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☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Scott Dodelson

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2008-10-1

价格:55.00元

装帧:平装

isbn号码:9787506291996

丛书系列:

图书标签:

物理
宇宙学
宇宙
天文
天文学
科学
宇宙学7
英文
宇宙学
现代科学
天体物理
宇宙演化
宇宙结构
黑洞
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宇宙起源
星系形成
宇宙膨胀

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具体描述

《现代宇宙学》系统地介绍了现代宇宙学的最新进展。从平坦均匀的宇宙（可以用弗里德曼—罗伯逊—沃克度规描述）开始，讲解了暗能量的处理过程，宇宙大爆炸的核合成，重组和暗物质，然后介绍了对平坦均匀宇宙的扰动：宇宙的演化和爱因斯坦—玻尔兹曼方程组，原始膨胀和现代宇宙的形成，以及观测结果如宇宙微波背景的各向异性，红移扭曲和弱透镜化现象等。《现代宇宙学》对宇宙微波背景的声学峰结构，以及用来探测原始引力波的偏振的E/B分解都有较详细的讨论，还包含了一个长的章节专门介绍对日益庞大的宇宙观测数据进行现代分析的技术。每章后都附有该章总结和相关文献。通过学习，读者可以获得从事现代宇宙学研究必须的知识和方法。

