物理世界奇遇记-第27章
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常小，但却至关紧要。正是这样小的不均匀性，为宇宙安排下大
规模结构的图形，使宇宙中出现了星系团和超星系团，以及星系
本身。
“目前有一个难以判断的问题：是什么东西在控制这种原始
不均匀性的分布呢？由于宇宙的尺度在开始时非常之小，人们便
想到，这种不均匀性必定是在量子涨落中产生的。如果一旦能证
明，整个宇宙的大规模结构确实是这种最为微小的涨落方式的反
映，那就真的太振奋人心了……”
她的声音逐渐低下来——从旁边靠椅上传过来的平稳的鼾声，
提醒她不必再继续说下去了。
加速器 一种利用电场对带电粒子进行加速的机器。粒子的
径迹常常由磁场弯曲成圆形。见同步加速器。
α粒子 由两个中子和两个质子结合在一起而组成的氦原子
核。
反粒子 每一种粒子都有它的反粒子，反粒子的质量和自旋
与粒子相同，而某些其他性质，诸如电荷、重子数、奇异性、轻
子数等等，则具有与粒子相反的值。
原子 有一个原子核，其周围围绕着电子云。
重子 由三个夸克组成的强子。
重子数（Ｂ） 一种用来标识基本粒子的量子数，例如，夸
克的Ｂ＝＋１／３，而反夸克的Ｂ＝－１／３。
大爆炸理论 一个己得到公认的理论，按照这个理论，宇宙
是在大约１２０亿年前由一个能量密度极大的点爆炸而产生的，
从那个时候开始，宇宙就一直在膨胀和冷却。
黑洞 由万有引力场产生的一个物质高度凝聚的区域，其引
力强度极高，以致就连光线也无法从这个区域逃逸出去。
底数（ｂ） 一种用来说明有多少夸克带有底味的量子数。
荷 粒子带有若干种不同的（载）荷（电荷、色荷、弱荷等），
它们决定了粒子以什么样的方式与其他粒子相互作用。
粲数（ｃ） 一种用来说明有多少夸克带有粲味的量子数。
化学元素 天然存在着不同的化学元素，每一种元素都有其
独有的原子。各种原子所拥有的电子数及其原子核中的中子数和
质子数都不相同。
色荷 夸克与胶子之间的色力源。色荷分为三种，通常用红、
绿、蓝三色表示。
色力 夸克与胶子之间的作用力。
守恒律 物理学的一个定律，它规定在粒子之间发生相互作
用时，某些量（如电荷、重子数等等）的总数量保持不变。
宇宙本底辐射（背景辐射） 大爆炸火球冷却后的残留物。
它以微波波长的热辐射的形式出现，与它相对应的温度是2．7K。
临界密度 这是标志着宇宙未来可能有的两种不同前景的分
界线的平均物质密度。两种前景是：宇宙或者永远一直膨胀下去，
或者有朝一日膨胀会被收缩所取代。如果宇宙暴胀理论是正确的，
那么宇宙的密度就应该等于这个临界值（10…36千克/米3）。
暗物质 通常是指宇宙中那些不发光的物质。通过对星系和
星系团的运动进行研究，就可以推断出这种物质的存在。
探测器 一种可以使人看到带电粒子的径迹的仪器。利用不
同的技术，可用云室中的小水滴。气泡室中的气泡、火花、闪烁
等标出粒子的路径。今天的探测器所用的方法不断增多，甚至能
够辨识出不同粒子的种类。
氘核 氢的同位素氘的原子核，这种原子核由上个质子和一
个中子组成，而不像普通的氢那样只有一个质子。
衍射 这是表现波动行为的一种性质。波在通过障碍物的缝
隙时，会向外扩散并落在障碍物的几何阴影上。
电荷 粒子的一种属性，正是这种属性产生了粒子之间的电
相互作用力。电荷分正电荷和负电荷两种，同电相斥，异电相吸。
例如，质子带有一个单位的正电荷，电子带有一个单位的负电荷，
因而两者互相吸引。
电子 质量最轻的带电轻子，是原子的组成部分。
电子伏（eV） 一种能量单位；１电子伏相当于１个电子被
加速通过１伏电势差所需要的能量。
电磁力 带电粒子所受到的电力和磁力，目前已经知道，它
们是同一种力的两种不同的表现形式，所以统称为电磁力。
电磁辐射 带电粒子受到加速时所发出的辐射。
电弱力 目前已经知道，电磁力和弱力是同一种力的两种不
同的表现形式，所以统称为电弱力。
等效原理 这个原理断定加速度与引力是等效的。举例来说，
这种等效性使我们观察到，所有物体在地心引力的作用下都以同
样快的速度降落。这是爱因斯坦的广义相对论的一个特点。
基本粒子 组成一切物质的最根本的粒子。严格地说，这个
名词只适用于夸克和轻子，但是把范围放宽一类，它也指质子、
中子、其他重子和介子。
能态（分立的） 根据量子理论，每个粒子都有一个伴随波，
