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出版者:浙江大学出版社

作者:朱华

出品人:

页数:223

译者:

出版时间:2009-3

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787308065689

丛书系列:

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《星尘编织：宇宙宏观结构与演化》 浩瀚星海，无垠时空，在看不见的引力丝线编织下，涌动着怎样的壮丽图景？ 《星尘编织：宇宙宏观结构与演化》是一部深入探索宇宙宏大尺度上物质分布规律与演化进程的科普巨著。它并非聚焦于微观粒子的运动或能量的转化，而是将目光投向了宇宙诞生伊始至今，那张由星系、星系团、超星系团以及它们之间空洞所构成的、如同巨幅挂毯般的宇宙网。本书将带领读者穿越时空，从宇宙微波背景辐射的黎明，到如今黑暗而深邃的宇宙深渊，揭示宇宙宏观结构形成的奥秘，以及其背后驱动着这一切演变的根本力量。 宇宙的“骨架”：为何物质并非均匀分布？ 我们仰望星空，看到的并非是均匀散布的星星，而是聚集而成的星系，星系又进一步聚集成更为庞大的星系团，甚至连这些星系团本身也并非孤立存在，而是排列成壮观的“宇宙长城”和“巨型丝状结构”，它们被广阔的“宇宙空洞”所分隔。这种非均匀分布并非巧合，而是宇宙演化的必然结果。《星尘编织》将首先从理论层面，深入剖析早期宇宙的微小涨落如何随着时间的推移被引力放大，最终孕育出如此庞大的结构。 本书将追溯到宇宙大爆炸后的极早期，解释量子涨落如何在暴胀时期被急剧拉伸，形成我们今天观测到的微小密度差异。然后，我们将聚焦于这些微小差异如何在引力作用下逐渐成长：暗物质，这种我们看不见的神秘物质，扮演了宇宙结构形成的“骨架”角色。它凭借其强大的引力，率先吸引并聚集了普通物质，成为了星系和星系团的“种子”。读者将了解到，暗物质的分布模式，正是我们今天所见宇宙宏观结构的直接蓝图。 黑暗的织匠：暗物质与暗能量的角色 谈及宇宙宏观结构，就绕不开两个最为神秘的存在：暗物质与暗能量。这两者虽然占据了宇宙总质能的绝大部分，却始终未能被我们直接观测到。然而，它们却是理解宇宙宏观结构形成与演化的关键。《星尘编织》将以严谨的科学态度，系统梳理目前关于暗物质的观测证据和理论模型。从星系旋转曲线的异常，到星系团的引力透镜效应，再到宇宙微波背景辐射的精细结构，本书将层层剥开暗物质的面纱，展示科学家们是如何通过间接证据一步步揭示其存在，并推测其可能的性质。 更令人惊叹的是，本书还将深入探讨暗能量的作用。暗能量，这种“反引力”的存在，正在加速宇宙的膨胀，并深刻地影响着宏观结构的演化。读者将了解到，暗能量的存在如何解释了宇宙的加速膨胀，以及它如何使得宏观结构的增长在晚期宇宙变得缓慢甚至停滞。我们将探讨不同的暗能量模型，例如宇宙学常数和动态标量场，并分析它们在解释观测数据上的优劣。通过对这两种“黑暗”成分的深入解析，读者将对宇宙的组成以及驱动其演变的根本力量有一个全新的认识。 引力的史诗：从形成到演变 引力，作为宇宙中最基本的力量之一，是塑造宏观结构的主导者。本书将详细阐述引力在宇宙结构形成中的作用，从微小的密度扰动如何被放大，到星系和星系团如何通过引力吸引而聚集，再到它们之间的引力相互作用如何影响着它们的运动和分布。《星尘编织》将借助先进的数值模拟结果，生动地展示宇宙结构的演化过程。读者将“亲眼”见证： 物质的聚集与“瀑布效应”： 在早期宇宙，微小的密度差异开始吸引周围的物质。随着物质的不断聚集，引力效应也愈发增强，形成了一个不断自我强化的过程，就像一场物质的“瀑布”向下汇聚。 丝状结构与空洞的形成： 在引力主导下，物质并非均匀地填充所有空间，而是沿着引力最强的方向聚集，形成纵横交错的“丝状结构”，而物质稀少的地方则演变成了广阔的“宇宙空洞”。 星系与星系团的诞生： 在密度较高的丝状结构节点上，引力进一步将气体聚集，最终点燃恒星，形成星系。而多个星系则会聚集在一起，形成更为庞大的星系团。 结构的碰撞与融合： 宏观结构并非静止不动，它们之间也存在着复杂的引力相互作用，不断发生碰撞、吞并和融合，推动着宇宙结构的不断演化和复杂化。 本书将通过图文并茂的方式，结合大量的观测图像和模拟数据，让读者直观地理解这些复杂而宏大的宇宙演化过程。 观测的利器：探索宇宙网的工具 要绘制出宇宙宏观结构的蓝图，离不开先进的观测技术和精密的仪器。《星尘编织》将介绍科学家们如何利用各种“望远镜”来探索宇宙的深层结构。 宇宙微波背景辐射（CMB）： 来自宇宙大爆炸的“余晖”，CMB携带着早期宇宙的“种子”信息，其精细的温度涨落图谱是理解宇宙结构形成的关键。 星系巡天： 大规模的星系巡天项目，如斯隆数字巡天（SDSS），能够绘制出数百万个星系的精确位置和速度信息，从而勾勒出宇宙网的宏观形态。 引力透镜效应： 物质弯曲时空的能力，使得背景星系的光线在经过大质量天体时发生偏折。通过分析引力透镜效应，科学家们可以探测到暗物质的分布，甚至推断出暗物质的性质。 超级计算机模拟： 现代宇宙学研究离不开强大的超级计算机。本书将展示科学家们如何通过数值模拟，来重现宇宙结构的形成和演化过程，并与观测数据进行比对，验证理论模型的正确性。 宇宙的未来：仍在进行的演化 宇宙并非一成不变，它的宏观结构至今仍在演化。本书的最后一部分，将展望宇宙的未来。在暗能量的持续作用下，宇宙的膨胀将继续加速，远方的星系将越来越难以观测。宏观结构之间的联系会逐渐减弱，宇宙将变得越来越“空旷”。然而，在局部的星系团内，引力仍然扮演着重要的角色，星系的碰撞和融合仍将继续。 《星尘编织：宇宙宏观结构与演化》并非一本枯燥的理论书籍，它是一次穿越时空的壮丽旅程，一次对宇宙最深刻谜团的探索。它将以清晰的语言、丰富的图示和严谨的科学态度，带领每一位对宇宙充满好奇的读者，一起揭开宇宙宏观结构的神秘面纱，理解我们所处的这个浩瀚宇宙是如何从混沌走向有序，又将如何继续演变。准备好，与我们一同编织这幅关于星尘与引力的史诗画卷吧！

