引力论和宇宙论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:湖南师范大学

作者:王永久

出品人:

页数:995

译者:

出版时间:2004-07-01

价格:80.0

装帧:精裝本

isbn号码:9787810814034

丛书系列:

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• 广义相对论
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引力论与宇宙论：探索宇宙的宏伟图景 我们身处一个浩瀚无垠、充满奥秘的宇宙之中。从最微小的粒子到最庞大的星系团，一切都在遵从着某些基本法则的支配。而在这其中，引力无疑是最为 fundamental 且影响深远的。它塑造了星辰的轨迹，维系了行星的运行，决定了星系的形成与演化，甚至可能是宇宙大尺度结构的最终塑造者。 本书《引力论与宇宙论》旨在带领读者踏上一场深入探究引力本质及其在宏观宇宙中所扮演角色的旅程。我们并非从一个孤立的力学概念出发，而是将其置于整个宇宙的宏大叙事之中，力图展现引力如何与宇宙的起源、演化、结构以及终极命运紧密相连。 第一部分：引力的宏伟画卷——从牛顿到爱因斯坦 我们的旅程始于对引力概念的梳理和演进。首先，我们将回顾牛顿万有引力定律。它以其简洁的数学形式，成功地解释了天体运动的规律，将地上的苹果落地与天上的月球绕地统一在同一套物理框架下。我们将深入剖析牛顿引力模型的精妙之处，理解它在经典力学体系中的核心地位，以及它在那个时代所带来的革命性影响。从行星轨道的描述到潮汐现象的解释，牛顿的引力理论无疑是人类认识自然的一座巍峨丰碑。 然而，科学的进步永无止境。随着观测手段的提升和理论思考的深化，牛顿引力模型的局限性逐渐显现。比如，它无法解释水星近日点的反常进动。这促使了我们对引力更深层次的理解的探索，并最终迎来了爱因斯坦的广义相对论。 本书将详细阐述广义相对论的核心思想：引力并非一种“力”，而是时空弯曲的表现。物质和能量的存在会扭曲其周围的时空，而物体则沿着弯曲时空的“测地线”运动，这在我们看来就是受引力作用。我们将深入解析场方程的数学结构，理解它如何描述物质分布与时空几何之间的复杂相互作用。从等效原理的深刻洞察，到引力时间膨胀和引力长度收缩的奇特效应，广义相对论为我们打开了全新的宇宙观。 我们还将探讨广义相对论的经典验证，例如：光线在强引力场中的弯曲（如日食期间观测到的星光偏折）、水星近日点的进动的精确解释，以及引力红移现象。这些观测证据的完美符合，极大地巩固了广义相对论作为目前描述引力最成功的理论的地位。 第二部分：宇宙的宏观结构与演化——引力的舞台 在理解了引力的本质之后，我们将视角转向宇宙本身，探究引力在宇宙的形成、演化以及结构形成中所扮演的关键角色。 首先，我们将追溯宇宙大爆炸模型。这个模型是当前解释宇宙起源和演化的主流科学理论。我们将从宇宙膨胀的观测证据（如哈勃定律）出发，逐步引入奇点、暴胀、核合成、宇宙微波背景辐射等一系列关键概念。在这一过程中，我们将强调引力在早期宇宙中的作用：它如何抵抗宇宙的膨胀，如何促使物质聚集，从而为后来的结构形成奠定基础。 接下来，我们将深入探讨宇宙的尺度结构。宇宙并非均匀分布的，而是呈现出一种“网状”结构，由星系、星系团、超星系团构成，它们之间由巨大的空洞分隔。我们将讨论引力不稳定性是如何在这种尺度结构的形成中发挥核心作用的。微小的密度涨落，在引力的作用下，会逐渐放大，密度高的区域吸引更多的物质，最终形成我们观测到的各种天体结构。我们将介绍暗物质的概念，它虽然不发光，但其巨大的引力效应是解释宇宙大尺度结构形成的关键。本书将讨论暗物质的性质、探测方法以及它在宇宙演化中的重要性。 此外，黑洞作为广义相对论预言的最极端的天体之一，也是本书的重要组成部分。我们将探讨黑洞的形成机制，它的视界、奇点等关键特征。黑洞的强大引力不仅会吞噬周围的物质，还会深刻影响其所处的时空。我们将讨论超大质量黑洞在星系形成和演化中的作用，以及它们如何可能成为理解宇宙动力学的重要线索。 第三部分：未竟的探索与前沿——引力与宇宙的未来 尽管我们对引力及其在宇宙中的作用有了深刻的理解，但科学的探索之路从未停止。本书的最后一部分将聚焦于当前引力研究的前沿和尚未解决的问题。 我们将讨论引力波的探测及其意义。引力波是时空涟漪，由剧烈的天体事件（如黑洞合并、中子星碰撞）产生。引力波的探测为我们提供了一种全新的、独立的观测宇宙的方式，能够直接“听到”宇宙的轰鸣，揭示之前无法观测到的现象，并对引力理论进行更严格的检验。 我们还将探讨暗能量的奥秘。观测表明，宇宙的膨胀不仅没有减速，反而正在加速。这种加速膨胀的现象似乎指向一种未知的能量形式，我们称之为暗能量。暗能量的性质和来源仍然是当今宇宙学中最核心的谜团之一。本书将介绍关于暗能量的各种理论模型，并讨论它对宇宙终极命运的可能影响。 最后，本书将对量子引力的研究方向进行展望。广义相对论在宏观宇宙尺度上取得了巨大成功，但在微观的量子尺度下，它与量子力学之间存在着深刻的矛盾。寻求一个能够统一描述宏观引力与微观量子世界的“量子引力”理论，是理论物理学的圣杯之一。我们将简要介绍一些主要的量子引力理论框架，如弦理论和圈量子引力，并讨论它们可能为我们带来的全新理解。 《引力论与宇宙论》不仅仅是一本关于物理理论的科普读物，更是一次引导读者进行哲学思考的旅程。通过理解引力的强大力量和宇宙的宏大图景，我们得以更深刻地认识自身在宇宙中的位置，以及人类探索未知、追求真理的永恒动力。本书希望能够激发读者对宇宙的好奇心，点燃探索的激情，并为理解我们所处这个奇妙世界的奥秘提供一个坚实的起点。