《星辰之语：宇宙演化与人类探索的史诗》序言仰望浩瀚的星空，自古以来，人类便被那无垠的黑暗与其中闪耀的光点所吸引。从最初的神话传说，到日出日落的规律观察，再到精密的望远镜指向深空，人类对宇宙的探索从未停止。这不仅仅是对未知的好奇，更是对自身在宇宙中位置的追问，对万物起源与归宿的思考。《星辰之语》并非一本枯燥的科学教科书，它是一部关于宇宙壮丽史诗的叙事，一次穿越时空的宏伟旅程，一个关于人类智慧与不懈探索的赞歌。本书将带领您踏上一条颠覆传统认知的探索之路，它不拘泥于某个具体的科学理论，而是以一种更加宏观、更具人文关怀的视角，来审视宇宙的诞生、演化及其带给我们的深刻启示。我们将从宇宙最古老的回声开始，追溯那惊天动地的“奇点”时刻，感受能量如何凝聚成物质，物质又如何搭建起我们所见的宏伟舞台。这不是冷冰冰的公式堆砌，而是充满想象力的画面描绘，让您仿佛亲历宇宙从虚无走向有、从混沌走向秩序的漫长过程。第一章：创世的低语——宇宙的黎明时间的长河溯流而上，我们会来到那个被誉为“大爆炸”的开端。但“大爆炸”并非一场简单的爆炸，而是一种空间的膨胀，一种能量的释放。本书将以生动的笔触，描绘出宇宙最初的几分之一秒。温度极高，密度无限，一切都处于一种奇妙的量子叠加态。原子尚未形成，连基本粒子都只是模糊的能量涨落。我们将探讨，在这混乱的开端，是否存在着某种超越我们理解的秩序？物理学的基本定律是如何萌芽的？宇宙为何选择以这样的方式开启它的生命？紧接着，宇宙迅速冷却，能量开始凝聚成物质。夸克、轻子等基本粒子涌现，它们如同宇宙的最初砖瓦，开始砌筑起未来星系的基石。质子和中子在此过程中诞生，为日后原子核的形成奠定了基础。本书将深入浅出地解析这一过程，用通俗易懂的语言解释量子力学的奇妙之处，以及它如何塑造了宇宙最基本的结构。您将了解到，我们所熟知的物质，其诞生充满了多么戏剧性的转折。当宇宙进一步冷却，电子得以束缚住原子核，最简单的原子——氢和氦——诞生了。这一时期，宇宙被称为“黑暗时代”，因为还没有恒星发光。然而，正是这片黑暗，孕育着未来的光明。引力开始发挥它的作用，将稀疏的物质聚集在一起，形成巨大的云团。本书将描绘出这些原始云团如何在引力的牵引下，缓慢而坚定地向着密度更高的区域汇聚。第二章：星辰的诞生与寂灭——宇宙的化工炉引力聚集的物质云团，当密度和温度达到一定阈值时，便会点燃生命的火焰——恒星诞生了。恒星是宇宙的“化工炉”，它们通过核聚变反应，将轻元素转化为重元素。本书将详尽描述恒星的生命周期，从年轻而炙热的蓝巨星，到稳定燃烧的黄矮星（如我们的太阳），再到步入暮年的红巨星。您将了解到，构成我们身体的碳、氧、铁等元素，并非生来就有，而是诞生于亿万年前恒星的腹中，并随着恒星的死亡被抛洒到宇宙空间。恒星的死亡更是宇宙中最壮丽的景象之一。质量较小的恒星会膨胀成红巨星，然后抛射出外层物质，形成美丽的行星状星云，留下致密的白矮星。而质量巨大的恒星，则会以惊天动地的超新星爆发结束生命。超新星爆发将大量的重元素抛射到星际空间，成为下一代恒星和行星形成的原材料。本书将以震撼的笔触，描绘这些宇宙奇观，并阐释它们在宇宙元素循环中的关键作用。更极端的天体，如中子星和黑洞，也将在这章中被一一呈现。中子星是恒星死亡后留下的密度极高的残骸，其物质密度之大，足以让一茶匙物质重达数十亿吨。黑洞，则是引力强大的吞噬者，连光都无法逃脱其魔掌。本书将探讨这些极端天体的形成机制，以及它们对周围时空的影响。第三章：星系的群舞——宇宙的宏伟结构恒星并非孤立存在，它们聚集在一起，形成了浩瀚的星系。