其波长决定着该粒子的动量，因而也决定着它的能量。就像任何
别的波那样，当这种波被局限在一定的空间区域内时，它的波长
只能取某些一定值。因此。一个被约束的粒子（例如原子中的电
子），其能量就只能取某些分立的值。
熵 热力学中用来衡量粒子系统的无序度的一种性质。
事件视界 在黑洞外围的空间中靠想象画出的一个表面，处
在这个表面内部的任何物体（包括光线）都永远无法逃逸出去。
交换力 由于交换中介粒子而在基本粒子之间产生的作用力。
例如，电磁力是由于交换光子而产生的，色力是由于夸克之间交
换胶子而产生的。
不相容原理 这是泡利所提出的原理；它断定任何两个电子
都不能占有同一个能态。
膨胀宇宙 从大爆炸开始，宇宙就一直在膨胀着。根据哈勃
定律，各个星系团都在彼此退行，星系团之间的距离越大，它们
的退行速度就越快。
场 一种物理量，它的值在空间逐点发生变化（在时间中可
能也是这样）。两个粒子是由于在它们各自的位置上感受到对方
所产生的场，才发生相互作用的，场的种类有电磁场、弱场和强
（色）场等。
味 一种用于区别不同种夸克的量。夸克有上夸克、下夸克、
奇（异）夸克、粲夸克、顶夸克和底夸克等几种。
频率 在单位时间内，振动次数或周期运动的循环次数。
冻结混成度 当大爆炸后，密度和温度降低到原初核合成不
能再进行下去时，由大爆炸产生的各种不同原子核的相对丰度，
有时也称为“原初核丰度”。
星系 一般是１０００亿个恒星由引力约束在一起而成的集
体。在可以观察到的宇宙中，大约有１０００亿个星系。
γ射线 一种频率非常高的电磁辐射。
代 两个夸克和与之伴随的两个轻子的组合物。代，分为三
种，即（ｕ，ｄ，ｅ－，νｅ），（ｃ，ｓ，μ－，νμ），和
（ｔ，ｂ，τ－，ντ），
胶子 能够发射强色力的粒子。胶子有８种可能的色态。
大统一理论 这种理论设想电磁力、弱力和强力可能是同一
种力的不同表现形式。
引力势能 粒子的能量中，由于粒子在引力场内的位置而产
生的那部分能量。
引力红移 当电磁辐射逃离（比方说）某个恒星表面发出的
引力场时，其频率发生的移动；而当电磁辐射落向引力场时，其
频率则向光谱的蓝端移动（蓝移）。
强子 所有感受到强核力的粒子（如质子和π介子）的统称。
宇宙热寂理论 这种理论提出，所有恒星最终都会耗尽维持
它发光的核燃料，到那个时候，整个宇宙将会变冷，并且没有任
何生命存生。
氦 第二轻的化学元素，它的原子拥有两个电子，而它的原
子核就是所谓的α粒子。
海森伯测不准关系式 这个关系式表明，即使是从原理上说，
人们也无法同时完全精确地测定粒子的位置ｑ和动量ｐ。这两种
测不准度的乘积是一个有限的量，它至少与普朗克常数ｈ属于同
一数量级，即Δｐ粒子×Δｑ粒子≈ｈ
高能物理学 也就是基本粒子物理学，其所以这样命名，是
出于利用高能粒子束的需要。
氢 最轻的化学元素，它除了有一个电子之外，还有一个仅
含单个质子的原子核。
暴胀理论 这个理论认为，在大爆炸瞬间的最初10…30秒内，
宇宙经历了一个超速膨胀的状态，然后才逐渐减速到目前的膨胀
速率。尽管暴胀的时间是如此短暂，它却确保宇宙的密度能够达
到临界密度值，从而决定了宇宙最终的命运。
波的干涉 当两个（或更多个）波束的波峰和波谷在同一个
空间区域叠合时，这两个波动就会相加起来。如果一个波束的波
峰正好同另一束的波峰完全重合（这时两组波谷也完全重合），
那么，所产生的干涉就叫做相长干涉。如果一个波束的波峰正好
同另一个波束的波谷重合，那么，所产生的干涉就是相消干涉。
干涉会使两束波的合成强度出现特殊的花样。它可用来证明这时
起作用的是波，而不是粒子。
离子 比其正常组成多（或少）一个电子的原子。因此，这
样的原子便带负电（或带正电）。
同位旋（Ｉｚ） 基本粒子所具有的一种量子数，它与该粒
子的电荷有关。其所以称为同位旋，是因为它在数学上的表现方
式与量子理论中的自旋相似。
尺缩 根据爱因斯坦的狭义相对论，相对于某个观察者运动
的物体，在观察者看来，它沿着运动方向的长度会表现得似乎缩
短了一些。
轻子 所有受到弱力（而不是强核力）作用的粒子的统称。
换句话说，这样的粒子不带色荷。轻子包括电子、μ子、τ轻子
以及与这些粒子相关的中微子。
轻子数 与轻子有关的一种守恒的量子数。对应于三种轻子，
有三个轻子数。
