些氢成为恒星形成和维持的主要物质来源。

这个时候的宇宙开始产生分化，一些区域因为物质密集而能够维持自己的温度，并产生强大的万有引力，在万有引力的作用下，这个区域开始收缩。在收缩的时候，物质的运动变得剧烈起来，因此温度也增加了，相应的辐射能力也增强了；在那些物质稀疏的区域里没有什么力量能使粒子停留住，因此这里的粒子会越来越少，相应的温度也降低了，辐射也降低了。但是这些都不会对宇宙背景辐射产生影响，因为宇宙背景辐射是一种广泛存在于宇宙之中的存在，而且自从恒星开始发光以后，背景辐射频率已经很低了，恒星所发出的辐射无法改变背景辐射。即使在没有物质粒子存在的地方，宇宙背景辐射依然稳定地存在，不会因为区域的改变而发生变化。

现在宇宙背景辐射已经降到了微波区，它对应于波长大约7．35毫米的微波，等效温度是2．7K，即只比绝对零度高2．7K，而对由大量原子组成的物体来说，在理论上是不可能达到绝对零度的。P12-15

自古以来，人们就对自已所处的世界充满了向往，无论是头顶的星空，还是司空见惯的自然现象，无不充满了诱人的谜团，在探索自然世界的过程中，人类经历了许许多多难以忘记的故事。这些故事告诉我们，人类是如何构建起科学这所宏伟的圣殿的。

故事不仅仅将知识传递给每个人，同时也把另一种宝贵的财富，透过纸面，传递给每一位读者，这就是科学家在探索自然世界过程中培养起来的锲而不舍的精神和严谨求实的态度，正是因为如此，这些科学家才取得了如此丰硕的回报。沿着前人走过的道路，我们少走了许多弯路；追随前人努力的脚步，我们将继续向着未来前进。

在本书中，我们收集了许多在天文学和科学史上有着不同于一般意义的事件，将这些事件以故事力式叙述，使读者在阅读的同时，感受天文学的瑰丽和壮美，感受自然科学的伟大和庄严。希望本书对读者开阔自己的见闻有所帮助。