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出版者:McGraw-Hill College

作者:Dolphin, Warren D.

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:2001-6

价格:$ 106.79

装帧:Pap

isbn号码:9780073031415

丛书系列:

图书标签:

• 生物学
• 研究
• 调查
• 科学
• 实验
• 自然
• 生命科学
• 生物研究
• 观察
• 分析

深入探索宇宙的奥秘：一部关于天体物理学与宇宙演化的宏伟叙事 《星辰的低语：从奇点到万物归寂的宇宙史诗》 作者： [虚构作者名，例如：伊恩·麦克唐纳] 出版社： [虚构出版社名，例如：苍穹之眼文库] ISBN： [虚构ISBN] --- 内容提要：超越地平线的视野 《星辰的低语》并非一本基础的科学入门读物，它是一部献给那些对宇宙尺度、时间深度以及支配这一切的根本物理法则抱有无限好奇心的读者的深度探索。本书带领读者进行一场跨越138亿年时空的宏大旅程，从宇宙诞生之初的那个“奇点”的瞬间，追溯到遥远未来恒星的熄灭，乃至热寂的最终命运。 本书的核心在于构建一个连贯且深入的天体物理学叙事，它将前沿的观测证据、精妙的理论模型与那些震撼人心的哲学思考融为一体。我们不满足于描述“是什么”，而是深入剖析“为什么”和“如何才能知道”。 第一部分：时空的创世与拓扑结构 (The Genesis of Spacetime and Topology) 本书的开篇聚焦于宇宙学最核心的谜团：大爆炸。我们不只是简单回顾标准模型，而是对其背后的数学结构进行深入剖析。 第一章：量子泡沫与暴胀的几何学 本章详细探讨了普朗克时代——那个我们现有的物理定律失效的“太初之初”。我们将解析量子引力理论（如圈量子引力与弦论的早期尝试）如何试图描述这不可思议的瞬间。重点在于暴胀理论的数学框架，如何通过引入一个标量场（Inflaton）的势能景观，解决了视界问题和磁单极子问题。我们将使用微分几何的语言来描述暴胀后时空曲率的快速指数膨胀，并探讨早期宇宙中引力波的特征信号如何在宇宙微波背景辐射（CMB）的B模极化中留下印记。 第二章：物质与反物质的失衡：CP破坏的宇宙学意义 我们探讨宇宙中为何物质占据主导地位的巴里生成（Baryogenesis）问题。这不是一个简单的化学反应，而是一个深刻的物理学难题，它要求同时满足萨哈罗夫（Sakharov）提出的三个条件。本书详细分析了标准模型内外的各种机制，包括电弱尺度上的规范玻色子冻结过程，以及大质量X玻色子衰变的具体场景，解释了为何在初始的均匀性中，最终会产生我们赖以存在的物质结构。 第三章：暗物质的签名与粒度 本部分是对暗物质本质的系统性审视。我们首先从动力学角度回顾了旋转曲线、引力透镜和子结构形成证据，随后深入到候选粒子的理论构建。我们详细比较了WIMPs（弱相互作用重粒子）在截面和遗迹丰度上的计算，以及轴子（Axions）在早期宇宙中通过“光子-轴子转换”的产生机制。本书特别探讨了非粒子学（Non-particle）的暗物质模型，例如修正引力理论（MOND）在特定尺度上的表现，并对比了当前地下探测器（如LZ、XENONnT）和直接探测实验的设计哲学。 第二部分：恒星的生命周期与元素的炼金术 (Stellar Evolution and Cosmic Alchemy) 本书的第二部分将视角从宇宙的宏观结构转向了恒星——宇宙中最重要的核反应堆。 第四章：氢的燃烧与主序星的稳态 本章详述了恒星形成的核心机制：引力坍缩与简并压力的博弈。我们细致地绘制了赫罗图（Hertzsprung-Russell Diagram）的物理意义，解释了不同质量恒星如何选择质子-质子链（p-p chain）或碳氮氧循环（CNO cycle）作为主要的能量来源。