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出版者:化学工业出版社

作者:常来山

出品人:

页数:245

译者:

出版时间:2008-1

价格:25.00元

装帧:平装

isbn号码:9787122016201

丛书系列:

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浩瀚星河中的智慧之光：当代宇宙学与天体物理学前沿探索 作者： [此处留空，或填写作者团队名称] 出版社： [此处留空，或填写出版社名称] 出版时间： [此处留空，或填写出版年份] --- 书籍简介： 《浩瀚星河中的智慧之光：当代宇宙学与天体物理学前沿探索》是一部深度聚焦于我们宇宙最宏大、最深奥问题的综合性学术著作。本书旨在为对现代物理学和天文学的尖端研究有浓厚兴趣的读者，提供一个清晰、严谨而又引人入胜的知识框架，全面梳理二十一世纪以来，人类在探索宇宙起源、结构、演化以及其中奇异天体方面取得的革命性进展。 本书的结构围绕三大核心支柱构建：宇宙的起源与结构、极端天体物理现象，以及暗物质与暗能量的探秘。我们拒绝停留在基础概念的重复阐述，而是直接切入当前物理学界最具争议性、最激动人心的前沿议题。 第一部分：时空的拓扑与宇宙的黎明 本部分带领读者穿越回宇宙诞生之初的瞬间，并审视我们赖以存在的时空结构的本质。 第一章：宇宙学模型的演进与检验 本章深入探讨了“ΛCDM 模型”（Lambda-Cold Dark Matter Model）作为当前宇宙学‘标准模型’的理论基础及其无可辩驳的观测证据。我们详细分析了来自普朗克卫星（Planck Satellite）、斯隆数字巡天（SDSS）以及BAO（重子声学振荡）数据的精密测量如何共同勾勒出宇宙的年龄、曲率和物质/能量密度的精确值。更进一步，本章批判性地考察了模型中潜在的‘张力’，例如哈勃常数危机（Hubble Tension）——早期宇宙测量值与晚期宇宙测量值之间的系统性偏差，并探讨了修正引力理论（Modified Gravity）或引入早期暗能量等前沿解决方案的理论前景。 第二章：暴胀理论的遗迹与量子引力幽灵 宇宙暴胀理论（Cosmic Inflation）被认为是解决早期宇宙平坦性、视界问题以及磁单极子问题的有效机制。本章重点讨论了对暴胀理论进行观测检验的最新尝试，特别是通过搜寻原初引力波（Primordial Gravitational Waves）在宇宙微波背景（CMB）中留下的B模偏振信号。我们详细介绍了下一代地面和空间实验（如CMB-S4）的设计原理和灵敏度要求。同时，本章也延伸至弦论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）等尝试统一量子力学与广义相对论的理论框架，分析它们对早期宇宙奇点处理的独特见解。 第三章：大尺度结构的形成与演化 本章关注物质如何在引力作用下，从近乎均匀的早期宇宙演化为我们今天观测到的星系、星系团和宇宙网的复杂层次结构。我们将重点分析N-体模拟（N-body Simulations）的最新进展，特别是那些能解析暗物质晕的内部结构、预测星系并合历史的超大规模计算项目。同时，本章也探讨了激光干涉引力波天文台（LIGO）/室女座（Virgo）探测到的双黑洞并合事件，如何为宇宙结构演化提供了一个完全不同于电磁波的独立探针。 第二部分：宇宙中的极端物理学 本部分将目光聚焦于宇宙中那些挑战我们现有物理学理解的、能量尺度最高的奇异天体和现象。 第四章：超大质量黑洞的成长与反馈 黑洞不再是理论上的推测，而是宇宙中活跃的引擎。本章深入研究了星系中心超大质量黑洞（SMBHs）的吸积过程、喷流的形成机制，以及它们如何通过AGN（活动星系核）反馈调节宿主星系的恒星形成率。我们特别关注引力波天文学对中等质量黑洞（IMBHs）和极端质量比旋进体（EMRIs）的观测潜力，这有望揭示SMBH如何通过并合快速成长的细节。 第五章：中子星的极限状态与物质的方程 中子星是宇宙中密度最大的常规天体。本章探讨了如何利用X射线脉冲星（X-ray Pulsars）和毫秒脉冲星（Millisecond Pulsars）作为宇宙尺度的精密时钟。核心内容在于对中子星内部状态的研究——即核物质状态方程（EoS）。通过分析双中子星并合事件（如GW170817）产生的千新星（Kilonovae）光谱数据，我们追踪了宇宙中重元素（如金、铂）的快速中子俘获过程（r-process），并检验了中子星的质量上限。 第六章：高能宇宙线与伽马射线暴的起源 宇宙中持续有能量惊人的粒子和电磁辐射冲击地球。本章剖析了超高能宇宙射线（UHECRs）的来源谜团，以及费米（Fermi）等望远镜捕捉到的伽马射线暴（GRBs）的机制。我们将对比长暴（可能源于大质量恒星坍缩，即‘超新星-GRB’连接）和短暴（通常被认为是中子星并合）的观测特征，并讨论它们作为宇宙中‘标准电磁烛光’的潜力。 第三部分：不可见的领域——暗物质与暗能量的追寻 本部分致力于解析占据宇宙约95%质量-能量内容的两种神秘成分：暗物质和暗能量。 第七章：寻找暗物质的直接与间接证据 暗物质是现代天体物理学的核心挑战。本章系统回顾了基于旋转曲线、引力透镜和星系团动力学推导出的暗物质存在的间接证据。随后，我们详细介绍了寻找WIMPs（弱相互作用重粒子）、轴子（Axions）以及其他候选粒子的多路径实验策略：地下深处的直接探测（如LUX-ZEPLIN, XENONnT）、空间望远镜的间接探测（如AMS-02对反物质过量的搜寻），以及粒子对撞机实验（如LHC）的间接印记。 第八章：暗能量的本质与宇宙学常数的困境 暗能量是驱动宇宙加速膨胀的斥力。本章的核心是探讨宇宙学常数（Lambda）在量子场论框架下的真空能量密度问题，即理论预测值与观测值之间高达$10^{120}$数量级的巨大差异。我们考察了替代暗能量的理论，例如五维引力模型或精质（Quintessence）场，并分析了未来大巡天项目（如欧几里得太空望远镜、DESI）如何通过更精确地测量宇宙的膨胀历史来区分不同的暗能量模型。 第九章：未来十年的宇宙学观测路线图 本书的总结部分展望了未来十年内，预期将彻底改变我们对宇宙认知的关键项目。这包括詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在观测早期星系形成方面的突破、欧几里得（Euclid）对暗能量和暗物质分布的精细测绘、以及下一代引力波探测器（如LISA）对超大质量黑洞合并的监测，这些观测将共同塑造下一个时代的宇宙学图景。 --- 目标读者： 本书面向具备一定物理学或天文学基础的高年级本科生、研究生、科研人员，以及对最前沿的宇宙探索充满热情的科普爱好者。本书侧重于理论的深度和实验的严谨性，旨在提供一个能够支撑专业讨论的前沿知识体系。 核心特色： 紧扣前沿： 内容聚焦于过去十年内被观测证实或证伪的尖端理论。 跨学科整合： 将广义相对论、粒子物理学、核物理和观测天文学的最新成果有机结合。 批判性视角： 不仅介绍主流模型，更着重分析现有模型的局限性与未解决的难题。

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