天然荷尔蒙的形成 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Phuli Cohan

出品人:

页数:282

译者:

出版时间:2008-1

价格:211.00元

装帧:

isbn号码:9780471744849

丛书系列:

图书标签:

• 生物
• 荷尔蒙
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• 医学

《宇宙的低语：暗物质、弦理论与时空几何的交织》 第一部分：虚空中的物质幽灵 第一章：看不见的基石——暗物质的观测证据与模型 本书的开篇，我们将深入探索宇宙中最神秘的成分——暗物质。它占据了宇宙物质总量的绝大部分，却不发光、不吸收、不反射任何电磁波，这使得我们对它的认知几乎完全依赖于引力效应。 我们将详尽梳理支持暗物质存在的关键观测证据。从20世纪30年代弗里茨·兹威基对科马星系团的首次推断，到维拉·鲁宾对星系旋转曲线的精确测量，这些“缺失的质量”如何一次又一次地挑战着牛顿和爱因斯坦的经典引力理论在宏观尺度下的完备性。我们将剖析重力透镜效应，无论是强透镜还是弱透镜，如何为我们绘制出暗物质晕的密度分布图，以及宇宙微波背景（CMB）辐射中由早期宇宙物质不均匀性留下的“指纹”。 随后，本书将全面审视主流的暗物质候选者。我们不会局限于理论猜想，而是聚焦于实验物理学的努力。大质量弱相互作用粒子（WIMPs）是经典模型，我们将探讨直接探测实验（如XENONnT、LUX-ZEPLIN）的最新进展和灵敏度极限，分析它们如何排除特定质量和截面的粒子区域。相对论性的轻粒子如轴子（Axions），作为解决强CP问题的副产品，其搜索策略截然不同，我们将介绍ADMX等实验如何利用超导谐振腔来“聆听”这些微弱的信号。此外，我们还将触及更奇异的理论框架，例如原初黑洞（PBHs）在不同质量范围内的可行性及其对现有宇宙学参数的影响。 第二章：星系形成的动力学模拟 暗物质不仅是宇宙的“骨架”，更是星系和星系团诞生的驱动力。本章专注于“冷暗物质”（CDM）模型在结构形成中的核心作用。我们将探讨数值模拟如何从暴胀产生的微小量子涨落，一步步演化出今天的宇宙网结构。 模拟的核心在于N体模拟（N-body simulations），这些模拟程序处理数亿甚至数万亿个粒子的引力相互作用。我们会深入解析“冷”的含义——暗物质粒子速度的相对缓慢如何确保了早期宇宙中结构的小尺度形成，从而构建出清晰的分层结构。 重点讨论的将是“堕落问题”（Cusp-Halo Problem）和“矮星系失踪问题”（Missing Satellites Problem）。这些挑战揭示了标准CDM模型在星系尺度上与实际观测的细微偏差。我们如何通过引入更精细的物理过程（如星系反馈、恒星形成对气体的影响）来“调和”这些不一致，并探讨一些修正引力或引入“温暗物质”（WDM）模型的尝试，这些模型可能会自然地平滑掉小尺度上的密度峰值，与观测结果更加吻合。 第二部分：时空与多维的几何构造 第三章：爱因斯坦的遗产——广义相对论的高级解读 在进入量子引力领域之前，我们必须对广义相对论（GR）进行一次全面的回顾与深化。GR并非仅仅是关于引力的理论，它更是关于时空几何本身的理论。 本章将详细解析黎曼几何在描述弯曲时空中的应用。我们将从度规张量出发，阐述克里斯托费尔符号、里奇张量和曲率张量是如何量化时空的形变。重点分析爱因斯坦场方程的结构——它如何以张量形式简洁地表达了“物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动”的核心思想。 我们将通过具体的解析解来理解宇宙的极端状态。从静态、球对称的史瓦西解（黑洞的几何描述），到更复杂的克尔解（旋转黑洞），分析事件视界、奇点和能层的物理意义。随后，我们将探讨动态的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规，这是描述均匀、各向同性宇宙膨胀的基石，并详细推导膨胀率、物质密度与宇宙曲率之间的关系，解释暗能量如何通过其负压态方程来驱动加速膨胀。 