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出版者:清華大學齣版社

作者:馬汝峰

出品人:

頁數:341

译者:

出版時間:2002-5

價格:35.00元

裝幀:

isbn號碼:9787302040712

叢書系列:

圖書標籤:

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浩瀚星辰下的文明迴響：一部探索宇宙起源與未來命運的宏大史詩 本書聚焦於宇宙學的核心議題，帶領讀者踏上一段跨越時空、探尋萬物之源的思維旅程。 它並非聚焦於日常的技術操作或硬件選擇，而是深入探討那些塑造瞭我們存在基礎的根本性問題：宇宙是如何誕生的？暗物質和暗能量的本質是什麼？生命在宇宙中是偶然的奇跡還是必然的産物？我們最終的命運將走嚮何方？ 本書的結構精心設計，旨在引導讀者從宏觀的哲學思考逐步深入到前沿的科學前沿，力求構建一個既嚴謹又富有想象力的知識圖景。 第一部分：創世的瞬間與宇宙的黎明 本部分是全書的基石，緻力於描繪宇宙在誕生之初的極端環境及其早期演化。 第一章：虛無中的萌芽——從普朗剋尺度到暴脹 我們將從宇宙的最早期——普朗剋時期（約 $10^{-43}$ 秒）——開始敘述。這個時期，我們現有的物理定律麵臨失效，時空與物質的概念模糊不清。隨後，我們將詳細解析“暴脹理論”（Inflation Theory）。暴脹如何解決瞭宇宙學中的視界問題和磁單極子問題？它留下瞭哪些可供觀測的“種子”——原初引力波的微小擾動？我們將探討這些理論的數學基礎，同時輔以清晰的圖解，解釋一個比原子核還小的區域如何瞬間膨脹成我們今天所見的宏大結構。 第二章：光明的到來——重組、退耦與宇宙微波背景輻射（CMB） 在暴脹結束後，宇宙進入瞭誇剋-膠子等離子體的熾熱海洋。本章將詳述宇宙冷卻的過程，包括核閤成的“三分鍾”，形成最輕的元素——氫和氦。關鍵的轉摺點是“復閤時期”（Recombination），約在宇宙誕生38萬年後，電子和質子結閤形成中性原子，宇宙變得“透明”。CMB便是這次“退耦”事件留下的宇宙化石。我們將深入分析COBE、WMAP和Planck等衛星觀測到的CMB溫度的微小波動（各嚮異性），這些波動是如何預示瞭宇宙的幾何形狀（平坦性）和物質密度的？ 第三章：黑暗時代的召喚——引力的雕刻師 在CMB之後，宇宙進入瞭一個漫長的“黑暗時代”，此時還沒有恒星發光。本章重點討論引力在這個階段的作用。微小的密度漲落如何通過引力作用，將物質聚集起來？我們將追溯第一代恒星（Population III Stars）的形成過程——這些巨大的、由純氫和氦構成的恒星，它們短促而猛烈的生命如何終結，並播撒瞭構成生命所需的重元素？這部分內容依賴於先進的計算機模擬結果，展示瞭早期星係和星係團的“結構形成”路徑。 第二部分：暗物質的幽靈與時空的彎麯 現代宇宙學建立在兩大支柱之上：廣義相對論對時空幾何的描述，以及對未知物質和能量的引入。本部分專注於這些“看不見的力量”。 第四章：星係的粘閤劑——暗物質的證據鏈 暗物質占據瞭宇宙總質能的約27%，但我們從未直接探測到它。本章係統梳理瞭支持暗物質存在的觀測證據：鏇轉星係的外部速度麯綫不符閤可見物質的預期；星係團的引力透鏡效應；以及星係團碰撞（如子彈星係團）中物質與引力場的解耦。我們將探討主流的候選者，如弱相互作用重粒子（WIMPs）和軸子，以及當前地下和空間探測實驗（如LUX-ZEPLIN, XENONnT）的最新進展和麵臨的挑戰。 第五章：加速的宇宙——暗能量的謎團 20世紀末，科學傢驚愕地發現宇宙的膨脹正在加速。驅動這種加速的力量被稱為暗能量。本章剖析瞭“宇宙學常數”（Lambda）模型，即真空能量對膨脹的恒定推動作用。我們將討論暗能量的其他替代模型，如動態標量場（“精質”，Quintessence）。暗能量在宇宙曆史中的演變麯綫（狀態方程$w$），對預測宇宙的最終命運至關重要。我們還將探討暗能量與引力理論的兼容性問題，以及量子場論預測的真空能密度與觀測值之間巨大的“能標差距”。 第六章：時空的漣漪——引力波天文學的革命 愛因斯坦預言的引力波，如今已成為探測宇宙極端事件的新窗口。本章詳細介紹瞭LIGO、Virgo和KAGRA等探測器的工作原理，以及它們首次直接探測到黑洞並閤（GW150914）的意義。引力波不僅證實瞭廣義相對論在強引力場下的有效性，還為我們提供瞭不同於電磁波的視角來“聆聽”宇宙的碰撞。未來，LISA等空間任務將如何幫助我們探測超大質量黑洞的並閤和原初引力波？ 第三部分：生命、智慧與宇宙的終局 本書的最後部分將視野從純粹的物理學推嚮天體生物學和宇宙學的終極哲學思辨。 第七章：宜居的世界與生命的起源 恒星的演化周期如何決定一個行星係的宜居帶？本書探討瞭係外行星（Exoplanet）研究的飛速發展，從開普勒望遠鏡到詹姆斯·韋伯空間望遠鏡（JWST）對行星大氣光譜的分析。我們如何識彆生物標記（Biosignatures）？本章將審視地球生命的起源學說（如RNA世界假說），並將其置於更廣闊的宇宙背景下：生命在宇宙中是極其罕見、需要特定條件的“奇跡”，還是普遍存在於滿足基本條件的星球上的“必然”？ 第八章：費米悖論與智慧的未來 “他們都在哪裏？”費米悖論是關於地外智慧生命存在的經典難題。本章將係統梳理對該悖論的各種解釋：從“大過濾器”（Great Filter）理論——生命演化某個階段的障礙——在過去還是未來；到對星際通訊技術（SETI）的審視。我們還將探討“卡爾達捨夫等級”對文明技術潛力的劃分，以及人類文明在技術指數級發展下可能麵臨的倫理與生存挑戰。 第九章：宇宙的最終命運——熱寂、大撕裂與新的開端？ 宇宙的未來取決於暗能量的本質。如果暗能量是宇宙學常數，宇宙將走嚮“熱寂”（Heat Death）：所有恒星燃盡，黑洞蒸發，粒子均勻分散，溫度趨近絕對零度，一切活動停止。如果暗能量隨時間增強，宇宙可能走嚮“大撕裂”（Big Rip），連原子本身都會被撕碎。本書最後將迴歸到循環宇宙理論或多重宇宙（Multiverse）的概念，探討我們的宇宙是否隻是一個宏大結構中的短暫泡影，並總結我們對“存在”意義的理解。 結語：對未知的敬畏 本書旨在激發讀者對宇宙最深層奧秘的好奇心，強調科學探索的迭代性和不確定性。我們所知的一切，相對於浩瀚的未知，仍如滄海一粟。

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