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出版者:人民邮电出版社

作者:叶至军

出品人:

页数:434

译者:

出版时间:2004-1

价格:48.00元

装帧:平装

isbn号码:9787115126740

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星辰的轨迹：一部关于宇宙演化与生命起源的宏大叙事 一、 序言：在无垠的时空中追溯本源 本书是一部献给所有对宇宙、时间以及生命本质怀有深沉好奇心的人的探索之作。我们生活在一个浩瀚无垠、充满未解之谜的宇宙之中，从最微小的亚原子粒子到横跨数十亿光年的星系团，每一个尺度都蕴含着其自身的物理法则和演化史诗。然而，我们是如何从一片混沌的能量之海中诞生出结构、秩序乃至意识的？“星辰的轨迹”试图带领读者踏上一段横跨时空的旅程，从宇宙大爆炸的初始瞬间，追溯至我们自身存在的哲学根基。 二、 第一部分：太初之光与宇宙的骨架 1. 奇点之外的黎明：大爆炸的遗迹与暴胀理论 本书的起点设定在时间的“零点”——奇点。我们不会满足于简单地描述“大爆炸”这一事件，而是深入探讨支撑现代宇宙学的关键理论：暴胀模型。我们将详细解析暴胀理论如何解决了视界问题和磁单极子问题，并阐释暴胀结束时所产生的微小量子涨落如何成为了日后宇宙中所有结构（如星系和星系团）的“种子”。读者将通过精妙的数学逻辑和令人震撼的观测证据（如宇宙微波背景辐射，CMB），理解我们如何“看到”宇宙诞生后38万年的景象。我们还将探讨关于“暴胀之前”的猜测，例如循环宇宙模型或多重宇宙的可能性，但着重于现有物理学框架下的严谨推导。 2. 元素的炼金术：从氢到铁的星际熔炉 宇宙的早期几乎是纯粹的氢和氦。本书的第二章聚焦于恒星，这些宇宙中的核聚变工厂。我们将详细剖析恒星的诞生、主序阶段的稳定燃烧、红巨星的膨胀，直至超新星爆发的壮丽终结。重点在于核合成过程： 主序星内部： 质子-质子链反应和CNO循环的能量释放机制。 红巨星阶段： 氦的“点火”和三阿尔法过程如何创造出碳和氧。 大质量恒星的死亡： 硅燃烧链和铁核的形成。我们探究为什么铁是恒星生命的终结——因为它不再能通过核聚变释放能量。 随后，我们将详细介绍 Ia 型和 II 型超新星的机制，揭示重元素（如金、银、铀）是如何通过中子捕获过程（s-过程和r-过程）被抛洒到星际介质中，为下一代恒星和行星系统的形成奠定物质基础。 3. 暗物质与暗能量的幽灵：看不见的宇宙主宰 现代宇宙学最大的谜团在于其绝大部分内容是不可见的。本书将用大量篇幅梳理暗物质和暗能量的研究历程。 暗物质的证据链： 从维拉·鲁宾对星系旋转曲线的观测，到引力透镜效应的精确测量，再到子弹星系团的碰撞证据，构建起暗物质存在的不可辩驳的逻辑。我们不会止步于“弱相互作用重粒子（WIMP）”的传统猜想，而是会考察更前沿的理论，例如轴子（Axions）或原初黑洞的可能性。 暗能量的加速： 解释 Ia 型超新星如何揭示了宇宙的加速膨胀，并探讨最简单的解释——宇宙学常数（$Lambda$）——其理论值与观测值之间巨大的“真空灾难”。本书将对比能量密度模型，如标量场驱动的“幽灵能量”，展示科学家们试图理解这种反引力效应的努力。 三、 第二部分：行星的形成与生命的萌芽 4. 从尘埃盘到宜居世界：行星系统的编年史 恒星形成后留下的原行星盘是行星诞生的摇篮。本书将详细描述“吸积理论”的细节： 核增长机制： 微小的尘埃颗粒如何通过碰撞和静电作用聚集形成星子（Planetesimals）。 巨行星的塑造： 气态巨行星（如木星）在星盘中的快速形成及其对内部太阳系物质分布的重塑作用（如“尼斯模型”）。 系外行星的多样性： 介绍开普勒和 TESS 任务的主要发现，探讨“超级地球”、“热木星”和“海洋世界”的物理特征，以及如何利用凌日法和视向速度法来探测这些遥远的世界。 5. 惰性物质的觉醒：生命起源的化学路径 本部分是本书最具挑战性也最引人入胜的部分：生命的起源。我们不倾向于单一的奇迹叙事，而是构建一个基于化学和环境的概率模型。 生命元素的环境化学： 探讨在早期地球（或类似行星）还原性大气中，氨基酸、核苷酸等有机分子如何通过米勒-尤里实验的扩展版本，在火山热液喷口或冰层下形成。 RNA世界假说： 聚焦于 RNA 酶（Ribozymes）作为信息存储和催化剂的双重功能，解释生命如何可能从一个自我复制的分子系统开始演化。 细胞膜的自我组装： 探讨脂质囊泡在早期水环境中如何自发形成界限，从而将内部化学反应与外界环境隔离，实现代谢的初步组织。 6. 地球的漫长演化与生物大爆炸 本书追踪了生命在地球上长达四十亿年的历史。我们将重点关注关键的进化转折点： 大氧化事件（GOE）： 蓝藻光合作用如何永久性地改变了地球大气，导致了第一次大规模生物灭绝，同时也为真核生物的出现铺平了道路。 真核生物的内共生： 详细阐述线粒体和叶绿体如何通过吞噬作用进入原始细胞，形成复杂生命的基石。 寒武纪生命大爆发： 分析基因调控网络（Hox 基因）的演化如何突然释放出动物界所有主要的“身体蓝图”，以及这一爆发背后的环境驱动力（如氧气浓度提升或捕食者出现）。 四、 结语：理解我们在宇宙中的位置 最后一部分将这些宏大的科学叙事汇聚于一个核心问题：根据我们对宇宙和生命的理解，我们是否是独特的？本书结尾不会提供一个武断的答案，而是引导读者思考费米悖论（Fermi Paradox）的多种现代解释，从“大过滤器”理论到“稀有地球假说”。我们将总结，无论宇宙的尺度如何深邃，物质的构成如何简单，生命与智慧的出现都是物理规律在特定条件下的必然产物。本书旨在通过对物质、能量和时间的严谨考察，提升读者对存在本身的敬畏感。 适用读者： 对天体物理学、化学演化、生命起源等跨学科领域感兴趣的非专业读者、高年级学生及科研爱好者。本书避免了过多的晦涩专业术语，但保留了科学探讨的深度与逻辑严谨性。

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