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出版者:Princeton University Press

作者:Steven S. Gubser

出品人:

页数:200

译者:

出版时间:2017-10-10

价格:USD 19.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780691163727

丛书系列:

图书标签:

• 黑洞
• 科普
• 宇宙
• black holes
• physics
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《星海拾遗：探索宇宙的边界与奥秘》 书籍简介 《星海拾遗：探索宇宙的边界与奥秘》是一部深度剖析现代天体物理学前沿发现的非虚构著作。本书旨在为广大的天文爱好者、科学探索者以及对宇宙学抱有好奇心的读者，构建一座连接观测事实与深层理论的桥梁。全书不满足于对既有知识的简单罗列，而是聚焦于那些最令人困惑、最富挑战性的宇宙现象，带领读者踏上一场超越太阳系的、对时空、物质和能量极限的探寻之旅。 全书结构清晰，分为五大部分，层层递进，从我们熟悉的宇宙图景出发，逐步深入到极端的物理环境中，最终探讨宇宙的起源、演化以及可能的终结。 --- 第一部分：光年之外的邻居——恒星的生命周期与多样性 本部分着重于恒星的诞生、繁荣与消亡，这是构成宇宙壮丽景观的基本单元。我们从星云的引力坍缩讲起，详细阐述了主序星阶段的核聚变机制，特别是质子-质子链反应和碳氮氧循环在不同质量恒星中的主导地位。 随后，我们将探讨恒星演化的岔路口。对于中低质量恒星，红巨星阶段的氦闪、行星状星云的形成以及最终成为白矮星的命运被细致描绘。对于大质量恒星，本书详尽分析了超新星爆发的机制，重点区分了Ia型（热核爆炸）和II型（核心坍缩）超新星的物理本质及其在宇宙元素富集中的关键作用。特别地，我们深入解析了由这些超新星遗迹中诞生的中子星的内部结构。读者将了解到脉冲星作为宇宙中最精确的计时器的原理，以及它们如何通过强大的磁场向外辐射出周期性的电磁波束。 本部分的一大亮点是关于原恒星和褐矮星的介绍。通过对前恒星的观测，我们得以一窥恒星形成的初始阶段，理解角动量是如何通过吸积盘和双极喷流被有效耗散的。而褐矮星，这些“失败的恒星”，则为我们理解介于行星与恒星之间的质量区间提供了关键线索，其内部的氘聚变反应是区分它们与普通行星的核心标准。 --- 第二部分：时空的扭曲——引力、时空几何与宇宙学观测 本部分将视野从单个天体扩展到整个时空结构。我们从爱因斯坦的广义相对论出发，以通俗易懂的方式阐释了时空弯曲的几何学本质，并着重讨论了这种弯曲如何影响光线的路径和时间的流逝。 本书详细介绍了引力透镜效应在现代天文学中的应用。无论是微弱的弱透镜效应还是明确可观察到的强透镜效应，都被视为探测暗物质分布、测量遥远星系质量的强大工具。我们将分析爱因斯坦环和星系团的透镜图像，揭示宇宙中不可见的物质是如何塑造其可见部分的。 此外，本部分对宇宙膨胀的证据进行了系统的梳理。从哈勃的红移关系到宇宙微波背景辐射（CMB）的精确测量，再到大尺度结构（如重子声学振荡）的观测，我们一步步重构了宇宙从极早期开始加速膨胀的历史。对CMB的分析，特别是其微小温度涨落的傅里叶分析，被用来推导出宇宙的几何形状（平坦性）和物质能量密度参数。 --- 第三部分：不可见之物——暗物质与暗能量的挑战 这是全书最具争议性，也是当前物理学最前沿的部分。本书致力于厘清“暗”的含义，即我们尚未直接探测到的、却通过引力效应显现的成分。 关于暗物质，我们首先回顾了其存在的关键证据：星系旋转曲线异常、星系团的维里里定理偏差、以及星系团碰撞中可见物质和引力场的解耦（如子弹星系团）。随后，本书系统地评估了当前主要的候选理论，包括弱相互作用大质量粒子（WIMP）、轴子以及更轻的粒子模型。对地下直接探测实验（如氙气探测器）和间接探测（如高能伽马射线辐射）的原理和局限性进行了深入探讨，旨在展示科学界如何试图捕获这些幽灵般的粒子。 关于暗能量，本书将焦点放在对遥远Ia型超新星观测的再分析上，这些观测揭示了宇宙膨胀正在加速的事实。我们深入剖析了宇宙学常数（Lambda）模型，探讨其与真空能密度的理论预测之间的巨大差异（“精细调节问题”）。同时，本书也审视了替代性的引力理论，例如各种标量-张量理论（如Quintessence模型），它们试图用动态的第五种力来解释加速膨胀，并讨论了未来探测暗能量性质的关键实验指标。 --- 第四部分：极端物理环境——奇异天体与时空奇点 本部分将读者的视角聚焦于宇宙中密度、能量或时空曲率达到极致的区域。 黑洞的物理学是本部分的核心。本书摒弃了对黑洞事件视界的浪漫化描述，转而专注于其严格的数学和物理性质。我们详细讨论了史瓦西解、克尔解（旋转黑洞）的结构，包括其视界、能层和静止极限。对于围绕超大质量黑洞的吸积盘，我们分析了其辐射谱——从X射线到射电波段——以及盘内物质的相对论性效应。此外，本书还探讨了信息悖论的最新进展，以及“火墙”假说等对信息守恒的挑战。 我们随后转向时空奇点。在描述标准黑洞奇点内部的不可预测性之后，本书将笔触延伸至宇宙大爆炸的初始奇点。通过介绍彭罗斯-霍金奇性定理，我们确立了在广义相对论框架下奇点出现的必然性，并以此为契机，引出对量子引力理论的迫切需求。 --- 第五部分：超越标准模型——量子引力与宇宙的终极命运 最后一部分，本书展望了物理学的未来方向，即如何将支配宏观世界的广义相对论与支配微观世界的量子力学统一起来。 我们对弦理论/M理论进行了概述，将其定位为一种尝试量化引力的候选框架，讨论了额外的维度、对偶性以及如何从高维结构中“涌现”出我们四维时空中的物理定律。同时，圈量子引力（LQG）作为一种更“背景独立”的量子化尝试，也被详细介绍，特别是其如何通过量子化空间本身来避免初始奇点。 最后，本书以对宇宙终极命运的探讨收尾。基于当前对暗能量密度的测量，我们评估了宇宙可能走向的几种情景：大冻结（Heat Death），即在无休止的膨胀中熵增至最大；大撕裂（Big Rip），如果暗能量的负压持续增强，最终撕裂所有物质结构；以及对大挤压（Big Crunch）的理论可能性回顾。本书强调，对这些终极命运的判断，直接取决于我们对暗能量本质的最终理解。 《星海拾遗》力求以严谨的科学态度，带领读者穿越星系、恒星、黑洞和时空本身，直面人类认知在宇宙尺度上面临的最深刻的谜题。