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这本书的阅读体验非常流畅，作者似乎非常懂得如何引导读者的思维。对于像我这样在自学过程中经常被复杂数学推导困扰的人来说，这一点尤为重要。它没有生硬地抛出公式，而是通过一系列精心构造的物理图像来逐步引入概念，比如通过对气体分子运动的不断抽象和逼近，自然而然地导出了理想气体状态方程，以及后续的玻尔兹曼分布。这种“故事化”的叙述方式极大地降低了理解门槛，让原本枯燥的数学过程变得富有直观的物理意义。我特别欣赏其中穿插的那些历史背景介绍，它们不仅增加了阅读的趣味性，更重要的是帮助我们理解为什么某些理论会以当前的形式被建立起来，理解了理论的“来龙去脉”，学习起来也更有动力。希望后续章节在处理量子统计部分时，也能保持这种深入浅出的风格。

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坦率地说，我更看重一本教材的习题设计质量，因为真正的学习发生在尝试解决问题的过程中。这本书的习题部分设计得非常巧妙，它们并不是简单的数值计算，而是巧妙地将理论知识点与复杂的物理情境结合起来。有些题目甚至需要综合运用热力学和电磁学、力学的知识，这充分体现了物理学知识的交叉性和统一性。我特别喜欢那些开放式的问题，它们没有直接的答案，而是引导读者去思考如何建立一个合适的物理模型，如何进行必要的近似，这极大地锻炼了我们的科学思维能力。完成这些习题后，我感觉自己对热力学第二定律的理解不再停留在公式层面，而是上升到了对自然界基本约束的敬畏。一本好的物理书，习题的价值往往比正文还要高，这本书显然在这方面下足了功夫。

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这本书的封面设计得十分简洁，透露着一种严谨、务实的学术气息。拿到手里，首先被其厚重感所吸引，显然内容涵盖了大量深入的理论和实验细节。我期待着它能系统地梳理现代热力学和统计物理学的核心概念，尤其是那些在工程应用中至关重要的基本原理。我希望它能清晰地阐述熵的本质、热力学第二定律的各种表述，以及微观粒子如何涌现出宏观的热力学性质。对于初学者来说，清晰的推导过程和大量的实例至关重要，能够帮助我们跨越从微观模型到宏观现象的鸿沟。如果这本书能很好地平衡理论的深度和教学的可及性，让读者在掌握扎实基础的同时，也能感受到这门学科的内在美感和逻辑的严密性，那它无疑是一本值得反复研读的经典教材。我特别关注它对非平衡态热力学处理的深度，因为这才是真正反映现代物理前沿问题的领域。

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我尝试着用这本书来复习我大学时学过的热力学知识，发现它在细节的挖掘上远超我预期的深度。例如，对于卡诺循环的讨论，它不仅停留在效率的计算，更深入探讨了循环过程中能量流动的微观机制，以及在有限时间尺度下实际热机性能的局限性。这种对“理想”与“现实”之间差异的关注，使得书中的内容具有很强的指导意义。此外，书中对于相变的描述也极其细致，从朗道理论的角度对临界现象进行了深入剖析，这对于从事材料科学或者凝聚态物理研究的人来说，是极具价值的补充。我发现自己过去很多一知半解的概念，在阅读完对应章节后，都有了豁然开朗的感觉，这本“工具书”的价值正在于此——它能帮你把知识的“漏洞”都补起来，让整体结构更加坚固。

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从排版和图表的质量来看，这本书无疑是出版界的一流作品。清晰的墨水线条和准确的比例尺使得那些复杂的等温线、等压线图以及相图一目了然，极大地减少了阅读时的认知负荷。特别要提到的是，书中对于统计物理中配分函数的引入和处理非常精妙，那些多维积分的图示清晰地展示了变量之间的耦合关系，使得读者可以直观地把握高维相空间的几何意义。在一些涉及量子统计（如费米子和玻色子）的图表中，作者精确地绘制了不同温度下的密度分布曲线，这些视觉辅助工具在理解这些反直觉的量子效应时起到了决定性的作用。整体而言，这本书的制作水准，体现了出版方对学术严谨性和阅读体验的双重尊重，让人在学习知识的同时，也能享受到阅读的愉悦。

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