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出版者:高等教育出版社

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:25.0

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isbn号码:9787040053975

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《宇宙的低语：暗物质与暗能量的探寻》 内容提要： 本书深入探索了现代宇宙学中最引人入胜、也最令人困惑的领域——暗物质与暗能量。这不是一本关于地球表面山川河流的地理学著作，而是对我们所栖居的宏大宇宙结构与演化历程的深度剖析。从二十世纪初经典物理学的危机开始，本书逐步揭示了科学家们如何通过对星系旋转曲线、引力透镜效应以及宇宙微波背景辐射的观测，推断出宇宙中存在着远超可见物质的神秘成分。 全书分为七个主要部分，系统地梳理了从理论构想到实验验证的整个探索脉络。 --- 第一部分：可见的局限——宇宙学的基础危机 本部分首先回顾了20世纪初宇宙学的主要成就，如哈勃对宇宙膨胀的发现，并迅速转入对现有模型的挑战。我们详细分析了维尔特·鲁宾在星系旋转曲线观测中发现的“超速”现象，这直接指向了星系外围的物质总量远大于可见恒星和气体所能提供的质量。我们探讨了牛顿万有引力定律在银河系尺度上失效的可能性，以及引入“额外质量”概念的必然性。同时，本书也概述了标准粒子物理模型（SM）的成功之处及其在解释宇宙尺度现象时的明显不足。 第二部分：暗物质的候选者——理论猜想与粒子物理 暗物质（Dark Matter）因其不发射、不吸收、不散射电磁辐射的特性，成为宇宙中不可见的基石。本部分聚焦于理论物理学家提出的主要候选粒子模型。我们深入解读了WIMPs（弱相互作用重粒子）的理论框架，包括其在早期宇宙中热遗迹的产生机制。此外，我们也考察了其他更具投机性的模型，如轴子（Axions）及其寻找方法，以及惰性中微子（Sterile Neutrinos）的特性。本书详细介绍了各种实验手段，包括地下深处的直接探测实验（如XENONnT、LZ）如何试图捕捉暗物质粒子与普通物质原子核的微弱碰撞，以及在粒子加速器（如LHC）中寻找暗物质粒子产生的间接证据。 第三部分：引力透镜下的舞蹈——暗物质的分布 暗物质并非均匀分布，它以巨大的“暗物质晕”形式构成了星系和星系团的骨架。本部分的核心是引力透镜效应的物理原理。我们详细解释了强引力和弱引力透镜如何充当宇宙尺度的“显微镜”和“望远镜”，揭示光线在经过大质量天体附近时发生的弯曲。通过对背景星系图像的系统性畸变分析，科学家能够精确地绘制出星系团中不可见质量的分布图。特别是对“子弹星系团”的剖析，它被视为暗物质存在的“确凿证据”，因为它清晰地展示了普通物质（热气体）与引力中心（暗物质）的解耦现象。 第四部分：宇宙的微波余温——暴胀理论与早期宇宙 要理解暗物质，必须回到宇宙大爆炸后的极早期。本部分转向宇宙微波背景辐射（CMB）。我们详细阐述了CMB如何成为宇宙“婴儿照片”，以及其中微小温度波动的物理意义。通过分析CMB的功率谱，科学家能够确定宇宙中各种组分的精确比例。特别是，对CMB各向异性数据的分析，首次量化了宇宙中物质与能量的构成——可见物质仅占约4.9%，而暗物质约占26.8%。本书也探讨了暴胀理论如何解释CMB的均匀性和平坦性，并将暗物质的早期演化纳入此框架。 第五部分：宇宙加速膨胀——暗能量的崛起 如果说暗物质是“粘合剂”，那么暗能量就是“斥力源”。本部分彻底转向宇宙学中更深层次的谜团——暗能量（Dark Energy）。我们回顾了1998年通过Ia型超新星观测所带来的震惊：宇宙膨胀正在加速。本书详尽解释了Ia型超新星作为“标准烛光”的工作原理，以及它们如何帮助测量遥远距离。随后，我们聚焦于解释这种斥力的两种主要理论模型：宇宙学常数（Lambda, $Lambda$），即爱因斯坦场方程中的固有项，与第五种力（Quintessence）模型，即一种随时间变化的动态能量场。 第六部分：暗能量的本质与几何学 暗能量的密度似乎极其微小，却主宰着宇宙的最终命运。本部分深入探讨了暗能量的属性，特别是其状态方程（$w$）的测量。如果$w = -1$，则支持宇宙学常数模型；如果$w$偏离-1，则意味着暗能量的性质随时间演变。我们介绍了目前最先进的巡天项目（如DESI、Euclid、未来的罗马空间望远镜）如何通过测量重子声学振荡（BAO）来精确构建宇宙的“标尺”，从而描绘出暗能量和暗物质的协同作用图景。 第七部分：统一的展望与前沿挑战 本书的最后部分将视野投向未来。暗物质和暗能量的发现，强烈暗示着粒子物理学和广义相对论之间存在巨大的理论鸿沟。我们探讨了修正引力理论（Modified Gravity Theories），例如MOND（修正牛顿动力学）及其相对论性扩展，这些理论试图在不引入新物质的情况下解释观测现象。此外，本书还探讨了将暗物质与暗能量纳入一个统一框架的可能性，以及弦论、圈量子引力等前沿理论在解决这些“暗”问题上可能扮演的角色。最终，我们总结了当前科学界面临的挑战：我们对宇宙的理解中，仍有超过95%的部分是未知的，而探寻暗之谜，正是通往新物理学的唯一坦途。 --- 适用读者： 任何对宇宙学、天体物理学和理论物理学抱有浓厚兴趣的爱好者、专业学生及科研人员。本书力求在保持科学严谨性的同时，用清晰的语言构建起宏大而引人入胜的宇宙探索史诗。