星系是宇宙中最显著的结构，它们形态各异，有旋涡状、椭圆状，也有不规则形态。本书将带领您漫游于不同的星系之中，感受它们的壮丽与多样。从我们所在的银河系，到遥远的仙女座星系，您将了解到星系的形成与演化，它们是如何在引力的作用下相互作用、碰撞、融合，从而形成更加庞大的结构。星系也并非均匀分布，它们倾向于聚集形成更加庞大的结构，如星系团和超星系团。这些巨大的结构，构成了宇宙的“宇宙网”，其中包含着广阔的“宇宙空洞”。本书将揭示宇宙大尺度结构的形成机制，以及它们如何反映出宇宙早期的微小扰动。您将了解到，宇宙并非一片均匀的虚无，而是充满了清晰可见的纹理和秩序。此外，本书还将触及暗物质和暗能量这两个神秘的存在。暗物质虽然我们看不见摸不着，却通过引力效应影响着星系的形成和运动。暗能量则是驱动宇宙加速膨胀的神秘力量，它占据了宇宙的大部分能量密度。本书将深入探讨当前关于暗物质和暗能量的理论和观测证据，揭示它们在宇宙演化中的关键作用，以及它们对我们理解宇宙终极命运的影响。第四章：生命的低语——行星世界的探寻在无数的恒星周围，行星如同散落的珍珠，孕育着生命的可能性。本书将从一个更广阔的视角来审视行星的形成和多样性。我们将探讨行星形成的理论，以及不同类型行星（如岩石行星、气态巨行星）的形成过程。从太阳系的行星，如炽热的金星、寒冷的木星，到系外行星的发现，您将了解到宇宙中行星的多样性超乎想象。特别地，本书将重点关注“宜居带”的概念，以及在宜居带内寻找可能存在生命的行星。液态水的存在，适宜的大气成分，以及稳定的恒星环境，都是孕育生命的关键因素。我们将介绍当前搜寻地外生命的技术和方法，例如利用望远镜观测行星大气成分，寻找生物标志物。生命是如何在地球上起源的？地球的独特性在哪里？本书将从地球生命起源的视角出发，探讨生命出现的普遍性与特殊性。我们是否是宇宙中唯一的智慧生命？这一古老的问题，将伴随本书的阅读，引发您更深刻的思考。第五章：人类的凝视——宇宙中的求索作为宇宙中的一员，人类从未停止对自身的追问和对宇宙的探索。本书将回顾人类在天文学领域的伟大成就，从伽利略的望远镜，到现代太空探测器，再到地基和太空望远镜的观测。我们将介绍不同时期天文学家的贡献，他们如何一点点揭开宇宙的面纱。射电望远镜、红外望远镜、X射线望远镜……不同类型的望远镜，让我们能够“看到”宇宙的不同侧面，探测到不同能量范围的天体。本书将阐述这些观测手段的原理和重要性，以及它们为我们带来的突破性发现。太空探索，更是将人类的目光投向了更远的深空。火箭、卫星、探测器，它们飞向月球、火星，甚至飞出太阳系，将宝贵的宇宙信息传回地球。本书将讲述这些伟大的太空探索任务，以及它们为我们揭示的宇宙奥秘。更重要的是，本书将探讨科学理论的演进。从牛顿的万有引力定律，到爱因斯坦的相对论，再到量子力学的蓬勃发展，人类的宇宙观不断被刷新。本书将以非技术性的语言，解释这些重要理论的核心思想，以及它们如何帮助我们理解宇宙的规律。结语：无尽的远方，无尽的探索《星辰之语》并非一本终结性的著作，它是一扇通往无限可能的门。宇宙的奥秘远未被完全揭示，我们所知的，可能只是冰山一角。本书旨在点燃您对宇宙的探索热情，激发您对科学的好奇心，并鼓励您以一种更广阔的视野来看待生命与存在。当我们仰望星空，我们看到的不仅仅是闪烁的光点，更是过去、现在和未来的交织。我们是宇宙的一部分，宇宙的历史，也写在我们每个人的基因里。愿这本书能成为您探索宇宙旅程中的一位忠实向导，带您领略宇宙的壮丽，感悟生命的渺小与伟大，并激励您在探索的道路上，永不止步。宇宙的壮丽画卷仍在展开，而人类的探索，才刚刚开始。

