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出版者:科学

作者:蔡炳新，陈贻文主

出品人:

页数:638

译者:

出版时间:2007-8

价格:48.00元

装帧:

isbn号码:9787030191496

丛书系列:

图书标签:

• 化学
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• 教材
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• 化学实验
• 教学
• 实验指导

探寻宇宙的奥秘：一部关于天体物理学的恢宏巨著 书名：《星尘的回响：宇宙学前沿与深空探索》 作者： [此处可虚构一位权威的物理学家或天文学家的名字，例如：艾萨克·维克多·卡文迪许] 出版社： [此处可虚构一家知名学术出版社，例如：环宇科学出版社] --- 内容提要： 《星尘的回响：宇宙学前沿与深空探索》并非一部基础学科的入门读物，它是一次对宇宙宏大叙事进行深度剖析的智力远征。本书聚焦于现代天体物理学和宇宙学领域最前沿的理论构建、革命性的观测证据，以及人类探索未知边界的最新成就。它旨在为那些已经掌握了基础物理和数学工具，渴望深入理解宇宙运作规律的读者提供一张通往知识殿堂深处的通行证。 全书结构严谨，逻辑递进，内容涵盖了从极早期宇宙的量子涨落，到超大质量黑洞的形成与并合，再到暗物质和暗能量的本质探究。本书的撰写风格既保留了严谨的科学论证，又充满了对宇宙奇观的敬畏与激情，力求在精确性与可读性之间找到完美的平衡点。 --- 第一部分：宇宙的黎明与基础模型 本书的开篇即刻将读者带入宇宙诞生的那一刻——大爆炸理论的精细化模型。我们不再满足于对哈勃膨胀的简单描述，而是深入探讨了暴胀理论（Inflation Theory）的数学框架，包括其对宇宙学微波背景辐射（CMB）各向异性（尤其是$l$值在2到200之间的精细结构）的解释能力，以及对未来引力波探测的预言。 随后，我们将检视标准宇宙学模型——$Lambda$CDM模型的现代挑战。这部分内容详细阐述了“哈勃张力”问题，即基于早期宇宙CMB数据推导出的哈勃常数$H_0$与基于晚期宇宙（如Ia型超新星）观测值之间的系统性不一致。本书将详细梳理当前提出的修正引力理论、修改标准模型基本粒子的方案，以及可能涉及的新物理学效应，评估每一种方案在解决现有观测矛盾中的潜力与局限。 第二部分：恒星演化与极端天体物理 这一部分将目光从宇宙的整体结构收回到宇宙中最具活力的天体——恒星及其死亡后的残骸。我们不会重复核聚变的基础反应方程式，而是专注于恒星内部复杂的输运过程，特别是对大质量恒星氦闪、氖燃烧的数值模拟结果进行深入分析。 重点章节包括： 1. 超新星爆发的流体力学： 深入剖析II型超新星爆发过程中，由中微子驱动的激波反弹机制（Neutrino-driven Mechanism）。我们将探讨如何利用多信使天文学（Multi-messenger Astronomy），特别是GW170817事件之后，对千新星（Kilonovae）的元素合成（特别是r-过程）进行精确的光谱学和辐射传输建模。 2. 致密天体的拓扑学： 对中子星的内部状态方程（Equation of State, EoS）进行全面回顾。书籍将探讨当前限制EoS的观测约束，例如最大质量中子星的估计值，以及使用广义相对论框架下对合并中子星的潮汐变形参数（Tidal Deformability）的计算方法。 3. 活动星系核（AGN）与黑洞反馈： 这一节侧重于超大质量黑洞（SMBH）吸积盘的物理过程。我们将解析爱丁顿吸积率之上的辐射压如何影响宿主星系的气体冷却和恒星形成，即“AGN反馈”机制的理论模型，以及如何利用X射线光谱的Fe K$alpha$线轮廓来映射黑洞视界附近的强引力场效应。 第三部分：暗物质与暗能量的探索前沿 本书将耗费大量篇幅探讨宇宙学中最大的两个谜团。我们不再仅仅罗列暗物质的候选粒子，而是对直接和间接探测实验的最新进展进行批判性评估。 在暗物质部分，我们将详细介绍： 弱相互作用重粒子（WIMPs）的最新排除区： 对LUX-ZEPLIN (LZ) 和XENONnT等实验灵敏度极限的深入解读，以及当前理论模型（如超对称性理论中的中性子）如何被实验结果所修正。 轴子（Axion）和轻质量暗物质（FIMPs）： 讨论ADMX等实验如何通过耦合到光子的方式来寻找轴子，以及这些轻质量候选者对宇宙早期结构形成的潜在影响。 在暗能量研究方面，本书挑战了纯粹的宇宙学常数（$Lambda$）模型。我们探讨了动态暗能量模型，例如标量-张量理论（Scalar-Tensor Theories）或Quintessence模型。通过分析大规模巡天项目（如DESI、Euclid）收集的重子声学振荡（BAO）数据和星系主序函数（Galaxy Cluster Abundance）的演化，我们试图量化这些动态参数的变化率，并探讨暗能量是否随时间演化。 第四部分：引力波天文学与时空几何 引力波天文学是过去十年中最具颠覆性的领域。《星尘的回响》超越了对双黑洞合并波形的简单介绍，着重于引力波信号的精细分析及其对基础物理的检验。 后牛顿展开（Post-Newtonian Expansion）与数值相对论（NR）： 深入解析如何将数值模拟结果与解析近似解相结合，以生成符合LIGO/Virgo/KAGRA观测数据的完整波形模型（如PhenomD）。 广义相对论的检验： 分析合并事件的“铃响”（Ringdown）阶段，特别是对中子星合并后余晖的分析，以检验黑洞是否真正具有“无毛定理”（No-Hair Theorem）所描述的简单参数集（质量和角动量），并搜索标量场理论预测的额外极化模式。 宇宙引力波背景（Stochastic Gravitational Wave Background）： 探讨来自早期宇宙（如相位转变）或大量不可分辨的超大质量黑洞并合所产生的“低频”背景噪声，以及它如何作为探测宇宙“噪音”的独特窗口。 总结： 《星尘的回响》是一部面向专业研究人员、高年级本科生和研究生的高级参考书。它要求读者具备扎实的微积分、线性代数、经典力学、电磁学和量子力学基础。本书不提供简单的化学平衡计算或基础的原子结构图示，而是致力于将读者置于现代天体物理学研究的最前沿，激发他们对宇宙终极问题的思考与探索。阅读本书，是准备投身于下一代宇宙学实验和理论构建的必经之路。

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