第四章：弦理论的几何景观——额外维度的探索 如果GR是描述四维时空的宏大框架，那么弦理论（String Theory）便是试图将其与量子力学统一的宏伟蓝图。本书将重点聚焦于弦理论如何引入“额外维度”的概念，以及这些维度如何被隐藏起来。 弦理论的核心观点是，所有基本粒子都不是点状的，而是微小的、振动的能量弦。不同的振动模式对应着不同的粒子（如电子、光子、引力子）。要使理论在数学上保持一致性，它要求空间必须存在多于四维。 我们将详细解析紧致化（Compactification）的概念。如果额外维度确实存在，为什么我们没有直接察觉到它们？答案在于它们被卷曲到了极小的尺度上。介绍卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds）——这些复杂的六维几何空间，它们不同的拓扑结构决定了我们四维世界中基本物理常数和粒子谱的不同。每一种卡拉比-丘空间都对应着一个可能的低能物理定律。 我们还将讨论“膜世界”（Brane-world）模型。在这个框架下，我们所感知的粒子（除引力子外）都被限制在一个三维“膜”上，而引力子由于其自身的性质，可以泄漏到更高维度的“体”（Bulk）空间中。这提供了一种解释引力相对其他三种基本力为何如此微弱的自然途径——引力的强度随着距离的衰减规律可能在微观尺度上被额外维度所修正。 第三部分：统一的远景与未竟的旅程 第五章：量子引力的前沿挑战——圈量子引力与M理论的交锋 在这一部分，我们将回顾当前试图将广义相对论与量子力学融合的两大主要路径。 圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）的哲学与弦理论截然不同。LQG不引入额外维度，而是直接对GR进行“量子化”。它将时空本身视为由离散的、相互缠绕的“圈”或“网络”构成——斯平网络（Spin Networks）。我们将探讨这个理论如何自然地得出“时空是颗粒状的”结论，以及这意味着在普朗克尺度上，空间和时间都没有无限可分性。LQG在处理黑洞奇点和早期宇宙大爆炸（被替换为“大反弹”/Big Bounce）方面展现出独特的潜力。 M理论则是对十维或十一维超对称弦理论的统一描述。它认为之前所有的五种不同的一致性弦理论都是M理论在不同极限下的表现。M理论的引入使得我们不得不面对“景观”（Landscape）问题——由于紧致化方式的多样性（卡拉比-丘流形的数量高达$10^{500}$），M理论似乎预测了极大量的、具有不同物理定律的可能宇宙。这引发了对“人择原理”的哲学讨论，以及我们如何在如此广阔的理论空间中定位我们自己的宇宙。 第六章：信息、熵与黑洞的边界 最后，我们将聚焦于时空几何与信息论的深刻联系，特别是黑洞物理学所揭示的深刻悖论。 黑洞是一个引力坍缩的终点，但它的存在挑战了量子力学的基本假设。我们将深入研究贝肯斯坦-霍金熵的概念。黑洞的熵与其视界面积成正比，而非其体积，这与我们对普通热力学系统的认知形成了鲜明对比。我们将分析霍金辐射，粒子如何从事件视界附近产生，并导致黑洞的缓慢蒸发。 随后，我们将讨论“黑洞信息悖论”——如果信息在量子世界中是守恒的，那么当黑洞完全蒸发后，落入其中的物质携带的量子信息去了哪里？这是对量子力学和GR统一性的最严峻考验之一。本书将梳理最新的尝试性解决方案，包括防火墙（Firewall）假说、软毛（Soft Hair）理论，以及信息如何通过全息原理（Holographic Principle）——即三维空间的物理信息可以被编码在一个二维边界上——被编码并最终释放的猜想。 通过对这些前沿物理学分支的系统梳理，本书旨在向读者展示，我们对宇宙的理解正处于一个关键的转折点：我们已经掌握了描述宏观和微观世界的两个强大工具，但如何将它们无缝地编织在一起，仍然是人类认知尚未攻克的终极堡垒。

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