作者简介

作者：(英国)都德尔逊 (Scott Dodelson)

Scott Dodelson：美国费米国家实验室理论天体物理研究组负责人和芝加哥大学天文和天体物理学系教授。在哥伦比亚大学获博士学位。进入费米国家实验室和芝加哥大学前在哈佛大学做研究员。在宇宙论方面发表了七十多篇论文，其中大部分是关于宇宙的微波背景和大尺度结构。

目录信息

1 The Standard Model and Beyond
1.1 The Expanding Universe
1.2 The Hubble Diagram
1.3 Big Bang Nucleosynthesis
1.4 The Cosmic Microwave Background
1.5 Beyond the Standard Model
1.6 Summary
Exercises
2　The Smooth, Expanding Universe
2.1 General Relativity
2.1.1 The Metric
2.1.2 The Geodesic Equation
2.1.3 Einstein Equations
2.2 Distances
2.3 Evolution of Energy
2.4 Cosmic Inventory
2.4.1 Photons
2.4.2 Baryons
2.4.3 Matter
2.4.4 Neutrinos
2.4.5 Dark Energy
2.4.6 Epoch of Matter-Radiation Equality
2.5 Summary
Exercises
Beyond Equilibrium
3.1 Boltzmann Equation for Annihilation
3.2 Big Bang Nucleosynthesis
3.2.1 Neutron Abundance
3.2.2 Light Element Abundances
3.3 Recombination
3.4 Dark Matter
3.5 Summary
Exercises
4 The Boltzmann Equations
4.1 The Boltzmann Equation for the Harmonic Oscillator
4.2 The Collisionless Boltzmann Equation for Photons
4.2.1 Zero-Order Equation
4.2.2 First-Order Equation
4.3 Collision Terms: Compton Scattering
4.4 The Boltzmann Equation for Photons
4.5 The Boltzmann Equation for Cold Dark Matter
4.6 The Boltzmann Equation for Baryons
4.7 Summary
Exercises
5 Einstein Equations
5.1 The Perturbed Ricci Tensor and Scalar
5.1.1 Christoffel Symbols
5.1.2 Ricci Tensor
5.2 Two Components of the Einstein Equations
5.3 Tensor Perturbations
5.3.2 Ricci Tensor for Tensor Perturbations
5.3.3 Einstein Equations for Tensor Perturbations
5.4 The Decomposition Theorem
5.5 From Gauge to Gauge
5.6 Summary
Exercises
6 Initial Conditions
6.1 The Einstein-Boltzmann Equations at Early Times
6.2 The Horizon'
6.3 Inflation
6.3.1 A Solution to the Horizon Problem
6.3.2 Negative Pressure
6.3.3 Implementation with a Scalar Field
6.4 Gravity Wave Production
6.4.1 Quantizing the Harmonic Oscillator
6.4.2 Tensor Perturbations
6.5 Scalar Perturbations
6.5.1 Scalar Field Perturbations around a Smooth Background
6.5.2 Super-Horizon Perturbations
6.5.3 Spatially Flat Slicing
6.6 Summary and Spectral Indices
Exercises
7 Inhomogeneities
7.1 Prelude
7.1.1 Three Stages of Evolution
7.1.2 Method
7.2 Large Scales
7.2.1 Super-horizon Solution
7.2.2 Through Horizon Crossing
7.3 Small Scales
7.3.1 Horizon Crossing
7.3.2 Sub-horizon Evolution
7.4 Numerical Results and Fits
7.5 Growth Function
7.6 Beyond Cold Dark Matter
7.6.1 Baryons
7.6.2 Massive Neutrinos
7.6.3 Dark Energy
Exercises
8 Anisotropies
8.1 Overview
8.2 Large-Scale Anisotropies
8.3 Acoustic Oscillations
8.3.1 Tightly Coupled Limit of the Boltzmann Equations
8.3.2 Tightly Coupled Solutions
8.4 Diffusion Damping
8.5 Inhomogeneities to Anisotropies
8.5.1 Free Streaming
8.5.2 The Cl's
8.6 The Anisotropy Spectrum Today
8.6.1 Sachs-Wolfe Effect
8.6.2 Small Scales
8.7 Cosmological Parameters
8.7.1 Curvature
8.7.2 Degenerate Parameters
8.7.3 Distinct Imprints
Exercises
9 Probes of Inhomogeneities
9.1 Angular Correlations
9.2 Peculiar Velocities
9.3 Direct Measurements of Peculiar Velocities
9.4 Redshift Space Distortions
9.5 Galaxy Clusters
Exercises
10 Weak Lensing and Polarization
10.1 Gravitational Distortion of Images
10.2 Geodesics and Shear
10.3 Ellipticity as an Estimator of Shear
10.4 Weak Lensing Power Spectrum
10.5 Polarization: The Quadrupole and the Q/U Decomposition
10.6 Polarization from a Single Plane Wave
10.7 Boltzmann Solution
10.8 Polarization Power Spectra
10.9 Detecting Gravity Waves
Exercises
11 Analysis
11.1 The Likelihood Function
11.1.1 Simple Example
11.1.2 CMB Likelihood
11.1.3 Galaxy Surveys
11.2 Signal Covariance Matrix
11.2.1 CMB Window Functions
11.2.2 Examples of CMB Window Functions
11.2.3 Window Functions for Galaxy Surveys
11.2.4 Summary
11.3 Estimating the Likelihood Function
11.3.1 Karhunen-Loeve Techniques
11.3.2 Optimal Quadratic Estimator
11.4 The Fisher Matrix: Limits and Applications
11.4.1 CMB
11.4.2 Galaxy Surveys
11.4.3 Forecasting
11.5 Mapmaking and Inversion
11.6 Systematics
11.6.1 Foregrounds
11.6.2 Mode Subtraction
Exercises
A Solutions to Selected Problems
B Numbers
B.1 Physical Constants
B.2 Cosmological Constants
C Special Functions
C.1 Legendre Polynomials
C.2 Spherical Harmonics
C.3 Spherical Bessel Functions
C.4 Fourier Transforms
C.5 Miscellaneous
D Symbols Bibliography
Index
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我惊喜的地方，在于它对于“不确定性”和“未解之谜”的处理态度。作者没有试图将宇宙描绘成一个完全被人类理性所掌握的、井井有条的系统，而是坦诚地指出了当前理论的边界和我们尚未触及的领域。这种诚实的态度，反而比故作全知更令人信服。他花了相当大的篇幅来探讨哥白尼式的人类中心主义的瓦解，以及我们在面对巨大尺度和未知现象时的谦卑感。对于哲学思辨的引入，把握得火候极佳，既没有让全书偏离科学的主线，又提升了整部作品的深度和层次。唯一的个人体验是，在涉及极高能物理和量子引力交叉的章节时，我感觉自己需要同时兼顾三个维度的信息流——数学、物理概念和哲学思考，心力消耗较大，需要放慢速度，配合大量的外部资料才能消化。不过，正是这种挑战性，才体现了这本书的学术价值和思想深度，它绝不是一本可以轻松翻阅的消遣读物，而是值得反复咀嚼的智力盛宴。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格简直是一股清流，完全颠覆了我对科学书籍的刻板印象。它没有那种故作高深的架子，行文流畅、逻辑清晰，充满了人文关怀和哲思的色彩。我尤其留意到作者在描述那些宏大概念时，所使用的比喻都非常贴切且富有诗意，比如将时空弯曲比作一张被重物压着的蹦床，这种生动的描绘极大地降低了理解门槛。阅读的过程中，我时常会停下来，沉浸在作者对人类认知局限性的反思中，它不仅仅是在讲解物理定律，更是在探讨人类在宇宙中的位置和意义。唯一的小小遗憾是，可能因为篇幅的限制，对于一些最新的实验成果和前沿发现的介绍，篇幅稍显不足，像是新鲜出炉的热点话题只是匆匆带过，我更期待能在后续版本中看到更详尽的跟进报道，毕竟宇宙学的研究日新月异，紧跟前沿至关重要。

