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出版者:冶金工业出版社

作者:

出品人:

页数:337

译者:

出版时间:1996-01

价格:12.40

装帧:平装

isbn号码:9787502407599

丛书系列:

图书标签:

• 物理化学
• 热力学
• 化学动力学
• 量子化学
• 统计热力学
• 分子结构
• 相平衡
• 溶液化学
• 电化学
• 谱学

《星辰的低语：宇宙演化与行星形成》 一、引言：仰望星空，追溯起源 自古以来，人类对头顶那片浩瀚星空的探索从未停歇。我们是谁？我们从哪里来？这些深刻的问题，最终都指向一个宏大的叙事——宇宙的演化历程。本书《星辰的低语：宇宙演化与行星形成》并非一本关于物质结构或化学键合的教材，而是一部致力于描绘宇宙尺度下时空变迁与物质聚集的史诗。我们聚焦于宇宙自大爆炸以来的宏伟蓝图，从最微小的量子涨落到最庞大的星系团，试图捕捉那些驱动恒星诞生、元素合成与行星系统构建的根本物理机制。 本书的核心在于时间轴的拉伸与尺度的拓展。它将引导读者穿梭于时间的洪流中，见证宇宙从一个炙热致密的奇点膨胀为如今我们所见的广袤、低温、结构丰富的空间。我们将深入探讨暗物质与暗能量的本质及其对宇宙结构形成的主导作用，阐明引力如何在宇宙网的尺度上雕刻出星系和星系团的形态。 二、宇宙的黎明：从奇点到原初原子 故事始于约138亿年前的“大爆炸”。我们将详细解析暴胀理论，这一关键阶段如何解释了宇宙的均匀性、平坦性和磁单极子缺失等观测事实。随后，我们将进入粒子物理学的核心领域，探讨夸克-胶子等离子体的冷却、质子和中子的形成。 1. 复合与核合成： 本书将详细阐述原初核合成（Big Bang Nucleosynthesis, BBN）的物理过程。这不仅仅是关于核反应的简单罗列，而是对早期宇宙温度、密度与反应速率之间精妙平衡的剖析。我们关注氢（H）、氦（He）以及微量的锂（Li）是如何在宇宙冷却到约十亿开尔文的瞬间被“冻结”下来，这些元素丰度的精确测量，至今仍是对标准宇宙学模型最强有力的检验之一。 2. 复合时代与宇宙微波背景（CMB）： 在宇宙约38万岁时，电子与原子核复合形成中性原子。这一事件的后果是宇宙变得“透明”，光子得以自由传播，形成了我们今天探测到的宇宙微波背景辐射。我们将剖析CMB的各项观测数据，特别是其微小温度涨落的各向异性。这些涨落并非随机噪音，而是原初物质密度扰动的“化石”，它们是后来所有大尺度结构（恒星、星系）的种子。我们会解释功率谱分析如何揭示宇宙的几何形状、物质密度参数，以及早期宇宙的声学振荡模式。 三、结构形成：引力的宏伟编织 宇宙在复合之后，进入了漫长的“黑暗时代”，恒星尚未点燃，宇宙被中性氢原子主导。本书接下来的重点，是如何从这些看似均匀的物质分布中，诞生出我们今天所见的结构。 