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出版者:Prentice Hall

作者:Goss, Dixie J.

出品人:

页数:336

译者:

出版时间:2004-8

价格:$ 89.50

装帧:Pap

isbn号码:9780131403475

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 普通化学
• 大学教材
• 科学
• 化学原理
• 化学反应
• 物质结构
• 化学键
• 热力学
• 溶液化学

《宇宙的织锦：从量子泡沫到星系宏大结构》 一部探索宇宙终极奥秘的宏伟叙事 本书并非一部基础化学教材，它将带领读者脱离实验室的烧杯与元素周期表的束缚，潜入一个由引力、时空、能量和物质共同编织的、更广阔无垠的实在领域——宇宙学与粒子物理学的交汇点。 第一部分：时空的几何与创世的瞬间 本书的旅程始于宇宙的黎明，一个被“奇点”的神秘概念所笼罩的开端。我们不再关注原子核的稳定性和分子键的形成，而是深入探讨爱因斯坦的广义相对论如何将引力从一种力转化为时空的弯曲。 第一章：时空的概念重塑 我们将详细剖析黎曼几何在描述引力中的核心作用。读者将理解，行星的轨道运动并非受到看不见的拉力，而是沿着弯曲时空中的“测地线”滑行。我们将审视洛伦兹变换如何揭示时间与空间并非绝对，而是观察者运动状态的函数。本书将通过严谨的数学推导（适度简化，侧重概念理解），阐释爱因斯坦场方程的含义，即物质和能量告诉时空如何弯曲，而时空告诉物质如何运动。我们将探讨黑洞的形成机制，包括史瓦西半径的精确计算，以及事件视界内光线不可逃逸的本质。蒂普勒圆柱体和封闭类时曲线等极端情况下的理论模型也将被引入，用以探究时间旅行的可能性及其悖论。 第二章：暴胀与宇宙的诞生 我们抛弃了对标准模型化学反应的热衷，转而聚焦于宇宙学中的“暴胀理论”。本书将详细描述，在大爆炸后的极短时间内，宇宙如何经历指数级的快速膨胀。我们将分析这种机制如何解决了视界问题和磁单极子问题，并解释了宇宙微波背景辐射（CMB）中微小温度涨落的起源——正是这些量子涨落被暴胀拉伸成了星系团的种子。我们将探讨标量场（如Inflaton场）的动力学，以及其势能景观如何驱动了这一早期加速阶段。 第二部分：基本粒子与力的统一 在理解了宇宙的结构之后，我们将目光聚焦于构成这一切的基本砖块。本书的这部分内容完全独立于常规的化学反应机理，而是探讨构成物质的亚原子实体和支配它们相互作用的四种基本力。 第三章：粒子物理学的标准模型全景 本书将系统介绍粒子物理学的标准模型，包括十二种费米子（六个夸克和六个轻子）的性质、电荷和自旋。我们将深入探讨夸克的颜色荷、禁闭现象，以及为什么我们从未观察到自由的夸克。与化学中对价电子的讨论不同，我们关注的是强核力如何通过胶子传递，将夸克束缚在质子和中子内部。汤川秀树的中间玻色子理论，以及核力的残余作用机制，将被置于量子色动力学（QCD）的框架下进行分析。 第四章：希格斯机制与质量的起源 我们探讨了标准模型中最关键的缺失环节——质量的起源。本书将详细阐释希格斯机制的原理：一个无处不在的标量场如何通过与基本粒子的耦合（或称“拖拽”），赋予它们静止质量。我们将区分规范玻色子（如光子和W/Z玻色子）和费米子获得质量的不同方式。这本书不会讨论化合物的生成热或活化能，而是侧重于计算粒子通过希格斯势能面时的有效质量项。 第五章：引力与量子的鸿沟 这是现代物理学面临的最大挑战。本书将阐述为何广义相对论在普朗克尺度（极小距离和极高能量）下会失效，以及量子场论在描述引力相互作用时的困难。我们将介绍弦理论（String Theory）的基本思想，即粒子并非点状，而是微小振动的能量弦，以及这些理论对额外空间维度的预测。尽管弦理论尚未被实验证实，但其在数学上对统一所有四种基本力的潜力，将作为本部分的高潮。 第三部分：宇宙的演化与终极命运 在本书的最后部分，我们将从微观尺度回归到宏观，探究宇宙在数十亿年间的动态演变，以及它最终的可能归宿。 第六章：暗物质与宇宙的骨架 我们分析了大量天文观测数据——如星系旋转曲线、引力透镜效应以及星系团的动力学——如何无可辩驳地指向“暗物质”的存在。本书将详细探讨目前主要的暗物质候选者，如弱相互作用重粒子（WIMPs）或轴子（Axions）。我们将对比标准化学物质（重子物质）的密度，说明暗物质在宇宙能量密度中占主导地位的证据，并讨论如何通过直接或间接的实验去探测这些不与电磁波相互作用的物质。 第七章：暗能量与加速膨胀 在发现宇宙正在加速膨胀之后，我们引入了“暗能量”的概念。本书将深入探讨宇宙学常数（$Lambda$）的含义，以及它在爱因斯坦场方程中的角色。我们将对比描述暗能量的几种模型，例如精质（Quintessence），并分析未来观测（如对Ia型超新星和大尺度结构的精确测量）将如何帮助我们区分这些理论。理解暗能量的性质，是理解宇宙最终命运的关键。 第八章：宇宙的终极未来 基于对暗能量的理解，本书将模拟宇宙可能走向的几种剧本：永恒的膨胀（“大冷寂”），如果暗能量持续占据主导；“大撕裂”（Big Rip），如果暗能量强度随时间增加；以及在极少数情况下，宇宙可能重新收缩的“大挤压”（Big Crunch）。每一场景都建立在对基本物理定律的精确外推之上，为读者提供了一个跨越数万亿年的宏大时间尺度视角。 总结 《宇宙的织锦》是一次对物质、能量、空间和时间本质的深刻探索。它完全侧重于理论物理学和宇宙学的核心问题，不涉及化学键的形成、酸碱平衡、热力学第一定律在封闭系统中的应用，或是有机合成的任何具体步骤。它关注的是普朗克尺度上的量子引力、早期暴胀场的标量势能，以及支配星系团演化的非重子物质。这是一本献给那些渴望了解宇宙如何运作，而非物质如何反应的求知者的指南。

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