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出版者:高等教育出版社图书发行部（兰色畅想）

作者:祝之光

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-11

价格:21.20元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040155631

丛书系列:

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《星辰的低语：宇宙演化与暗物质的奥秘》 书籍简介 这本《星辰的低语：宇宙演化与暗物质的奥秘》，并非一本探究宏观经典力学或热力学定律的教材，而是一部深入现代宇宙学前沿，专注于宇宙诞生之初的极端物理过程，以及我们迄今为止观测宇宙中最大谜团——暗物质和暗能量的探索史诗。本书旨在为对宇宙学有一定基础了解的读者，提供一个既具深度又富于激情的认知之旅，带领读者穿越时空，直面宇宙最深层次的结构与命运。 第一部分：创世的回响——宇宙学的基石与早期宇宙 本书的开篇，我们将暂别日常经验中的宏观世界，潜入宇宙诞生的第一秒。我们从爱因斯坦的广义相对论出发，但重点将聚焦于如何用它来描述一个动态、膨胀的宇宙。章节将细致剖析弗里德曼方程组，解释宇宙是如何从一个极热、极密的奇点状态，历经暴胀（Inflation）的瞬间飞速扩张，最终形成我们今天所见的大尺度结构的。 暴胀理论是现代宇宙学最成功的理论之一，本书将详细阐述其动机、关键数学模型（如标量场驱动）及其成功地解决了视界问题和磁单极子问题的机制。我们会深入探讨宇宙微波背景辐射（CMB）的物理起源。CMB不仅仅是宇宙的“婴儿照片”，它所携带的微小温度涨落，是所有星系和星系团的“种子”。我们将解析这些偶极子、四极子矩的意义，并展示如何通过对CMB功率谱的精确测量，来确定宇宙的几何形状（平坦性）和物质-能量密度参数。 随后，内容将转向物质的形成。我们探讨了早期宇宙的核合成（Big Bang Nucleosynthesis, BBN），这解释了宇宙中氢、氦以及微量锂的丰度。BBN的理论预测与观测数据之间的惊人一致性，是标准宇宙学模型（ΛCDM）最坚实的证据之一。然而，我们也必须面对BBN遗留下的问题，例如氘丰度的细微偏差，这些偏差可能预示着超出标准模型的新物理学。 第二部分：隐形的骨架——暗物质的证据与模型 本书的核心部分，将完全聚焦于宇宙中约占总质能约27%的神秘成分——暗物质。我们不会满足于简单地陈述“我们需要暗物质”，而是系统地梳理支持其存在的观测证据链条。 首先，我们将详细回顾维拉·鲁宾（Vera Rubin）对星系旋转曲线的开创性工作。通过分析旋转曲线的平坦性，揭示了星系晕中存在着远超可见物质质量的引力效应。接着，我们将转向更大的尺度：星系团的动力学（如维里里定理的应用）和引力透镜效应。引力透镜，特别是强透镜和弱透镜，是测量空间中物质分布最直接的几何工具。本书将剖析如何通过分析背景星系像的微小畸变，重建前景物质（包括暗物质）的密度分布图。 最引人注目的证据来自子弹星系团（Bullet Cluster）的碰撞分析。这本书会详细解读X射线气体（重子物质）与引力势场（通过透镜重建的暗物质）的分离现象，这是迄今为止最有力的证据，表明暗物质确实是一种不与电磁力发生相互作用的“非重子”物质。 在模型探索方面，我们将全面对比主流的暗物质候选者。本书将深入探讨冷暗物质（Cold Dark Matter, CDM）的必要性，并介绍WIMPs（弱相互作用重粒子）的理论框架，包括其在粒子物理标准模型中的可能嵌入点（如超对称理论）。我们还会评估其他竞争性或补充性理论，如轴子（Axions）和惰性中微子，并分析探测这些理论模型的实验进展——从大型地下氙气探测器（如LUX-ZEPLIN）到对早期宇宙信号的搜寻。 第三部分：宇宙的终极命运——暗能量与膨胀的加速 在对物质进行深入探讨后，我们将转向驱动宇宙加速膨胀的神秘力量——暗能量，它占据了宇宙总能量密度的约68%。本书将追溯1998年对Ia型超新星观测带来的颠覆性发现，解释这些“标准烛光”如何揭示了宇宙膨胀正在加速的残酷事实。 暗能量的本质仍然是物理学中最深刻的难题之一。本书将详细分析“宇宙学常数”（Lambda, $Lambda$）模型，即它在爱因斯坦方程中的几何意义，以及它与量子场论预测的真空能量之间存在的巨大——跨越120个数量级的——“宇宙学常数问题”。 除了最简单的宇宙学常数，我们还将探讨更具动态性的暗能量模型，例如五次要素（Quintessence）标量场模型。这些模型预测暗能量的密度会随时间变化，这可以通过测量“状态方程参数 $w$”来区分。本书将探讨如何利用未来的大尺度结构巡天（如DESI、Euclid和LSST）来高精度测量 $w$ 的当前值和演化历史。 结语：前沿与未解之谜 《星辰的低语》的结尾，将展望下一代宇宙学实验和理论努力的方向。我们将讨论暗物质和暗能量的联合观测如何可能揭示“引力学是否需要修正”的根本问题，例如修正牛顿动力学（MOND）在特定尺度上的局限性。本书鼓励读者以一种开放且批判性的态度，面对当代科学的边界，理解我们对宇宙的描述仍然是一个基于最佳观测证据构建的、正在不断完善的宏伟模型。 本书不涉及经典力学中关于惯性系、功与能、动量守恒等基础概念的阐述，亦不深入探讨电磁学中的麦克斯韦方程组及其在宏观电路中的应用，更不会涉及量子力学的波粒二象性或薛定谔方程的解法。它是一部纯粹关于宇宙整体结构和其演化之谜的探究之作。