1. 暗物质的统治地位： 本书强调，没有暗物质，结构形成将无法在现有时间尺度内完成。我们将探讨冷暗物质（Cold Dark Matter, CDM）模型如何通过其非相对论性的运动和对引力的主导作用，首先形成了被称为“暗物质晕”的骨架结构。我们会介绍N体模拟（N-body simulations）如何成功重现了观测到的星系团和星系纤维状结构。 2. 恒星与再电离： 随着暗物质晕的引力塌缩，气体被捕获，密度增加，最终点燃了宇宙中的第一批恒星——第三星族星。我们将分析这些早期恒星的极端特性（质量巨大、寿命极短）以及它们对周围环境的影响。这些恒星的紫外辐射引发了“再电离纪元”，将宇宙重新加热并电离，这一过程标志着宇宙从黑暗时代迈向光明的关键转折点。 3. 星系的诞生与演化： 本书详细梳理了星系形成的分级模型。从小型的矮星系逐渐通过合并和吸积，成长为旋涡星系和椭圆星系。我们还将探讨星系中心超大质量黑洞（SMBHs）的角色，它们如何通过活动星系核（AGN）反馈机制，调节宿主星系的恒星形成率，从而影响了星系的整体演化轨迹。 四、行星系统的形成：从星周盘到宜居世界 在宏大的宇宙演化背景下，本书将视角收缩至恒星形成区域——分子云的核心，探讨行星系统是如何在恒星的诞生过程中“顺带”形成的。 1. 原行星盘的构建与演化： 恒星形成后，剩余的角动量气体和尘埃在引力作用下形成一个扁平的、围绕新生恒星旋转的盘状结构——原行星盘。我们将分析盘的结构（温度梯度、化学成分梯度）如何决定了行星的初始构成。例如，在雪线（Snow Line）以内，水、甲烷等挥发物只能以固态形式存在，而雪线以外则可以大量积累。 2. 核心吸积与巨行星的诞生： 行星形成的经典理论——核心吸积模型——将被详细阐述。我们关注微米级尘埃颗粒如何通过粘附和碰撞，逐步增长到公里级的星子（Planetesimals）。随后，这些星子通过剧烈的引力碰撞和轨道不稳定性，聚集形成行星胚胎。我们将特别关注气态巨行星（如木星）的形成时间窗口，它们在行星系统早期对后续的岩石行星（如地球）的迁移和轨道稳定性的影响。 3. 岩石行星的构造与分异： 对于类地行星，本书探讨了物质在吸积过程中的化学分异。铁镍等重元素在引力作用下向中心沉降，形成了行星核心；而硅酸盐物质则构成了地幔和地壳。此外，本书还会讨论行星吸积过程中的“晚期重轰击”假说，以及彗星和小行星带来的挥发性物质（如水）是如何最终抵达宜居带内的行星。 五、总结：未解之谜与未来展望 《星辰的低语》最终将目光投向前沿科学问题。我们总结了当前宇宙学中的主要挑战，包括暗能量的性质、暗物质粒子候选项的限制，以及系外行星的普遍性与多样性。本书并非提供终极答案，而是旨在激发读者对宇宙深层机制的思考，认识到我们对宇宙的理解仍处于持续演进的动态过程中。这本书是献给所有对宇宙尺度的时间、空间、物质和能量转换充满好奇心的探索者的邀请函。

