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出版者:中国人民大学

作者:张学奇

出品人:

页数:529

译者:

出版时间:2007-9

价格:39.80元

装帧:

isbn号码:9787300084602

丛书系列:

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浩瀚星河的航程：一部关于宇宙学与天体物理学的史诗 作者：[此处留空，或填入一个虚构的、富有学究气的名字] 出版社：[此处留空，或填入一个想象中的、严谨的学术出版社名称] --- 导言：在无垠的尺度上追问存在的意义 自人类第一次仰望夜空，那些闪烁的光点便成为了我们对未知世界永恒的好奇心与哲学思辨的载体。我们是谁？我们从哪里来？宇宙将向何处去？这些宏大的问题，并非仅限于哲学家和诗人的低语，它们构成了现代科学中最激动人心的前沿阵地——宇宙学与天体物理学。 本书《浩瀚星河的航程》，并非一本探讨基础数学工具的教科书，它是一次深入宇宙肌理、探索时空本质的史诗级旅程。我们避开了微积分的抽象符号和严格的分析推导，转而聚焦于这些理论在宏大尺度上所揭示的惊人图像和令人敬畏的物理实在。本书旨在为那些对宇宙的起源、演化、结构及其终极命运充满热情的读者，构建一个清晰、深刻且富有洞察力的知识框架。 第一部分：黎明的呼唤——现代宇宙学的诞生 本部分将带领读者回到二十世纪初，见证一个由观测数据和理论洞察共同塑造的宇宙新范式的诞生。我们详细考察了爱因斯坦的广义相对论如何为描述时空结构提供了数学语言，虽然我们不会深入其张量方程的推导细节，但会深刻剖析其核心概念：时空弯曲与物质能量的相互作用。 我们将探讨哈勃的革命性发现——星系的退行速度与距离成正比。这一观测结果如何从一个单纯的天文现象，一跃成为“宇宙正在膨胀”这一颠覆性结论的基石。本书将细致描绘大爆炸模型的逻辑建构过程，从奇点开始，到早期宇宙的极速暴胀，再到物质与辐射的退耦。重点在于理解这些理论如何解释了我们今天所观测到的宇宙的均一性和各向同性，而不是其背后的微积分模型。 第二部分：宇宙的低语——来自深空的证据 如果说大爆炸理论是宏伟的蓝图，那么本部分则聚焦于那些“低语”——来自宇宙深处、无可辩驳的观测证据。 我们花费大量篇幅来解析宇宙微波背景辐射（CMB）的发现及其物理意义。CMB并非一堆随机的噪声，它是宇宙“婴儿期”留下的快照。我们将讨论其完美的黑体谱如何强有力地支持了热大爆炸模型，以及其温度的微小涨落（各向异性）如何孕育了后来的星系和星系团。对这些涨落的分析，虽然依赖于复杂的数据处理，但本书将侧重于解释其物理含义：它们是早期物质密度波动的体现，是我们理解宇宙初始条件的金钥匙。 此外，我们还将深入探讨轻元素丰度。氦、氘和锂的观测比例，与大爆炸核合成（BBN）的理论预测惊人地吻合。