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这本书的配图和插画质量达到了教科书级别的水准，甚至可以说超越了许多专业图册。清晰度极高，色彩还原度惊人，尤其是那些航拍的卫星影像和手绘的地形剖面图，简直是艺术品。这些视觉辅助材料绝不是可有可无的点缀，它们是理解复杂地理空间关系的关键钥匙。我发现，很多我过去仅凭文字描述难以想象的宏大尺度或精微结构，在看到这些高质量的图示后，瞬间豁然开朗。比如，关于河流流域的演变过程，书中通过一系列对比鲜明的示意图，将数百万年的地质时间尺度浓缩在了几页之间，这种视觉化的教学效果是纯文字描述难以企及的。而且，图注的标注详尽且精准，即便是对初学者也非常友好，避免了在阅读过程中频繁中断去查阅其他资料的困扰。好的地理书籍，图文并茂是基本要求，但这本书真正做到了“图文互证，相得益彰”，彼此成就了对方的表达效果。

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我得说，这本书的深度和广度是超乎我预期的，它远不止于对基础地理概念的简单罗列。作者显然进行了极其详尽的田野调查和文献梳理，在某些特定的区域专题探讨上，展现出了令人惊叹的专业水准。我尤其关注了其中关于气候变化对区域生态系统影响的章节，书中引用的最新的科研数据和模型预测，论证逻辑严密，观点独到深刻，绝非市面上那些泛泛而谈的普及读物可比。它没有回避那些复杂和具有争议性的议题，而是提供了一个平衡且多维度的视角供读者思考，这体现了作者学术上的良知和勇气。对于想深入研究某一地理现象背后复杂驱动力的读者来说，这本书无疑提供了一个极佳的理论基石和参考框架。它不是那种读完就束之高阁的书，而是那种需要时不时翻回来，对照新的时事新闻或学术进展进行二次解读的工具书和思想伙伴，其知识的密度和价值感非常高，值得反复研读。

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这本书的装帧设计实在太吸引人了，封面那深沉的蓝色调，配上烫金的字体，一下子就抓住了我的眼球。那种沉稳中透着一丝神秘的气息，让我忍不住想立刻翻开看看里面究竟藏着怎样的精彩。内页的纸张质感也相当不错，光滑细腻，油墨印刷清晰锐利，即便是那些复杂的地图和图表，细节也展现得淋漓尽致，阅读起来眼睛非常舒服，长时间也不会感到疲劳。我特别欣赏作者在排版上下的功夫，章节之间的留白处理得恰到好处，既保证了信息量的充实，又维持了整体的呼吸感和舒展性。而且，这本书的开本设计非常人性化，无论是放在书架上，还是随身携带，都显得既大气又不失便携。每一次拿起它，都感觉像是在进行一场庄重的仪式，那种对知识的敬畏感油然而生。我对这种对书籍物理形态如此用心的出版物，总是抱有一种特殊的偏爱，因为它不仅仅是内容的载体，更是一件值得收藏的艺术品。这本书的封面设计，简直可以作为现代图书设计的一个典范，简约而不简单，内敛而有力量。

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这本书的叙事风格简直是一股清流，它完全打破了我对传统地理教材那种枯燥乏味的刻板印象。作者的文字功底深厚，仿佛是一位经验极其丰富的旅行家，正带着我们穿梭于那些壮阔的河山之间，娓娓道来每一个地貌的成因和历史的变迁。语言的运用极其生动形象，时不时蹦出一些充满画面感的比喻和拟人手法，让人仿佛身临其境，能“看”到黄土高原的风沙肆虐，也能“听”到长江大河的奔腾不息。它不是简单地堆砌数据和专有名词，而是将地理知识巧妙地融入到了一个个引人入胜的故事线索中。比如，在描述某处山脉的形成时，作者用了大段的篇幅来铺陈地质运动的漫长与壮烈，读起来一点都不觉得晦涩，反而充满了史诗般的震撼感。这种将科学严谨性与文学感染力完美融合的叙述方式，极大地激发了我对这片土地深层次的好奇心和探索欲，让人读罢一篇，就迫不及待地想知道下一处等待着我们的是怎样的奇景。

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我购买这本书的初衷，是想了解一些关于自然环境的知识，但读完后我收获的远不止于此，它成功地激发了我对人类社会与自然环境相互作用的哲学思考。作者在探讨资源分布、人口迁移这些议题时，不自觉地将地理决定论与社会建构论进行了巧妙的对话与平衡。它让我意识到，我们所生活的世界，并非是一个被动接受的自然设定，而是在无数代人类的活动、文化、技术进步中，被不断地塑造和重新定义。这种宏大的历史观和人类中心主义的反思，使这本书的价值得到了升华，从一本纯粹的地理学著作，变成了一部关于人类文明与地域命运关系的深度观察报告。阅读过程中，我常常会停下来，沉思于我们对环境应尽的责任，以及如何以更可持续、更具远见的方式去理解和利用我们赖以生存的这片土地。这本书，最终教会我的，是谦逊地面对自然的力量，并以更负责任的态度去书写我们自己的地域故事。

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