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这本书在分子光谱学的处理上，展现了一种近乎艺术的精细。我特别欣赏作者对拉曼散射和红外吸收机理的对比分析，那种细腻的区分，让人彻底明白了为什么同一种电磁波与物质相互作用，却能产生截然不同的信息。作者没有简单地罗列吸收峰的位置，而是深入剖析了分子振动模式与光场耦合效率之间的微妙关系。尤其是关于群论在分子对称性分析中的应用部分，虽然涉及抽象的数学概念，但作者通过大量的实例，比如水分子、氨分子的几何构型，将抽象的群表和实际的振动简并态清晰地联系起来。这种“由表及里”的讲解方式，极大地增强了理论的可操作性。更值得一提的是，书中对于实验技术最新进展的跟进非常及时，比如高分辨光谱的原理和应用，这让这本书不仅仅停留在基础理论层面，还具备了很强的时效性和前沿性。对于从事材料表征或有机合成的科研人员来说，这本书提供了一个坚实的理论基础，让你能从容应对复杂的实验数据，不再仅仅满足于“软件自动处理”的结果。

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读完这本厚厚的书，我的感受复杂得难以言喻，它更像是一场严峻的智力马拉松，而不是一次轻松的阅读体验。坦白说，某些章节对量子力学基础的阐述，简直是把我拉入了迷宫。那些关于波函数塌缩和不确定性原理的讨论，深度远超我高中或本科初级阶段所接触的内容，需要反复咀嚼，甚至需要借助外部的专业工具书才能勉强跟上作者的思路。我不得不承认，几次试图跳过那些数学推导部分，但很快发现，不理解那些严谨的逻辑链条，后面的应用部分就成了空中楼阁。比如在讨论过渡态理论时，对势能面的描述，如果脑海中没有清晰的立体几何图像，就很难真正理解反应速率常数的来源。这本书的优点在于其无与伦比的准确性和深度，它追求的是科学的本真，丝毫不妥协于读者的理解习惯。对于那些希望将专业知识打磨到极致的专业人士来说，这无疑是一部珍贵的“兵器谱”。但对于只想了解个大概的门外汉，或者希望轻松入门的初学者，我必须诚恳地提醒，准备好迎接一场智力上的“硬仗”，这绝不是那种可以捧着咖啡在沙发上随意翻阅的读物，它需要你全神贯注，甚至需要备好草稿纸和计算器。

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这本书简直是打开了我对宇宙运行规律的全新认知，尤其是关于热力学第二定律的阐述，真是深入浅出。作者并没有停留在那些枯燥的公式推导上，而是巧妙地结合了日常生活中一些看似不相关的现象，比如咖啡冷却、冰块融化，将熵增的概念讲得活灵活现。我以前总觉得这些理论离我很遥远，但读完后，我开始能用更宏观的视角去审视周围的一切变化，理解了为什么事物总是倾向于无序发展。更让我印象深刻的是，它在探讨化学平衡时，所采用的类比手法非常高明。它把分子间的相互作用比作一场永不停歇的拔河比赛，哪一方的“力量”占优，哪一方的浓度就会增加。这种形象化的描述，极大地降低了理解门槛，让我这个化学基础稍弱的读者也能迅速抓住核心。而且，书中穿插的那些历史小故事，比如吉布斯这位伟大的科学家的生平片段，也让阅读过程充满了人性的温度，不再是冰冷的知识堆砌。这本书的排版和插图设计也值得称赞，清晰的图表和恰到好处的留白，让长时间阅读眼睛也不会感到疲劳。总而言之，它不仅仅是一本教科书，更像是一本关于世界本质的哲学思考集。

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从阅读体验上来说，这本书的语言风格是极其严谨和审慎的，它很少使用夸张的形容词，更多的是依靠逻辑的严密性来建立读者的信任。然而，正是这种克制的表达，让它在处理化学键理论时展现出了无与伦比的说服力。关于杂化轨道理论和分子轨道理论的对比，作者的处理方式非常公正和客观，没有偏袒任何一方，而是清晰地界定了它们各自的适用范围和局限性。比如，在解释一个复杂分子（比如一个大环配体）的键角畸变时，它会引导读者首先用价层电子对互斥理论进行初步判断，然后引入分子轨道理论来解释那些反直觉的电子效应。这种层层递进的分析框架，培养了一种非常健康的科学思维方式——即没有放之四海而皆准的“终极理论”。此外，书中对过渡金属配合物的电子态和磁性的讨论，清晰地展示了晶体场理论到更完善的配位场理论的演变过程，这种历史脉络的梳理，让读者能清晰地看到科学是如何一步步逼近真相的，非常令人信服。

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这本书的叙事节奏非常稳定，像一条河流，时而宽阔平缓，时而激流险滩，但始终朝着一个明确的目标前进——构建一个完整的电化学世界观。我喜欢它对电极过程的讲解，那种对电荷转移和界面现象的描述，充满了动态美。作者用“电子的渡河”来形容电荷转移的活化能，这个比喻简单却深刻地揭示了法拉第过程的本质。我特别关注了它在处理浓差极化和欧姆极化这两种主要的电化学阻抗来源时的论述。它不仅解释了它们的物理成因，还通过精妙的数学模型展示了如何通过控制电流密度和溶液搅拌速率来有效抑制这些现象。这对于实际的电池设计和电解槽操作具有直接的指导意义。另外，书中对半导体电极和腐蚀电化学的章节，也处理得非常到位，将理论与工程应用完美结合。它没有把腐蚀看作单纯的“生锈”，而是上升到了一个涉及多相催化和表面能的复杂热力学-动力学问题，让人对日常的金属防护有了全新的认识。

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