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这本书给我最大的启示在于，它让我看到了物理学作为一门基础科学，是如何为我们理解和改造世界提供了基础。作者在书中不仅仅是讲述了物理学家的研究成果，更重要的是，他展示了物理学思维方式的独特之处，比如逻辑严谨性、抽象能力和模型建构能力。我特别喜欢他对“模型”在物理学中的作用的阐述，比如“质点模型”、“刚体模型”等，这些模型虽然简化了现实，但却能够帮助我们抓住事物的本质，并且进行有效的预测和分析。书中关于相对论的讲解也让我茅塞顿开，爱因斯坦的相对论不仅仅是对时间和空间的重新定义，更是对我们认知世界方式的颠覆。作者通过一系列巧妙的类比，让我得以理解那些看似违反直觉的结论。这本书无疑是一本优秀的物理学入门读物，它不仅能够帮助读者建立起扎实的物理学基础，更重要的是，它能够激发读者对科学的探索热情。

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读完这本书，我最大的感受是，它真正地“唤醒”了我对物理世界的感知。我一直以为物理学就是冰冷的数字和复杂的公式，但这本书却让我看到了物理学的诗意和美感。作者在阐述概念时，常常会穿插一些历史故事和科学家的轶事，这使得原本枯燥的知识变得生动有趣。例如，在介绍牛顿的万有引力定律时，他详细描述了牛顿是如何在苹果落地这件事上获得灵感的，以及当时人们对这种“超距离作用”的质疑和不解。这种叙事方式让我觉得，科学的发展并非一蹴而就，而是充满了探索、质疑和不断的突破。更让我印象深刻的是，作者在解释一些经典物理学理论的同时，也会适时地引入一些现代物理学的进展，比如对量子力学和相对论的初步探讨。他并没有将这些理论讲解得过于复杂，而是通过一些巧妙的类比和设问，引导读者去思考。读到关于量子纠缠的部分，我虽然仍未完全理解其中的深层含义，但作者那种“一切皆有可能”的描述方式，确实让我对这个奇妙的领域产生了浓厚的兴趣。这本书的排版也非常舒服，大量的插图和图表清晰地展示了物理概念，这对于视觉学习者来说是巨大的福音。