评分☆☆☆☆☆

从知识体系构建的角度来看，这本书的覆盖面非常广博，从早期的宇宙大爆炸模型，到后来的暴胀理论，再到对宇宙微波背景辐射的细致解读，几乎涵盖了现代宇宙学光谱中的所有重要支柱。作者似乎非常注重知识的连贯性，他总能巧妙地将看似独立的理论点串联起来，展示出一个统一的、不断演进的科学图景。这对我这种需要建立完整知识框架的学习者来说，简直是福音。我花了大量时间在参考书目上，发现作者引用了大量一手的重要文献，这使得全书的论证基础非常扎实可靠，绝非空穴来风的畅想。如果说有什么可以改进的地方，那就是书中对于一些历史上的争议和流派之争的描述，虽然已经很客观了，但或许可以增加一些“人物侧写”或者“学术轶事”，这样能让科学史更加鲜活有趣，避免纯粹的理论堆砌，增加阅读的趣味性和代入感。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计实在是太吸引人了，拿到手的时候，那种沉甸甸的质感和封面那深邃的星空图案，立刻就把我带入了一种对浩瀚宇宙的好奇与敬畏之中。内页的纸张质量也相当不错，印刷清晰，即便是那些复杂的图表和模型，看起来也丝毫不费力。我特别喜欢作者在文字中流露出的那种对科学探索的热忱，读起来完全没有传统科普读物那种枯燥的说教感，更像是一位经验丰富的向导，带着你漫步在时间与空间的边缘，娓娓道来那些令人震撼的宇宙故事。不过，坦白说，我对天文物理的背景知识并不算扎实，有些地方的数学推导和理论阐述，我需要反复阅读才能勉强跟上作者的思路，这或许对资深爱好者来说是如虎添翼，但对我这样的初学者来说，偶尔还是会感到吃力，希望作者未来能考虑加入更多通俗易懂的类比来辅助理解那些深奥的概念。总而言之，这是一本视觉和阅读体验都非常出色的入门级读物，成功点燃了我对宇宙学更深层次探索的渴望。

评分☆☆☆☆☆

我最近读完这本书后，最大的感受就是它在叙事结构上的精妙安排。作者并没有采用那种时间线索式的编年史，而是围绕几个核心的、引人深思的宇宙学问题展开讨论，比如“宇宙的起源”、“暗物质和暗能量的谜团”以及“多重宇宙的可能性”等等。这种结构的好处在于，它能让读者在阅读过程中始终保持一种“追问”的状态，每解开一个疑惑，立刻又引出下一个更宏大的问题，节奏把握得恰到好处，让人欲罢不能。我尤其欣赏作者在探讨不同学派观点时的那种公正与平衡，他没有偏袒任何一方，而是将支持和反对的证据都清晰地呈现出来，让读者自己去权衡和思考，这种开放式的态度非常符合现代科学精神。当然，也正因为内容覆盖面广，某些具体细节的展开就显得有些“点到为止”，对于我希望深入挖掘某个特定理论模型的读者来说，可能需要借助其他更专业的书籍进行补充阅读，但作为一本综合性的导览，它的价值无可替代。

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只看了前6章后面没时间看了。。宇宙学的课外书

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评分☆☆☆☆☆

嗯…我很喜欢，大家随意