宇宙的秘密代码四大物理常数是破解宇宙的密钥 _[日]小谷太郎著，陈琰译，未读天津_9787543347687

光速c、引力常数G、电子电荷e、普朗克常数h这组藏在日常背后的宇宙密码，是从柴米油盐到星辰运转的终极法则。若它们的数值稍有偏移，太阳可能坍缩成黑洞，地球或许再无人类踪迹，宇宙的模样将彻底改写。

本书追溯人类发现四大常数的历程，拆解它们如何揭开宇宙之谜，又衍生出哪些待解的新问题。从相对论到量子力学，从宇宙结构到基本粒子，读懂这些常数，便触摸到了世界运行的底层逻辑。

什么是物理常数？
对很多人来说，物理常数可能只是科学课上辛苦背诵的一串数字（而且恐怕考试一结束，它们就会被立刻抛诸脑后）。我偶尔也会遇到一些人说从未听过这个词（就像它从未存在过一样）。还有些人他们通过声速来计算与夜空中绽放的烟花的距离，或者通过重力加速度来计算过山车的速度回答道：当然知道啊，在日常生活中我经常会用到它们（然
后开始自顾自地讲解起来，即便根本就没人问他如何使用）。
所谓物理常数，其实就是支配从日常生活到宇宙深处各种奥秘，并以数值的形式呈现出来的规律。可以说，它是塑造我们这个世界的基石。所以，物理常数也是人类解读宇宙的关键词之一。人类在思考这些常数的意义，测量其数值的过程中，逐渐理解了宇宙是如何形成的。
例如，光速c是一个表示每秒能绕地球跑7圈半的极快速度的物理常数。这个常数有一个显著特点，就是任何物体或机器都无法超越它。光速是宇宙的极限速度，这一点可以通过狭义相对论推导得出。
引力常数G，这是一个非常微弱的物理常数，若没有像地球这样巨大的质量，就很难觉察到重力的影响。不过，宇宙中飘浮着许多比地球质量更为巨大的物体，它们的重力不仅能缩短时间、拉伸空间，甚至还能使光线扭曲。
电子电荷量e，这个常数表示的是引起电磁现象的微观粒子之一电子的基本特性。提到电磁现象，从自然界的电击、打雷到日常生活中各种用电场景，如煮饭或驱动扫地机器人，都与电子（及质子等带电粒子）的行为密切相关。另外，电子还是人类发现的第一个基本粒子，为我们了解其他基本粒子提供了重要线索。
普朗克常数h，这是一个充满神秘色彩的物理常数。人类第一次接触它时，曾因无法理解它的意义而深深苦恼。不过，也正是在这个过程中，量子力学诞生了。量子力学不仅揭示了原子、电子等微观物体的行为，还推动了激光、核能、电子技术等支撑现代社会的科学技术的发展。更重要的是，它或许还可以解释宇宙的起源。在那一天到来之前，人类还会持续探
索普朗克常数的真正含义。
要理解这四个物理常数，需要涉及从相对性理论到基本粒子物理学等人类迄今为止所获得的关于宇宙的全部知识。换句话说，本书旨在通过阐释这四大常数，向读者传递所有与宇宙相关的知识。
物理常数的存在，完全不受人类是否试图去理解它的影响。所以，即便丝毫不提及人类，也能够阐述物理常数。然而，若要解开宇宙的奥秘，了解这些常数背后人类探索的故事却是关键。
在书中，我会不时地提及一些人物逸事，如在动荡时代崭露头角且推动了时代发展的天才爱因斯坦不为人知的一面、以风筝实验而闻名的智者富兰克林令人遗憾的失误，以及被称为疯子科学家的卡文迪什的那些可爱、古怪的行为。
接下来，就让我们以物理常数为线索，讲述宇宙是如何形成的，以及人类又是怎样一步一步发现这些奥秘的。本书力求用通俗易懂的语言进行解释，即使你此前没有物理常数方面的知识，也能轻松阅读。而对于热爱物理的读者，相信你也能从这本书中收获全新的感悟。