对于太阳质量附近的恒星，我们将推导出处于流体静力平衡状态下的质量-光度关系 $left(L propto M^{3.5} ight)$ 的物理基础。 第五章：巨星的黄昏与超新星的爆发 恒星的死亡是元素诞生的舞台。本章深入探讨了渐近巨星分支（AGB）阶段，以及S过程和R过程中子俘获的物理细节。核心部分是对II型和Ia型超新星的物理模型进行对比分析。我们着重分析了II型超新星中核心坍缩引发的“停跳”（Stall）现象，以及随后通过神经粒子（Neutrino）驱动的重起爆炸过程。对于Ia型超新星，本书基于白矮星的钱德拉塞卡极限，详细描述了热核失控（Thermonuclear Runaway）的动力学，并讨论了最新的“亚临界”爆炸模型及其对哈勃常数测量的影响。 第六章：中子星与黑洞的边界物理 当恒星质量超越极限，奇特的致密天体诞生。本章详细介绍了中子星内部的物质状态——从外壳的铁晶格到核心的超流体和夸克物质的可能性。我们阐述了脉冲星作为宇宙精确时钟的工作原理，以及其强大的磁场如何产生伽马射线暴（GRBs）。随后，本书转向黑洞物理，从史瓦西半径的定义出发，深入探讨了克尔（Kerr）黑洞的能层结构、事件视界与奇点的拓扑区分，并解释了霍金辐射背后的量子场论图像，尽管其对当前可观测宇宙的贡献微乎其微。 第三部分：星系、结构形成与宇宙网 (Galaxies, Structure Formation, and the Cosmic Web) 宇宙的宏大结构如何从早期均匀的量子涨落中生长出来，是本书最后一部分的焦点。 第七章：引力不稳定性与冷暗物质的主导作用 本章详细阐述了线性引力不稳定性理论（Jeans instability）如何解释密度扰动的增长。我们将焦点放在冷暗物质（CDM）主导的结构形成上，特别是“自顶向下”（Top-Down）的模拟结果与观测之间的差异。我们深入探讨了Lambda-CDM模型中，暗物质晕的层级式合并过程，以及如何利用“峰值高度偏差”（Peak-Lensing Bias）来限制暗物质的温度和质量。 第八章：星系的形成与反馈机制 星系并非简单地在暗物质晕中凝聚物质。本章讨论了星系形成过程中至关重要的“反馈”机制。我们将分析恒星形成导致的吹散（Stellar Feedback）如何通过超音速风将气体从矮星系中驱逐出去，以及星系中心超大质量黑洞（SMBH）喷流和活动星系核（AGN）反馈如何调节巨大椭圆星系的冷却流，从而解释星系尺寸与星系团环境中恒星形成率之间的观测关系。 第九章：宇宙大尺度结构的拓扑与未来 本书的收官部分将视野扩展到最大的尺度——宇宙网。我们通过介绍同位素图（Isodensity Maps）和最小生成树（Minimum Spanning Trees）等拓扑分析工具，描述了星系团、长城和空洞构成的三维网络。最后，我们将探讨暗能量（Dark Energy）对宇宙未来演化的决定性影响。我们对比了$Lambda$CDM模型的指数膨胀与可能出现的“幽灵能量”或“Quintessence”模型，并推测了在不同暗能量方程状态下，宇宙最终的命运——是永远膨胀的“大撕裂”，还是缓慢冷却的“热寂”。 --- 读者定位与写作风格 《星辰的低语》的写作风格严谨而富有画面感，旨在提供比教科书更具连贯性的叙事体验。它要求读者对高等数学，特别是微积分、微分方程和基础的张量分析有一定了解。本书不回避复杂的物理推导，但会辅以大量的类比和概念可视化，确保核心思想能够穿透数学的表象直达本质。这不是一本关于天文观测的工具书，而是一部关于物理实在的深刻哲学沉思，它邀请读者一同站在宇宙的悬崖边，凝视那令人敬畏的未知。 --- 本书特色： 深度耦合理论与观测： 每一个理论模型都直接关联到当代最尖端的实验数据（如詹姆斯·韦伯太空望远镜的结果、LIGO的引力波信号）。 强调物理直觉： 避免将物理学简化为公式的堆砌，重点阐释每个方程背后代表的能量平衡和几何约束。 跨学科视角： 融合了信息论、热力学和复杂系统科学的观点，以理解宇宙的演化。

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