磁单极子 一种只带有一个磁极（或是北极，或是南极）的
粒子。人们在理论上预料有这样的粒子，但到目前为止还没有发
现它。
质量 粒子的一种内禀性质，它决定着粒子对加速力的反应。
有时也把它称为惯性质量。
矩阵力学 量子理论的一种可用的公式体系，它是利用矩阵
构成的。
麦克斯韦的妖精 为了否定热力学第二定律而假想出来的、
能把运动快的粒子和运动慢的粒子分离开的精灵——热力学第二
定律要求熵总是在不断增大。
介子 由一个夸克和一个反夸克组成的粒子。
分子 化学物质的最小单元，由束缚在一起的数个原子组成。
μ子 一种属于第二代的轻子。
中微子 一种电中性的粒子，它的质量非常小，也有可能等
于零。中微子有三种，分别与三种不同的轻子相对应。
中子 原子核的电中性组成粒子，它本身由三个夸克组成。
核裂变 重原子核分裂成数个较轻的原子核。
核聚变 数个较轻的原子核聚合而变成比较复杂的原子核。
核子 组成原子核的中子和质子的统称。
核合成 即核聚变过程，通过这个过程产生了化学元素的原
子核。原初核合成是在大爆炸最初几分钟内极其激烈的条件下发
生的，恒星的核合成则是恒星很热的内部区域中的原子核发生进
一步的聚变，而爆炸性核合成主要发生在超新星爆炸的时候。
原子核 原子的中心部分，由中子和质子组成。
对的产生 高能光子产生一个电子和一个正电子的过程。这
个名词也适用于同时产生一个夸克和一个反夸克、一个质子和一
个反质子等的过程。
粒子 这是一个不太严格的名词，它既指强子（如质子和π
介子），也指更基本的实体——夸克和轻子。
光电效应 高能的紫外线光子撞击金属表面而发射出电子的
过程。
光子 光的粒子，或称光量子，是电磁辐射的一种形式。交
换光子是产生电磁力的原因。
π介子 最轻的介子。带电的π介子会衰变成一个μ子和中
微子，而电中性的π介子则衰变成两个光子。
普朗克常数（ｈ） 在海森伯测不准关系式中出现的一个基
本物理常数，它的值为ｈ＝6．626×10…34焦？秒。
正电子 电子的反粒子。
势垒 一个带正电的粒子在接近原子核时，首先会受到原子
核中质子的正电荷所产生的越来越强的静电斥力的作用。但在更
进一步深入时，它就会进入强核力的吸引区，最后核力占统治地
位，对粒子产生全面的吸引作用。因此，粒子的行为就好像是先
朝着一个堡垒走去，然后克服了这个堡垒。
概率云 泛指数学上的概率分布的一个不太严格的名词，它
说明在原子核周围的不同区域内找到一个电子的可能性有多大。
概率波 这是用来确定在给定的时间、给定的空间区域内找
到一个量子的概率的数学波的名称。
质子 组成原子核的带正电粒子，它本身由三个夸克组成。
量子 这种粒子或者是物质的基本组成部分（如夸克和轻子）
之一，或者是负责传递作用力的中介粒子（如胶子和光子）。
量子数 基本粒子所具有的性质，如重子数和轻子数等等。
在粒子间发生反应时，量子数一般应该守恒。
量子理论 我们现代认识任何非常小的物体（同原子一般大
或更小）的行为所创立的理论，有时也称为量子力学或波动力学。
它表明在描述辐射时，需要把波的行为和粒子的行为结合起来使
用：当辐射从一个地方向另一个地方运动时，要用波的行为来描
述它，而当辐射与物质相互作用，并交换能量和动量时，则要用
粒子的行为去描述它。
夸克 所有各种强子的基本组成部分，夸克有６种，或者说
有６种味，它们成对地分成３个代。
类星体 一种具有极为明亮而且强烈活动的核心的星系。类
星体是在宇宙历史的早期形成的。由于它们发出的光需要很长的
时间才能到达我们这里，所以今天观察到的类星体都在非常遥远
的地方。
放射性核衰 重原子核自发地转变成较轻粒子的过程。
红巨星 像太阳这样的恒星发展到后期所成的星体，这时它
们的体积胀大，其表面变成红色。
广义相对论 在爱因斯坦的这个理论中，万有引力在数学上
被处理成时空曲率。
狭义相对论 在爱因斯坦的这个理论中，空间和时间被结合
起来，成为四维的时空。其结果是：当所涉及的物体的速度接近
于光速时，其效应会与经典物理学所预期的效应大不相同。
时空 这是一个四维连续统，正如狭义相对论所描述，它是
由空间和时间结合而成的。
光谱 显示出电磁辐射的各个组成波长的图形。由于原子中
的电子只能具有某些特定的能量值，所以，电子在从一个能级跃
迁到另一个能级时所发出的辐射，便显示为由不连续的波长所表
征的谱线——这些波长对应于初态与未态�
