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出版者:

作者:何宏

出品人:

页数:111

译者:

出版时间:2009-8

价格:10.00元

装帧:

isbn号码:9787544510073

丛书系列:

图书标签:

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浩瀚星河的探秘之旅：宇宙物理学前沿与未来展望 本书并非专注于古典文学的精深考据与文本细微之处的辨析，而是将读者的目光引向更为宏大、更为深邃的领域——我们所栖居的宇宙的物理本质及其未来命运。它是一部面向对现代天体物理学、宇宙学抱有浓厚兴趣的求知者的深度导览。 全书共分为五大部分，每一部分都如同星图中一个重要的星座，共同描绘出当前宇宙研究的壮丽图景。 --- 第一部分：时空几何的重塑与引力的新视野 本部分将聚焦于二十世纪最伟大的科学革命之一——爱因斯坦的广义相对论。我们不会探讨古代哲人对“天圆地方”的想象，而是深入解析时空如何被物质和能量弯曲，以及这种弯曲如何表现为我们所感知的引力。 第一章：基础概念的革新 本章从牛顿经典引力观的局限性切入，详细阐述了黎曼几何在描述弯曲时空中的关键作用。内容包括测地线、度规张量等核心数学工具的物理意义，帮助读者理解为什么光线在强引力场中会发生偏折，以及水星近日点进动精确的数学解释。 第二章：黑洞的形成与奇点之谜 本章是关于宇宙中最极端物体的深入剖析。我们将详细介绍史瓦西解和克尔解，探讨事件视界这一不可返之地的物理边界。讨论的重点将放在信息悖论（Information Paradox）的最新进展，即掉入黑洞的信息是否真的永远丢失？我们还会探讨彭罗斯过程和霍金辐射的理论基础，为读者构建一个关于黑洞生命周期的完整图景。 第三章：引力波的探测与多信使天文学的崛起 自从LIGO/Virgo探测器首次捕捉到双中子星并合产生的引力波后，天文学进入了“多信使”时代。本章将详述引力波的产生机制（如双黑洞并合），引力波探测器的核心技术原理，以及引力波信号如何与其他电磁波信号（伽马射线暴、光学余晖）相结合，为我们提供了检验强引力场下物理定律的全新“听觉”窗口。 --- 第二部分：宇宙的起源、演化与标准模型 本部分将带领读者回溯至宇宙的“创世时刻”，并考察支撑我们当前宇宙学的核心理论框架——Lambda-CDM模型。 第四章：暴胀理论的精细化 大爆炸理论在解释宇宙背景辐射的均匀性上存在“视界问题”和“平坦性问题”。本章将详细阐述暴胀理论如何通过极短时间内的指数膨胀，有效地解决了这些难题。我们还会讨论由暴胀模型预测的原初引力波背景（B模式偏振）的搜寻现状，这是检验暴胀模型是否准确的关键。 第五章：暗物质的踪迹与候选者 宇宙中约有27%的质量是以暗物质的形式存在，但它不发光、不与普通物质发生电磁相互作用。本章将系统梳理支持暗物质存在的观测证据，包括星系旋转曲线、引力透镜效应、以及星系团尺度的动力学分析。随后，我们将探讨目前主流的理论候选者，如WIMPs（弱相互作用重粒子）和轴子（Axions）的直接和间接探测实验的最新进展。 第六章：暗能量与宇宙加速膨胀 宇宙的膨胀正在加速，这一惊人的发现归因于神秘的“暗能量”。本章将深入探讨描述暗能量的主要模型，尤其是宇宙学常数（$Lambda$）的物理意义及其与量子场论中真空能的巨大差异（即“宇宙学常数问题”）。此外，还会介绍其他替代模型，如修正引力理论（Modified Gravity）。 --- 第三部分：恒星的诞生、死亡与元素的熔炉 本部分将聚焦于恒星生命周期这一宇宙物质循环的核心环节，探讨恒星如何作为宇宙中的“炼金术士”，制造出构成生命和地球的重元素。 第七章：恒星结构与能量来源 恒星的稳定状态是流体力学、热力学与核物理之间精妙平衡的结果。本章将解析主序星的结构，从核心的质子-质子链反应和CNO循环，到恒星外部的辐射区和对流区，阐明恒星如何通过核聚变维持数十亿年的光芒。 第八章：超新星爆发的物理过程 恒星的终结常常伴随着宇宙中最剧烈的爆炸——超新星。我们将区分Ia型（热核失控）和II型（核心坍缩）超新星的物理机制，并探讨II型超新星爆发中，中微子风暴如何引发外壳的猛烈抛射。特别地，本章会详细分析超新星遗迹（Supernova Remnants）中重元素的合成机制（例如r-过程）。 第九章：中子星与脉冲星的奇特物质 当大质量恒星核心坍缩到一定程度，物质会被压缩至原子核密度以下，形成中子星。本章将讨论中子星的内部状态方程（Equation of State），探索其核心可能存在的奇异物质，如夸克物质或超流体。同时，也将介绍脉冲星作为高精度宇宙时钟的应用。 --- 第四部分：系外行星的发现与宜居性探索 本部分将把视角拉回相对“近处”，关注我们太阳系之外的行星世界，探讨生命存在的可能性。 第十章：系外行星的探测技术 从早期的凌星法（Transit Method）到现今高精度的径向速度法（Radial Velocity），本章全面回顾了寻找系外行星的主要技术手段。我们将讨论詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）在分析系外行星大气光谱方面带来的革命性突破。 第十一章：行星形成理论的更新 行星如何从围绕新生恒星的原行星盘中凝聚而成？本章将对比和分析核吸积模型（Core Accretion）和引力不稳定性模型（Gravitational Instability），并结合近期观测到的“行星胚胎”证据，修正我们对气态巨行星和岩石行星形成的理解。 第十二章：宜居带与生物印记的搜寻 定义“宜居性”不仅仅是寻找位于液态水温度范围内的行星。本章将探讨更复杂的因素，如行星磁场对恒星风的屏蔽作用、板块构造对碳循环的调节作用，以及寻找大气中的关键生物印记（Biosignatures），如氧气、甲烷和臭氧的特定组合。 --- 第五部分：宇宙学的未来与未解之谜 本书的最后一部分，展望未来几十年天体物理学和宇宙学可能取得的突破，以及那些悬而未决的重大问题。 第十三章：引力波天文学的下一代展望 介绍未来计划中的引力波探测器，如LISA（激光干涉空间天线），它将能够探测到早期宇宙中更低频率的引力波信号，甚至可能是原初黑洞的信号。 第十四章：超越标准模型的理论探索 探讨当前物理学在解决暗物质和暗能量问题上的局限性，并介绍弦理论、圈量子引力等试图统一广义相对论与量子力学的尝试。 第十五章：宇宙的终极命运 根据暗能量的性质，宇宙的未来可能走向“大撕裂”（Big Rip）、“大收缩”（Big Crunch）或永远持续的加速膨胀（Heat Death）。本章将基于当前观测数据，推演宇宙热力学意义上的终局，并探讨生命形式在永恒寒冷宇宙中生存的理论可能性。 --- 本书旨在提供一个全面、严谨且富有启发性的现代物理学视角，带领读者领略人类认知边界上最激动人心的前沿课题，而非沉湎于对古代经典的字句玩味。它是一张通往宇宙深层真理的地图，每一页都充满了尚未解决的谜团和等待被发现的伟大定律。

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