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我一直以来都对天体物理学，尤其是关于黑洞的部分抱有浓厚的兴趣。黑洞是宇宙中最神秘、最极端的现象之一，它们的强大引力能够扭曲时空，甚至连光也无法逃脱。我希望《黑洞小书》能够提供一个清晰、易懂的视角来理解这些复杂的概念。我期待书中能够详细介绍黑洞的形成过程，从超新星爆炸到恒星的引力坍缩，亦或是早期宇宙的奇点。同时，我也想了解黑洞的“属性”，例如它们的质量、自旋和电荷，以及这些属性如何影响它们对周围环境的塑造。此外，我也对黑洞的观测手段非常好奇，是否会提及引力波的探测，或是事件视界望远镜的最新成果？

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光是《黑洞小书》这个名字，就已经足以点燃我对宇宙深处的好奇心。黑洞，这个宇宙中最令人费解的现象，总是充满了神秘和力量。《黑洞小书》在我看来，可能是一本能够将这些复杂的天体物理学概念，用最直观、最易懂的方式呈现给读者的读物。我希望这本书能够深入浅出地解释黑洞的起源，从恒星死亡的壮丽景象，到星系中心的超大质量黑洞的形成，都能够有详细的描述。同时，我也期待了解黑洞的“行为模式”，例如它们是如何吸积物质，以及它们对周围星系演化的影响。对于像我这样的普通读者来说，能够理解黑洞的视界和奇点，以及霍金辐射的理论，将是一次非常宝贵的学习体验。

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自从第一次听到“黑洞”这个词，我就被它深深吸引了。它是一种力量的象征，一种吞噬一切的未知，也是通往另一个维度的可能性。《黑洞小书》这个名字，虽然听起来小巧，但其蕴含的主题却是宇宙中最宏大、最令人费解的存在之一。我希望这本书能够以一种引人入胜的方式，为我打开通往黑洞世界的大门。我期待了解黑洞的分类，例如超大质量黑洞是如何形成并安放在星系中心的，以及恒星级黑洞又有什么样的特征。更重要的是，我希望这本书能够解答关于黑洞的一些基本问题：它们真的会吞噬一切吗？它们有边界吗？光真的无法逃脱吗？这些简单的问题背后，是宇宙最深刻的奥秘。

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一直以来，黑洞都是我心中一个充满敬畏与好奇的符号。它们是宇宙中最极端的物体，它们的强大引力扭曲了时空，它们的内部结构至今仍是科学研究的难题。《黑洞小书》这个书名，带着一种亲切感，似乎在说，即使是最宏大的宇宙奇观，也能被温柔地解读。我期待这本书能够像一位睿智的朋友，用清晰的语言，为我揭开黑洞的面纱。我希望它能详细介绍黑洞的种类，例如恒星级黑洞、超大质量黑洞，以及它们在星系演化中的作用。更重要的是，我希望能了解科学家们是如何观测和研究黑洞的，是否会提到引力波的探测，或是对事件视界望远镜的最新成果的介绍？这些都是我非常感兴趣的领域。