这提供了一个从极早期宇宙（诞生后数分钟）直接切入的证据窗口，证明了宇宙在特定温度和密度下，确实发生了核聚变。 第三部分：幽灵的塑造者——暗物质与暗能量之谜 现代宇宙学最令人不安的真相是：我们所能直接观测到的普通物质——恒星、行星、气体——仅占宇宙总质能的不到5%。剩下的绝大部分由两种神秘实体主宰。 暗物质：本书将追溯其从星系旋转曲线异常到星系团引力透镜效应的发现历程。我们不会陷入粒子物理学的细节，而是着重于暗物质的引力效应如何塑造了我们今天看到的宇宙大尺度结构——从星系晕的形成到星系团的聚集。暗物质扮演了宇宙骨架的角色，是我们理解结构形成的必要前提。 暗能量：SCP观测揭示的宇宙加速膨胀，是本世纪最大的物理学谜团之一。我们探讨了暗能量的本质，从最简单的宇宙学常数模型（爱因斯坦的“错误”的回归）到更复杂的动态场理论。本书强调的是暗能量对宇宙未来命运的决定性影响——它正在将所有结构推向永恒的、加速的隔离。 第四部分：恒星的熔炉与星系的演化 天体物理学是理解宏观结构形成的基础。本部分将场景拉回到恒星的诞生地和生命的终结。 我们将详细考察恒星的生命周期：从分子云的引力坍缩，到主序星的核聚变，直至红巨星、白矮星、中子星或黑洞的最终归宿。重点在于理解不同类型恒星对宇宙化学演化的贡献——“我们都是星尘”并非诗意，而是严酷的物理事实。超新星爆发如何将更重的元素抛洒到星际空间，成为下一代恒星和行星系统的原材料。 随后，我们将探讨星系形成与演化的理论模型。从早期宇宙中微小的密度涨落如何通过引力作用，吸积暗物质和气体，最终形成螺旋星系和椭圆星系。我们考察了星系并合、活动星系核（AGN）反馈在调节星系成长中的关键作用。 第五部分：时空的极限——黑洞与引力波的涟漪 本部分将我们带到了时空几何的极端区域。 黑洞——引力完全支配的区域。我们探讨了黑洞的形成、事件视界的概念，以及霍金辐射的理论预测。我们不会探讨计算视界面积的积分，而是关注黑洞在星系演化中的中心角色，特别是超大质量黑洞如何通过吸积盘和喷流影响宿主星系。 引力波的发现是本世纪最伟大的观测突破之一。本书解释了引力波是如何从时空本身的涟漪中浮现的，它们携带了关于合并黑洞和中子星系统的独特信息。这些“啁啾”信号为我们提供了一种全新的、不受电磁辐射限制的宇宙“听觉”，开启了多信使天文学的新纪元。 结语：未竟的探索 《浩瀚星河的航程》结束于对前沿问题的展望：暗能量的精确性质是什么？是否存在一个统一的量子引力理论能够描述大爆炸的最初瞬间？我们对宇宙的探索才刚刚开始。本书的最终目的，是激发读者超越书页的限制，去亲自感受科学发现的震撼力，并理解人类心智在面对无限尺度时的无畏与伟大。 --- 本书特色： 叙事驱动： 以历史发展和关键人物的辩论为线索，而非堆砌公式。 概念优先： 侧重于物理图像和概念的清晰阐释，而非数学细节。 广度兼备： 覆盖了从宇宙学原理到恒星演化、再到引力波探测的完整现代物理图景。 哲学思辨： 探讨科学发现对人类世界观的根本性冲击。

