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出版者:University Science Books

作者:Donald A. McQuarrie

出品人:

页数:690

译者:

出版时间:2007-8-15

价格:USD 92.50

装帧:Hardcover

isbn号码:9781891389504

丛书系列:

图书标签:

• 量子化学
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• 化学物理
• 从头算
• 密度泛函理论
• Hartree-Fock
• 分子动力学

书籍简介：量子化学（Quantum Chemistry） 请注意：以下简介是针对一本 不包含 原书《Quantum Chemistry》内容的、 全新构思的 书籍所作的详细介绍。 --- 寰宇寻踪：宇宙大尺度结构的演化与形态 （Tracing the Cosmos: Evolution and Morphology of Cosmic Large-Scale Structure） 导言：超越星辰的视野 我们所居住的宇宙并非是一片均匀的星尘海洋，而是一个由星系、星系团和超级星系团构成的复杂网络，如同一个巨大的、三维的“宇宙网”。这种宏观结构——宇宙大尺度结构（Large-Scale Structure, LSS）——是宇宙学中最引人入胜的研究领域之一。它不仅记录了宇宙诞生之初的微小量子涨落如何通过引力放大，最终形成了我们今天观测到的复杂形态，更是检验我们对暗物质、暗能量以及宇宙演化动力学理解的终极试金石。 《寰宇寻踪》并非一本探讨微观粒子或分子间相互作用的理论书籍，它将读者的目光提升至数百万甚至数十亿光年的尺度，深入剖析宇宙网的形成、结构、统计特性及其随时间推移的动态演化过程。 第一部分：结构形成的基石——宇宙学背景与早期扰动 本部分为理解大尺度结构奠定坚实的理论基础，着重于结构如何从暴胀时代遗留下的微小密度不均匀性中诞生。 第一章：宇宙学常数与标准模型回顾 本章将简要回顾当前宇宙学的主流模型——Lambda Cold Dark Matter ($Lambda$CDM) 模型。我们将梳理弗里德曼方程、宇宙膨胀历史（包括暴胀、再复合和暗能量主导时期）的关键参数。重点在于阐明，正是这些参数（如物质密度 $Omega_m$、暗能量密度 $Omega_{Lambda}$、哈勃常数 $H_0$）决定了引力在不同时期对结构生长的影响程度。 第二章：线性扰动理论与功率谱 结构形成始于线性阶段。本章详细介绍如何在背景时空中处理微小的密度扰动。我们将深入探讨物质密度对比度 $delta(mathbf{x}, t)$ 的演化方程，并着重分析物质功率谱 $P(k)$——这是描述宇宙网形态的最重要工具。我们将详述冷暗物质（CDM）如何通过声学振荡（Baryon Acoustic Oscillations, BAO）在早期宇宙中留下特征性的“标尺”，以及物质功率谱在不同红移下的演变规律。 第三章：物质的非线性增长与引力塌缩 随着时间推移，密度更高的区域引力增强，结构生长进入非线性阶段。本章将介绍关键的非线性演化模型： 德谢尔（Désert）近似与高密度团块的形成： 探讨密度峰值如何从线性阶段过渡到塌缩。 斯卡拉不变量（Scaling Invariants）： 介绍利用维度分析来预测高密度区域的密度剖面。 一阶和二阶摄动理论的应用边界： 分析线性理论失效后，数值模拟的重要性。 第二部分：宇宙网的形态学与统计分析 本部分将聚焦于宇宙网的实际形态，即我们如何量化和描述星系和气体所占据的纤维状、片状和空洞结构。 第四章：几何形态学：孔洞、丝状物与团块 宇宙网的拓扑结构由三个主要要素构成：稀疏的空洞（Voids）、连接空洞的丝状物（Filaments），以及丝状物交汇处的星系团（Clusters）。 拓扑学分析： 介绍迈克尔森（Minkowski）泛函，如“平均曲率”和“平均密度”，用于量化结构的复杂性和连通性，区别于简单的团块模型。 