01 通过光速 c 理解狭义相对论
在宇宙中任何地方测量都始终不变的量
四大常数是伟大的物理常数
光速 c贴心地接近30万千米/秒
人类的运动神经难以精确测量光速
光速c可以将时间转换为空间
表达距离时，光速的应用思路与房地产行业类似
距离最近的星系团约5900万光年
如何测量极快的光速
利用光行差与天顶仪望远镜进行更为精密的观测
伽利略再一次挑战测量光速
科学史上最著名的失败实验之一
为什么即使测量装置移动，光速也不变
爱因斯坦出现，以太消失
明星科学家爱因斯坦
大学入学考试分数不够，也没能获得研究职位
1905年是科学史上的奇迹之年
天才科学家的光与影
列车告诉我们的相对性原理
狭义相对论就是车厢内的情况不会发生变化
地球的运动无法在地球上测量
在接近光速的列车上打乒乓球
列车缩短、质量增加、时间变慢
光速c是宇宙中速度的极限
乒乓球能超过光速吗
接近光速时，物体的重量会变得极大
能量是代表物体活力的量
著名的公式登场
能量和质量是同一种东西
关于原子能的误解阐明
如果光速变慢，世界经济会大混乱
相对论的100米赛跑在跑的过程中变成了94米
能量不会凭空消失或产生
爬5米楼梯就能减重 6% 的相对论减肥
如果光速变慢，太阳会被冻结
由未知粒子组成的宇宙
02 通过引力常数G了解宇宙的结构
地球之所以是圆的，要归功于重力的作用
重量和质量是不同的概念
为何如此微弱的重力能够支配宇宙
牛顿向人类揭示了引力常数
地球和你正以相同的力量互相拉扯
卡文迪什测量引力常数的实验
孤独的天才卡文迪什
宇宙是像钟表一样精确运转的吗
拉普拉斯恶魔
计算银河系的质量让天文学家感到困惑
宇宙的主要成分是暗物质
广义相对论的易懂解说
广义相对论被认为难以理解的两个原因
时间缩短，空间延伸
被抛出的球能感知时间的差异
连光都无法从黑洞中逃脱
掉落也需要无限的时间
从这里开始就再也无法返回了史瓦西半径
制造黑洞的方法
宇宙的形状是什么样的
爱因斯坦所设想的宇宙形状是S3形态
宇宙有多大
宇宙学的蓬勃发展
其他星系正在迅速远离吗
70 亿年前，宇宙只有现在的一半大
持续膨胀的宇宙
如果重力变得更强，人类将在 0.5 毫秒内消失
黑色太阳出现
行星无法长久存在
宇宙将以与现在不同的原理发光
复杂且难以预测的恒星演化
03 通过电子电荷量e了解基本粒子
电磁现象是由电子和质子引起的
测量电量
电子的电荷量 e 是 - 1.60217663410?¹?C
电磁现象的成因：电子的脱落
让孩子们远离物理学的始作俑者之一
富兰克林的风筝
保护教堂的富兰克林的发明
糟糕的定义，导致大量的物理厌恶者产生
科学家们的新玩具电流登场
电与磁的关系：千年级的大发现
电子的发现与微观世界的物理法则
超级天才狄拉克的预言
由新颖的狄拉克方程推导出的正电子
粒子和反粒子相遇后会发生爆炸并湮灭
宇宙中是否存在由反物质构成的天体
两颗光子的碰撞可以生成粒子和反粒子
神秘的反粒子就在我们身边
为什么正电子如此稀少
假说 1：存在将反物质转变为物质的未知反应
假说 2：宇宙这个区域恰好有很多物质
基本粒子家族：华丽的 17 名成员
电子三姐妹
夸克的电荷值是分数的原因
真空知道人类尚未发现的基本粒子
如果电子电荷更大，火星可能适宜居住
电动汽车以惊人的速度启动
会被冰水烫伤的世界
宇宙核爆炸是无法避免的
生命能否在这样的宇宙中诞生
04 通过普朗克常数h了解量子力学
终极关卡普朗克常数 h
普朗克常数对其提出者来说也是一个谜
光的性质由振动频率决定
物体发出光的最小单位
量子究竟是什么
普朗克常数代表了一个光子的能量
不符合牛顿物理学的原子运动
矩阵力学与波动力学相继诞生
声波、地震波与引力波的波函数所表示的内容
电子波函数到底表示什么
波函数的概率解释
超过光速的波函数的坍塌
观测问题的一种解释
普朗克常数代表了这个世界的根本不确定性
海森堡的不确定性原理
这个世界的像素大小就是普朗克常数
角动量是离散的
超越想象的自旋概念
经典比特与量子比特
量子比特所传达的奇妙信息
如果普朗克常数增大，原子将变得巨大
元素周期表将扩展到 1000 亿
质量是太阳数万倍的巨星将会在空中闪耀
世界信息量的减少
05 物理学的四大常数决定了计量单位
计量单位是物理常数的多少倍的表述
米的诞生
测量技术的进步逐渐追上米原器
光速成为新的米原器
时间单位秒的定义
可能改变秒定义的光晶格钟
千克原器的替代品是普朗克常数
借助普朗克常数测量质量的原理
以米、千克和秒构建所有物理单位
基本单位的可替换性
极致精练的自然单位制
自然单位制：日常不便，却揭示宇宙奥秘
后记关于基础物理常数可能并非基础的话题
光速 c、引力常数 G、电子电荷量 e 和普朗克常数 h 所描绘的宇宙
构成宇宙的其他基础物理常数
存在物理常数不同的宇宙吗

我要评论