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这本书的书名就充满了神秘和吸引力，"The Little Book of Black Holes"。光是这两个词组合在一起，就足以勾起我对宇宙最深邃、最令人费解的现象的好奇心。我一直以来都对天文学和宇宙学充满热情，而黑洞无疑是其中最令人着迷的部分。它们是如此的强大，以至于连光都无法逃脱，它们的性质挑战着我们对空间和时间的理解。我期待这本书能够以一种易于理解且引人入胜的方式，深入探讨黑洞的奥秘，揭示它们是如何形成、它们如何影响周围的宇宙，以及我们对它们的了解是如何随着科学的进步而不断演进的。这本书是否会带领我穿越时空，感受引力的撕扯，还是会像一扇窗户，让我得以窥见宇宙最黑暗也最璀璨的秘密？我渴望能够找到答案。

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作为一个对宇宙充满好奇心的普通人，我一直觉得黑洞是一个既令人着迷又难以捉摸的概念。它们的存在充满了悖论，是科学和想象力碰撞的焦点。《黑洞小书》的标题就击中了我内心深处的渴望，我希望它能像一本精致的指南，带我踏上一段关于黑洞的探索之旅。我期待书中能够详细解释黑洞的物理性质，例如它们的质量、自旋以及电荷，以及这些属性如何影响它们周围的时空。此外，我也想了解黑洞的“喂食”过程，也就是它们如何吸积物质，以及吸积盘的辐射如何成为我们观测黑洞的重要线索。如果书中能穿插一些黑洞相关的神话传说或科幻故事，那将是更妙的体验，能让科学与人文的魅力并存。

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我对宇宙的探索从不停止，而黑洞无疑是其中最引人入胜的篇章。《黑洞小书》这个书名，带着一种探索的邀请，似乎在告诉我，即便是最难以理解的宇宙奇观，也能够被以一种轻松的方式揭示。我期待这本书能够带领我深入了解黑洞的形成机制，是否是恒星在其生命走到尽头时的壮丽的引力坍缩？我更想知道，黑洞的内部究竟是什么样的？是否存在一个奇点，一个所有物理定律都失效的地方？这本书是否会详细阐述视界的概念，那个一旦越过就再也无法逃脱的边界？我也对黑洞如何影响宇宙的演化感到好奇，它们是否是星系形成的驱动力？

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我最近刚入手了这本《黑洞小书》，迫不及待地想一探究竟。书的装帧设计非常简洁大气，封面上的黑洞意象也足够引人遐想。我知道黑洞这个概念本身就带着一种极致的神秘感，它们是宇宙中的终极吞噬者，也是连接未知世界的潜在通道。这本书的标题“小书”反而让我觉得它可能是一种非常精炼和概括性的介绍，或许它能用一种通俗易懂的方式，将那些极其复杂的天体物理学概念，比如视界、奇点、事件视界、霍金辐射等等，解释得清晰明了，让像我这样的普通读者也能有所收获。我尤其好奇作者会如何处理黑洞的形成过程，是恒星坍缩的壮丽景象，还是早期宇宙的混沌初开？我希望能在这本书中找到关于黑洞的最新研究进展，以及关于它们与暗物质、暗能量之间可能存在的关联。

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我一直对宇宙的浩瀚和神秘着迷，而黑洞无疑是这其中最令人震撼的存在。它们是宇宙中最极端的现象，挑战着我们对物理定律的认知。《黑洞小书》的出现，让我看到了一个深入了解这些宇宙巨兽的机会。我非常期待这本书能以一种易于理解的方式，解释黑洞的形成机制，是恒星在其生命终结时的壮烈坍缩，还是宇宙大爆炸早期留下的痕迹？我希望这本书能够详细阐述黑洞的内部结构，以及它们对周围时空的扭曲作用。尤其是关于奇点和事件视界的概念，这是理解黑洞的关键，我期待作者能用最恰当的比喻和解释，让我这个非专业人士也能领略其中的深邃。

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自从我第一次在科普纪录片中看到黑洞的模拟画面，我就被这种强大的宇宙力量深深吸引了。《黑洞小书》这个书名，带着一种亲切感，让我觉得这本书能够以一种非专业人士也容易理解的方式，来解读黑洞的奥秘。我希望这本书能够详细介绍黑洞的各种类型，例如恒星级黑洞和超大质量黑洞，以及它们在宇宙中所扮演的角色。更重要的是，我希望这本书能解释黑洞是如何被观测到的，是否涉及引力波的探测，或是对事件视界望远镜的最新发现的介绍。我非常期待这本书能够解答我心中关于黑洞的一些基本疑问，例如它们是如何形成的？它们真的会吞噬一切吗？以及它们是否与我们所理解的时空有着截然不同的性质？

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