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这本书在处理“积分”章节时，展现了作者深厚的直觉和严谨的逻辑并重的功力。我过去在其他教材中遇到的定积分定义，往往是直接跳到黎曼和的极限，读起来晦涩难懂，总觉得少了点什么连接的桥梁。然而，在这本《微积分》里，作者通过一系列精妙的“面积逼近”思想实验，逐步引导我们理解为什么需要划分、为什么需要求和、以及为什么最终的极限会收敛到那个优雅的积分符号。特别值得称赞的是，书中对于“微积分基本定理”的证明，采用了分层递进的方式。第一层是直观的几何解释，第二层是符号化的严格推导，第三层则引用了更高级的拓扑学视角作为注解，供有余力的读者参考。这种设计极大地照顾了不同学习层次的读者需求，既保证了基础学习者的理解深度，又为那些追求完美逻辑闭环的高阶学习者提供了进一步探索的空间，体现了极高的教学智慧。

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这本《微积分》的装帧设计简直是一场视觉盛宴，从封面那深邃的靛蓝色调，到内页纸张那种恰到好处的温润手感，都透着一股对知识的敬畏感。我刚拆开塑封的时候，那种淡淡的油墨香气，瞬间把我带回了学生时代，那种对未知数学世界的渴望与敬畏交织在一起的感觉，至今难忘。书本的排版布局堪称业界典范，公式的推导步骤清晰得如同精心编织的丝绸，每一个符号的位置都仿佛经过了数学家的精确计算，没有丝毫的拥挤或凌乱。特别是那些立体几何和空间曲线的插图，色彩的运用极其微妙，既能让人一眼抓住核心结构，又不会分散对数学逻辑的注意力。我翻阅的时候，甚至会不自觉地去触摸那些图表的线条，试图感受作者在绘制这些复杂图形时所倾注的心血。这种对细节的极致追求，让学习过程变成了一种享受，而不是枯燥的负担。可以说，光是捧着这本书，就觉得自己的智商都被提升了几个档次，它不仅仅是教材，更像是一件可以收藏的艺术品，体现了出版方对知识载体的尊重。

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我花了整整一个下午，沉浸在这本《微积分》的绪论部分，那种感觉就像是跟随一位技艺精湛的向导，探索一片从未涉足的数学高地。作者的叙事方式极其老练且富有洞察力，他没有急于抛出那些令人望而生畏的极限符号，而是从现实世界中的变化率问题——比如河流的流速、物体的加速——娓娓道来，将抽象的“极限”概念“人化”了。我尤其欣赏他对牛顿和莱布尼茨各自发展微积分历史背景的侧面描绘，那些关于“谁是发明者”的学术争论被巧妙地融入了概念的诞生过程，使得原本冷冰冰的数学定理带上了浓厚的人文色彩和历史张力。读到此处，我甚至产生了一种错觉，仿佛我不是在学习一个工具性的学科，而是在重温人类思维史上一次伟大的飞跃。这种讲故事的能力，使得原本可能令人却步的理论基础变得鲜活起来，让人愿意主动去理解每一个逻辑推演背后的深层含义，而不是死记硬背公式的表象。

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这本书的理论深度和广度，让我这个自认为对微积分有一定了解的人都感到震撼。它没有止步于单变量微积分，而是将多变量函数的偏导数、梯度、以及最令人头疼的线积分和曲面积分，处理得如同基础概念一般清晰易懂。我印象最深的是关于斯托克斯定理和散度定理的阐述，作者巧妙地运用了“微小区域上的守恒性”这一物理直觉，来建立起宏观上的积分关系。那几页内容，我反复阅读了好几遍，终于在脑海中构建了一个清晰的三维空间关系图景，原本模糊不清的矢量微积分概念豁然开朗。这本书的价值在于，它不仅教会了你“如何计算”，更重要的是，它深入地教会了你“为什么这样计算”，并且展示了这些工具在描述宇宙运行规律时的那种不可替代的优雅和普适性，这才是真正数学之美的体现。

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我试着做了几道书后配套的练习题，结果大为惊喜。这套习题的设计简直是“艺术品”级别的，它完全摒弃了那种机械重复的计算题，而是将应用场景设置得极其贴近现代工程和物理学的实际问题。例如，有一道关于“最优悬链线形状”的变分法预备题，它要求我们利用曲线下面积的定义来优化材料用量，这个问题本身就极具启发性。更妙的是，每道大题的解答部分，作者都附带了一段“解题思路解析”，这段解析不是简单地写出步骤，而是分析了为什么选择这种方法而不是那种，以及在这个特定问题中，微积分工具是如何完美契合现实约束的。这种注重“思维过程”而非仅仅是“结果导向”的练习模式，极大地激发了我运用数学工具去解决实际复杂问题的信心和兴趣，让我感受到了数学的真正力量所在。

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对于神圣的微积分，我就不给它评分了……实在值得膜拜……ORZ……

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