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这本书的结构安排非常合理，它循序渐进地引导读者进入物理学的世界，从最基本的概念开始，逐步深入到更复杂的理论。作者在讲解概念时，总是会引用大量的历史典故和科学家的故事，这使得原本枯燥的物理学知识变得生动有趣，也让我感受到了科学探索的艰辛与伟大。例如，在介绍热力学时，作者详细讲述了卡诺循环的提出过程，以及玻尔兹曼熵的统计解释，这让我对热力学有了更深刻的理解。更令我赞赏的是，作者在讲解一些争议性的物理学理论时，比如量子力学的哥本哈根解释和多世界解释，并没有倾向于某一种观点，而是客观地呈现了各种理论的优缺点，鼓励读者自己去思考和判断。这种开放性的思维方式，对于培养科学素养至关重要。

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作为一名对科学有着浓厚兴趣的普通读者，我一直以来都希望能够找到一本能够真正带领我进入物理学殿堂的书籍，而这本书无疑达到了我的期望。它不是那种“填鸭式”的教学，而是像一位循循善诱的老师，用最浅显易懂的语言，最贴切生动的比喻，为我揭开了物理学的神秘面纱。我特别赞赏作者在处理一些核心概念时所展现出的清晰逻辑和结构。例如，在讲解动量守恒定律时，他先从生活中常见的例子，比如台球的碰撞开始，逐步引导读者理解动量的概念，然后才上升到抽象的数学表达式。这种由具体到抽象的教学方式，让我能够扎实地掌握每一个知识点，并且能够将它们融会贯通。书中对于能量形式转换的描述也让我印象深刻，从机械能到热能，再到电能，作者通过对各种能量转换过程的细致描绘，让我对能量的守恒性有了更深刻的认识。更让我惊喜的是，这本书还触及了一些前沿的物理学话题，比如暗物质和暗能量的假说，虽然这些内容仍然是未解之谜，但作者以一种非常开放的态度进行探讨，让我感受到了科学探索的魅力和无限可能。

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我是一个对抽象概念理解力相对较弱的读者，但这本书的叙述方式非常契合我的学习习惯。作者在解释一些相对论中的复杂概念时，比如时间膨胀和空间弯曲，并没有直接抛出爱因斯坦的方程，而是通过一些有趣的思维实验来引导读者理解。我特别喜欢关于“双生子佯谬”的讨论，作者用一种非常生动的方式，描绘了这对双胞胎在相对运动下，一个在地球上变老，另一个在飞船上相对年轻的情景。这种叙事方式不仅让我理解了相对论的核心思想，更让我对时间和空间产生了全新的认识。这本书还对量子力学的基本原理进行了介绍，比如波粒二象性和测不准原理。作者用了大量的篇幅来解释这些概念，并且通过一些巧妙的类比，比如光子既像粒子又像波，来帮助读者理解。我虽然还不能完全掌握这些概念的数学表达，但这本书已经成功地激发了我对量子世界的浓厚兴趣。

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这本书给我最深刻的印象是它能够将宏观的宇宙与微观的粒子世界巧妙地连接起来。我一直觉得，物理学似乎是将世界割裂开来研究，但这本书让我看到了它们之间千丝万缕的联系。作者在描述宇宙大爆炸理论时，用了一种非常诗意的语言，将宇宙的诞生描绘成一场壮丽的“创世纪”。他详细解释了宇宙膨胀的证据，比如红移现象，以及早期宇宙的温度和密度是如何影响了我们今天所见的宇宙。接着，他又将视角转向微观世界，解释了原子、电子、质子等基本粒子的性质，以及它们是如何通过力的相互作用形成我们所见到的物质。最令我着迷的是，作者在介绍基本粒子和它们之间的相互作用时，使用了“粒子 zoo”这样的比喻，让我觉得这些微观粒子就像是各种各样的“居民”，在遵守着特定的“规则”和“互动方式”构建着整个宇宙。这本书的论述逻辑非常严谨，但又不会让人感到枯燥，反而会让我产生一种探索未知世界的强烈冲动。