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这本书的结构安排非常巧妙，它不像传统教材那样线性推进，而是采用了螺旋上升的方式。开篇从一个引人入胜的哲学问题入手，逐步引入复杂概念，然后在后续章节中，又会不断回溯到最初的问题，用更深入的理解去重新审视它。这种设计的好处在于，它不会让读者在早期就因为概念的陌生而感到挫败。我印象最深的是关于“观测者效应”的那一部分，作者用了整整三个章节的篇幅，从不同的角度——量子力学、认知心理学乃至神经科学——去探讨这个主题，每一次的回归都带来新的层次和更深远的洞察。这种编排逻辑，无疑是为读者构建了一个立体而非平面的知识体系，使得理解的过程充满了发现的惊喜。

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这本书最让我感到震撼的，是它在结尾部分对于“未知”的坦诚态度。在探讨了诸多前沿理论和假说之后，作者并没有试图给出一个包罗万象的“终极答案”。相反，他用一种近乎谦卑的口吻，总结了当前科学探索的边界，并清晰地指出了未来几十年内可能突破的方向。这种“知道自己不知道什么”的智慧，比任何武断的结论都来得更有力量。它没有给人一种“一切皆已解答”的虚假满足感，而是像一个经验丰富的向导，在你完成一次伟大的徒步之后，指着更远处的群山，邀请你继续前行。这使得这本书读完之后，留下的不是一种结束的空虚，而是一种重新点燃的好奇与探索的激情。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，厚实的封面带着一种复古的油墨香气，触感温润而扎实。我尤其喜欢扉页上那张泛黄的星图插画，线条勾勒得极其精细，仿佛能透过纸张感受到宇宙洪荒的神秘。内页的排版也非常考究，字体的选择典雅大气，行距和字间距把握得恰到好处，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。作为一本涉及深奥理论的著作，它在视觉呈现上做到了极高的水准，这本身就是一种享受。我能感受到出版方在制作过程中的匠心独运，这绝非是一本可以随意翻阅的快餐读物，它更像是一件值得收藏的艺术品，无论是摆在书架上还是捧在手中，都散发着一种沉静而厚重的知识气息。这种对物理载体的重视，无疑为接下来的阅读体验奠定了非常积极的心理预期。

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我得说，这本书的深度是毋庸置疑的，它绝非泛泛而谈。里面涉及的数学工具和逻辑推导是相当严谨的，对于那些习惯了科普读物浅尝辄止的读者来说，可能会感到一定的挑战。我花了好几天时间，反复琢磨其中几处关于高维几何形态的描述，那段文字要求读者必须在脑海中构建一个完全非欧几里得的空间模型，这对于习惯了三维直觉的人来说，是一个相当大的认知负荷。不过，正是这种对思辨深度的要求，使得这本书的价值得以凸显。它迫使你跳出舒适区，用更严苛的思维去审视我们习以为常的“实在”，那种思想被拓展到极限的体验，是阅读此类书籍最核心的收获。

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初翻阅这本，我立刻被作者那种近乎诗意的叙事笔触所吸引。他似乎并不满足于仅仅罗列枯燥的公式和实验数据，而是将物理学的概念融入了一种宏大叙事之中。我特别欣赏他对“时间”这个抽象概念的描述，他没有直接给出教科书式的定义，而是通过一系列精妙的比喻，将时间描绘成一条不断自我折叠的河流，时而湍急，时而静谧。这种文学化的处理方式，极大地降低了理论的门槛，让一个对纯粹物理学有畏惧心理的普通读者也能从中寻找到乐趣。读到某一章关于“对称性破缺”的论述时，作者甚至引用了古希腊神话中的片段来做类比，这种跨学科的融会贯通，展现了作者深厚的学养和广阔的视野，让人读起来酣畅淋漓，大呼过瘾。

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