丝状物的识别与特征： 探讨如何利用剪切流场或形态因子从模拟数据中分离出具有各向异性拉伸的丝状结构，并分析其内部的物质流动。 第五章：团块的形成与物质归并树（Halo Merger Trees） 星系和暗物质团块（Halos）是宇宙网中的基本“节点”。本章深入研究团块的形成历史。 团块探测算法： 介绍诸如“最接近连接（Friends-of-Friends, FOF）”和“水动力学（Subfind）”等算法如何从模拟数据中识别出独立的暗物质团块。 合并树的构建与应用： 阐述如何追踪一个团块如何通过吞并较小的子团块（Subhalos）而成长。合并树是连接微观（暗物质粒子）和宏观（星系形成）的关键桥梁。 密度剖面： 分析团块内部的物质分布，如纳瓦罗-弗兰克-怀特（NFW）剖面，及其对星系动力学的影响。 第六章：统计描述：相关函数与偏差分析 描述大尺度结构最直接的工具是统计学方法。 两点相关函数 $xi(r)$： 这是研究宇宙网的“黄金标准”。本章详细解释如何利用星系红移巡天数据（如SDSS）测量 $xi(r)$，以及它如何揭示引力对星系空间分布的偏离程度。 三点相关函数（Three-point Correlation Function）： 探讨如何利用三点函数来量化非高斯性，即结构形成过程中，非线性效应的程度。 吸收线系统与梁（Baryon Acoustic Oscillations, BAO）： 重点分析BAO作为宇宙尺度的“标准尺”，如何在不同的红移上精确约束宇宙的膨胀历史和物质密度。 第三部分：模拟与观测的交汇 结构形成是一个计算密集型的领域，本部分探讨现代宇宙学如何利用超级计算机模拟来重现宇宙演化，并如何利用观测数据来验证理论预测。 第七章：数值模拟技术：N体与流体力学 精确模拟宇宙网需要处理数十亿粒子的引力相互作用，以及涉及普通物质（重子）的热力学过程。 N体模拟（N-body Simulations）： 介绍诸如GADGET、ART等代码中采用的粒子解算方法，如Tree-PM（树状与粒子网格结合）算法，及其在处理大范围引力相互作用中的效率。 重子物理的整合： 阐述恒星形成、超新星反馈、以及星系风如何将物质从团块中心推向周围的丝状结构，从而影响星系的最终分布。 第八章：观测宇宙学：巡天数据与透镜效应 观测数据是检验模拟成果的唯一标准。 红移巡天： 介绍主要的星系巡天项目（如2dFGRS, DESI, Euclid），它们如何提供三维空间位置信息来绘制宇宙网的真实图景。 弱引力透镜（Weak Lensing）： 探讨光线穿过宇宙网时受到的微小扭曲，如何用于绘制暗物质的分布，并测量其与可见星系分布的关联性，这是探测暗物质密度分布的强大工具。 第九章：从结构演化看暗物质与暗能量 大尺度结构是探测宇宙中“看不见”成分的敏感探针。 冷暗物质（CDM）的验证： 结构形成模型对热暗物质（WDM）或自相互作用暗物质（SIDM）的预测与CDM存在显著差异（例如，小尺度团块的缺失）。本章将对比不同暗物质模型对功率谱和团块数密度分布的影响。 暗能量的动力学约束： 结构生长的速度受到暗能量背景的影响。通过测量不同红移下的物质功率谱演化，可以精确约束暗能量的状态方程 $w(z)$，进一步检验爱因斯坦引力理论的有效性。 结语：未解之谜与前沿展望 《寰宇寻踪》最后探讨了当前宇宙网研究的前沿挑战，包括解决重子反馈对团块内物质分布的精确影响、更深层次的非高斯性测量，以及如何利用人工智能和机器学习方法从海量观测数据中提取更丰富的结构信息。宇宙网的故事，是关于引力如何将宇宙从一个近乎完美的均匀状态，塑造成今日我们所见的壮丽图景的史诗。 --- 目标读者： 具有基础物理学和微积分背景的本科高年级学生、研究生，以及希望系统了解宇宙学中结构形成理论与观测方法的专业研究人员。

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没什么意思

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值得推荐，虽然我不怎么看的懂。。

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