The Primordial Density Perturbation pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:David H. Lyth

出品人:

页数:516

译者:

出版时间:2009-6

价格:734.00元

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521828499

丛书系列:

图书标签:

第二阶段
物理
宇宙学
原始扰动
密度扰动
宇宙微波背景
大尺度结构
暴涨理论
早期宇宙
引力
物理学
天文学

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具体描述

The origin and evolution of the primordial perturbation is the key to understanding structure formation in the earliest stages of the Universe. It carries clues to the types of physical phenomena active in that extreme high-density environment. Through its evolution, generating first the observed cosmic microwave background anisotropies and later the distribution of galaxies and dark matter in the Universe, it probes the properties and dynamics of the present Universe. This graduate-level textbook gives a thorough account of theoretical cosmology and perturbations in the early Universe, describing their observational consequences and showing how to relate such observations to primordial physical processes, particularly cosmological inflation. With ambitious observational programmes complementing ever-increasing sophistication in theoretical modelling, cosmological studies will remain at the cutting edge of astrophysical studies for the foreseeable future.

苍穹之歌：宇宙演化的宏伟叙事一部深入探索宇宙起源、结构与命运的磅礴巨著本书并非聚焦于单一理论模型的精确推导，而是致力于为广大学者、专业研究人员以及对宇宙学怀有深切热情的读者，勾勒出一幅跨越138亿年时空的宏大宇宙演化画卷。我们不满足于对现有标准模型的简单复述，而是深入挖掘其背后的物理基础、未解的挑战，并引领读者审视那些挑战我们认知的尖端研究方向。第一部分：追溯太初之光——宇宙的黎明与结构形成本卷开篇，我们将暂离对早期宇宙微扰的精细讨论，转而聚焦于更基础的宇宙学原理及其观测验证。我们首先详尽阐述了广义相对论作为现代宇宙学基石的不可替代性，阐释了弗里德曼方程组如何从时空曲率导演出宇宙的膨胀动力学。随后，我们将聚焦于宇宙微波背景辐射（CMB）的物理起源——并非其波动的具体形态，而是黑体辐射的本质，以及它作为宇宙“婴儿照片”所承载的早期宇宙信息。我们将深入探讨重子声学振荡（BAO）作为宇宙尺度的“标准尺”，如何帮助我们精确测绘宇宙的扩张历史。这部分内容将细致梳理如何利用星系团的大尺度分布、星系红移巡天数据（如斯隆数字巡天等），来构建宇宙的结构形成的阶梯模型。我们关注的是宏观尺度的结构——星系团、纤维状结构和空洞——如何从早期均匀的物质场中“脱颖而出”，这是一个复杂的多尺度引力坍缩过程，涉及到物质的非线性演化。第二部分：暗物质与暗能量的幽灵——驱动宇宙演化的两大谜团宇宙学研究的中心议题之一便是构成我们宇宙绝大部分的“暗”成分。本卷将避开对微扰理论的深入量化，转而探讨暗物质的现象学证据及其候选模型。我们将详细审视旋转曲线、引力透镜效应、星系团动力学以及宇宙结构演化对冷暗物质（CDM）模型的支撑。我们不仅讨论WIMP等经典粒子物理候选，更会审视替代性的引力修正理论（如MOND），分析它们在解释不同尺度观测时的优势与局限。紧接着，我们将进入暗能量的领域。本书将CMB和BAO的测量结果置于更广阔的背景下，探讨它们如何共同指向宇宙加速膨胀。我们深入剖析ΛCDM模型中宇宙学常数（Λ）的物理意义，探讨其在量子场论中遇到的“真空能量密度危机”。随后，我们将系统回顾法布尔-霍金（Sahni-Starinsky）等对暗能量状态方程$w(z)$的参数化尝试，重点分析Ⅰ型Ia超新星观测如何限制了$w$的值，并展望寻找$w$随时间变化的证据的观测策略。第三部分：星系形成与宇宙化学演化——从氢气云到恒星工厂宇宙学的宏大叙事必须落地到我们能够观测到的具体实体上。本卷将叙述早期宇宙中第一代恒星（Population III）的形成过程——在没有重元素丰度的极端条件下，如何仅凭氢和氦坍缩形成质量巨大的恒星。我们将探讨这些“宇宙的熔炉”如何通过超新星爆发，播撒出最初的重元素（金属丰度），为后续恒星和行星系统的形成奠定基础。随后，我们将详细追踪星系形成的层次化模型：从小尺度暗物质晕的并合到星系盘和椭圆星系的形成。我们关注恒星形成过程的反馈机制——恒星风、超新星爆发对星际介质的加热和驱散，以及超大质量黑洞（SMBH）在星系演化中扮演的“共同调节者”角色。本书将系统梳理星系形态学的演化路径，从矮星系到大型星系团中“红且死”的椭圆星系的转变过程。第四部分：宇宙的终极命运与前沿探索在叙述了宇宙的过去与现在之后，本书将展望其可能的未来。我们将基于当前的暗能量参数，详细分析热寂（Heat Death）、大撕裂（Big Rip）等几种主要的宇宙终极命运图景。这部分内容将侧重于预测性建模，探讨在极长的时间尺度上，恒星燃尽、黑洞蒸发等过程将如何改变宇宙的面貌。最后，我们将聚焦于当前宇宙学面临的最具挑战性的前沿领域，这些领域往往依赖于对宇宙学核心模型的修正或超越。我们将探讨暴胀理论的替代方案，例如循环宇宙模型或玻色子星等概念，这些理论试图绕过标准暴胀模型中可能存在的奇点问题。此外，我们将深入讨论引力波天文学作为检验爱因斯坦方程在宇宙尺度有效性的新工具，如何为我们提供了与电磁波完全不同的观测窗口，特别是对早期宇宙的瞬时事件和合并星系团的探测能力。本书旨在提供一个全面、深入、且充满批判性思维的宇宙学概览，强调观测与理论的相互作用，而非仅仅局限于某一特定数学框架的推导。它是一部关于我们所处宇宙的起源、动力学、结构以及最终命运的综合性编年史。