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这本书在内容深度和广度上都给我留下了深刻的印象。它不仅仅是一本入门级的物理学教材，更像是一本包含了物理学发展史的百科全书。作者在介绍经典力学时，从伽利略的落体实验讲到牛顿的万有引力，再到拉格朗日的分析力学，内容由浅入深，循序渐进。在讲解电磁学时，他详细介绍了法拉第的电磁感应实验，麦克斯韦方程组的建立，以及电磁波的发现，让我看到了物理学理论是如何一步步走向统一的。让我惊喜的是，这本书还对现代物理学的一些重要分支进行了介绍，比如量子场论和弦理论。虽然这些内容对于我来说理解起来还有一定的难度，但作者用通俗易懂的语言和生动的类比，让我得以窥见这些前沿科学的魅力。我特别喜欢他对宇宙学和天体物理学的讲解，比如黑洞的形成机制，虫洞存在的可能性，以及宇宙的最终命运，这些内容都极大地满足了我对宇宙的好奇心。

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这本书的封面设计就足够吸引人，简洁大气，主色调的深邃蓝色仿佛蕴藏着宇宙的奥秘。拿到手里，沉甸甸的纸张质感，以及印刷的清晰度，都让人感受到作者和出版方的用心。我之前对物理学一直抱有一种既敬畏又好奇的态度，总觉得它是一门深奥且难以捉摸的学科，但这本书从第一页开始就彻底颠覆了我的认知。它并没有一开始就抛出复杂的公式和定理，而是从一些我们日常生活中可以观察到的现象入手，比如苹果为什么会落地，月亮为什么会绕着地球转。作者用一种非常引人入胜的方式，将这些看似寻常的现象背后所蕴含的深刻物理原理娓娓道来。我特别喜欢它对于一些抽象概念的比喻，比如将引力比作时空的“弯曲”，将能量比作一种“可以传递但不会消失”的财富。这些比喻不仅帮助我理解了那些抽象的概念，更让我觉得物理学离我们并不遥远，它就在我们生活的方方面面。我曾经尝试过阅读一些物理学入门的书籍，但往往读到一半就因为过于晦涩而放弃，而这本书却让我有了一种欲罢不能的感觉，每一页都充满了惊喜和启发。它不仅仅是一本关于物理学的书，更像是一次与宇宙对话的旅程，让我重新审视这个世界，也让我开始思考更深层次的问题。

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这本书的价值远不止于传授知识，它更像是一次关于科学思维方式的启蒙。作者在书中反复强调了科学方法的重要性，比如观察、假设、实验和验证。他通过对历史上一些重大科学发现过程的梳理，展示了科学家们是如何运用科学方法来解决问题的。我特别欣赏他对“伪科学”的批判性分析，这让我明白了，并非所有声称是“科学”的说法都经得起推敲。这本书不仅教我“是什么”，更教我“怎么想”。在讲解牛顿力学中的惯性定律时，作者解释了它与我们日常直觉之间的冲突，以及科学家是如何通过严谨的实验来修正直觉的。此外，书中对熵增定律的探讨也让我印象深刻，它揭示了宇宙万物最终走向无序和平衡的必然趋势，虽然听起来有些悲观，但作者将其与生命体的复杂和有序性进行了对比，反而让我对生命本身的存在更加敬畏。

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读完这本书，我感觉自己对这个世界的理解又上了一个新的台阶。它不仅仅教会了我物理学的基本概念，更重要的是，它让我看到了物理学作为一门研究自然规律的学科，是如何与其他科学领域相互关联，并且对我们的生活产生了深远的影响。作者在讲解物理学在工程技术、医学、计算机科学等领域的应用时，用了很多具体的案例。例如，他解释了半导体材料的物理原理是如何支撑了现代信息技术的发展，以及核物理的发现是如何在医疗领域产生了革命性的影响。这让我深刻地体会到，物理学并非是孤立存在的象牙塔里的学问，而是与我们社会发展息息相关的驱动力。书中关于热力学第二定律的阐述也让我受益匪浅，它不仅仅是关于能量的转化，更是关于事物发展的方向和规律。

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