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页数:434

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出版时间:1996-1

价格:12.90元

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isbn号码:9787215036116

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《星辰轨迹：宇宙演化与未来探索》 内容简介 本书以宏大叙事的手法，深入浅出地剖析了宇宙从奇点爆炸至今的演化历程，并展望了人类在深空探索领域所面临的机遇与挑战。全书结构严谨，逻辑清晰，既包含了前沿的物理学、天文学理论，又融入了对人类文明在宇宙尺度下意义的深刻哲学思考。 第一部分：宇宙的黎明与创世之初 本部分聚焦于宇宙诞生的初始阶段。我们将从广义相对论和量子力学的交汇点出发，探讨“大爆炸”理论的最新证据与未解之谜。 1.1 奇点与暴胀：时间的开端 详细阐述宇宙学中“奇点”的概念，即在时间起点上所有物理量趋于无穷大的状态。随后，深入解析“暴胀理论”如何解决了标准大爆炸模型中遗留的平坦性问题和视界问题。我们将回顾彭齐亚斯和威尔逊发现的宇宙微波背景辐射（CMB），并解读CMB各向异性图谱中蕴含的早期宇宙信息，如物质密度的微小扰动如何最终演化为星系团的宏伟结构。 1.2 基本粒子的“创世纪” 描述宇宙诞生后极短时间内基本粒子（夸克、电子、中微子）的形成过程。重点分析了四种基本力的分离机制——引力优先脱离，随后是强核力、弱核力和电磁力。探讨“夸克胶子等离子体”的特性，以及重子（质子和中子）的形成过程，这是构成我们今天所见物质世界的基石。 1.3 核合成的“熔炉” 介绍宇宙大爆炸后约三分钟内发生的“太初核合成”过程。计算了早期宇宙中氢、氦以及微量锂的丰度比例，这些理论预测值与现代观测结果的高度吻合，构成了大爆炸理论最坚实的证据之一。阐释了为何在早期宇宙中，更重的元素无法形成，为后续恒星的诞生奠定了原材料基础。 第二部分：恒星的生命周期与元素工厂 本部分转向宇宙演化的中观阶段，即物质在引力作用下聚集、恒星形成、演化直至死亡的壮丽循环。 2.1 星云的坍缩与原恒星的诞生 描述星际介质（ISM）的构成，以及分子云在引力扰动下（如超新星爆炸的冲击波）开始收缩的过程。解析原恒星阶段的物理过程，特别是随着核心温度和压力升高，氢原子聚变成氦的核聚变反应如何被点燃，标志着主序星的诞生。 2.2 主序星的平衡与多样性 根据质量划分恒星的类型，如红矮星的漫长生命、太阳型恒星的中庸之道，以及大质量恒星的狂暴燃烧。详细解释了恒星内部的能量传输机制（辐射与对流），以及恒星演化轨迹（赫罗图）的意义。探讨了恒星的质量限制，特别是钱德拉塞卡极限和欧本海默-沃尔科夫极限。 2.3 恒星的谢幕：白矮星、中子星与黑洞 分析不同质量恒星的死亡方式。轻质量恒星如何抛洒外层物质形成行星状星云，留下致密的白矮星残骸。探讨大质量恒星在核心燃尽后发生的灾难性引力坍缩，形成具有极端密度的中子星，并介绍脉冲星现象。最后，深入解读黑洞的形成机制、事件视界（Event Horizon）的物理意义，以及史瓦西半径的概念。 2.4 超新星爆发与宇宙的“炼金术” 重点分析II型超新星（大质量恒星坍缩）和Ia型超新星（白矮星质量超过极限）的爆发机制。阐明了超新星爆发作为宇宙中重元素（铁以上的元素，如金、铀、硅等）的主要制造工厂的作用，强调了“我们都是星尘”的深刻内涵。 第三部分：结构的形成与暗物质之谜 本部分将视角拉至宇宙的宏观尺度，探讨物质如何组织成星系、星系团乃至宇宙网的复杂结构。 3.1 暗物质的引力印记 详细介绍“暗物质”的观测证据，包括星系旋转曲线的异常、星系团的引力透镜效应以及CMB中的结构形成模拟。讨论目前主流的候选粒子模型，如弱相互作用重粒子（WIMPs）和轴子，以及探测这些神秘物质的实验进展。 3.2 星系的演化与并合 描述星系（如螺旋星系、椭圆星系）的形成和演化历史。解析星系并购合对星系形态和恒星形成率的影响。探讨位于星系中心的超大质量黑洞（SMBH）与宿主星系共同演化的“共演化”假说。 3.3 暗能量与宇宙加速膨胀 介绍暗能量的概念，它被认为是驱动宇宙当前加速膨胀的神秘斥力。讨论暗能量的两种主要模型：宇宙学常数（真空能量）和修正引力理论。分析暗能量在宇宙总能量密度中所占的绝对主导地位，预示着宇宙的最终命运。 第四部分：人类文明的深空征途 本书的最后部分将焦点转向人类自身，探讨在理解了宇宙的过去与现在之后，我们应如何规划未来。 4.1 宜居带与系外行星的搜寻 回顾开普勒、TESS等任务对系外行星的发现历程。定义“宜居带”的条件，并探讨“超级地球”和“类地行星”的特征。分析大气光谱学在探测系外生命迹象（生物标记物）中的关键作用。 4.2 星际旅行的工程挑战 分析当前驱动技术（化学火箭）的局限性，并深入探讨未来概念性推进系统，如核聚变火箭、反物质驱动以及理论上的曲速驱动（Warp Drive）在物理学上的可行性边界。讨论星际航行中对辐射防护、生命维持系统及时间膨胀效应的工程应对。 4.3 费米悖论与文明的未来 重新审视“费米悖论”——即“为什么我们没有看到外星文明的证据？”。探讨“大过滤器”理论，分析文明发展过程中可能出现的自我毁灭陷阱（如气候危机、核战）或自然灾难（如伽马射线暴）。最后，探讨人类文明如何在宇宙尺度上确保其长期存续，以及成为跨恒星物种的意义。 结语：永恒的好奇心 本书的结语将回归到科学探索的哲学层面，强调人类的好奇心是推动我们理解宇宙的终极动力，并鼓励读者以更广阔的视野去审视自身在浩瀚时空中的位置。

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