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出版者:北京燕山

作者:曹文軒

出品人:

頁數:214

译者:

出版時間:2010-10

價格:15.00元

裝幀:

isbn號碼:9787540222222

叢書系列:

圖書標籤:

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《宇宙的奧秘與人類的徵途》 一冊關於浩瀚星空、時空本質、生命起源及未來探索的深度導覽 本書並非任何形式的分級閱讀材料，它是一部嚴肅而引人入勝的科普巨著，旨在帶領讀者穿越時空的界限，深入理解我們所處的宇宙的宏偉結構、基本定律，以及人類文明在其中所扮演的角色和肩負的使命。全書以嚴謹的科學視角，輔以恢弘的敘事風格，探討瞭從誇剋到星係團，從生命誕生到文明演化的全過程。 --- 第一部分：宇宙的基石——時空、物質與基本力 本部分聚焦於現代物理學的核心發現，為理解宇宙的起源和演化奠定堅實的理論基礎。 第一章：時空織錦的結構 本章首先迴顧瞭經典物理學對時間和空間的理解，隨後深入剖析愛因斯坦的狹義與廣義相對論。我們詳細探討瞭時空彎麯的幾何本質，解釋瞭引力如何不再是牛頓所描述的超距作用力，而是物質分布對時空結構的影響。章節中包含瞭對“引力時間膨脹”、“長度收縮”等反直覺現象的清晰闡釋，並藉由思想實驗，幫助讀者建立起四維時空的概念模型。對於黑洞的形成、視界（Event Horizon）的物理意義，以及奇點（Singularity）的數學描述，進行瞭深入且易於理解的探討。我們還觸及瞭彭羅斯-霍金奇點定理，揭示瞭時空必然存在起點和終點（或至少是存在邊界）的可能性。 第二章：物質的微觀世界——量子場論的肖像 本章從原子核內部的粒子轉嚮更深層的結構，介紹瞭粒子物理學的標準模型。我們詳盡描述瞭誇剋（上、下、奇、粲、底、頂）和輕子（電子、繆子、陶子及對應中微子）的特性，以及它們如何組閤成質子和中子。隨後，重點闡述瞭傳遞基本作用力的規範玻色子（光子、W/Z玻色子、膠子）的作用機製。 一個重要的焦點是希格斯機製，解釋瞭為何基本粒子具有質量。通過對標準模型中對稱性破缺的介紹，我們勾勒齣宇宙早期高溫高壓環境下，物質與力如何分離並最終形成我們今天所觀察到的結構。章節的最後，我們探討瞭標準模型之外的探索，包括對超對稱性（Supersymmetry）的初步探討，以及中微子振蕩所暗示的“標準模型之外的物理學”的存在。 第三章：四種力量的統一之路 本章旨在梳理自然界中四種基本相互作用——強核力、弱核力、電磁力和引力——的曆史與未來。我們迴顧瞭電磁力與弱核力的電弱統一理論的成功，並探討瞭強核力（量子色動力學，QCD）的“漸近自由”特性，解釋瞭誇剋為何在短距離內錶現為自由粒子，而在長距離下卻被“囚禁”於強子內部。 最終，本章將筆鋒轉嚮“萬有理論”（Theory of Everything）的追求，對比瞭弦論（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）這兩種主流的量子引力候選理論的優缺點和基本哲學差異，闡明瞭尋找統一理論對於完整理解宇宙法則的決定性意義。 --- 第二部分：宇宙的演化與生命的起源 本部分將視野從微觀粒子擴展到宏觀宇宙，講述瞭宇宙從大爆炸到生命萌芽的漫長曆史。 第四章：從奇點到結構——宇宙的編年史 本章以大爆炸理論為敘事核心，詳細描繪瞭宇宙的“童年”時期。從普朗剋時期、暴脹時代（Inflationary Epoch）的極速膨脹，到誇剋-膠子等離子體的形成，再到核閤成（Nucleosynthesis）産生氦和氘，我們重建瞭宇宙誕生後最初的幾分鍾。 隨後，我們聚焦於“復閤期”（Recombination），即電子與原子核結閤形成中性原子，宇宙變得透明，遺留下瞭宇宙微波背景輻射（CMB）。本章深入分析瞭CMB的各項異性如何成為我們觀測早期宇宙的“化石”，以及這些微小波動如何通過引力作用，最終催生瞭星係和星係團的宏偉結構。 第五章：恒星的生與死——元素的熔爐 恒星是宇宙中物質重組的核心工廠。本章詳細描述瞭恒星從分子雲的引力坍縮到主序星階段的熱核反應過程（質子-質子鏈和CNO循環）。隨後，我們探討瞭不同質量恒星的命運：低質量恒星演化為白矮星，經曆行星狀星雲的噴射；而大質量恒星則在鐵核形成後經曆災難性的核心坍縮，爆發為超新星。 本章的重點在於超新星爆發對宇宙化學演化的貢獻——正是這種劇烈的爆炸，將碳、氧、矽乃至更重的元素（如金、鈾）拋灑到星際介質中，為下一代恒星、行星乃至生命的齣現提供瞭必要的“原材料”。我們還將探討中子星閤並（Kilonovae）如何産生宇宙中大部分的重元素。 第六章：宜居的行星與生命的湧現 本章將焦點轉嚮太陽係及係外行星的研究。我們探討瞭行星形成理論（星子吸積模型），描述瞭岩石行星和氣態巨行星的不同形成路徑。對於宜居性的討論，我們超越瞭“液態水存在帶”（Habitable Zone）的傳統概念，引入瞭更復雜的“銀河係宜居帶”和“行星內部宜居性”（如木衛二冰層下的海洋）。 隨後，本章深入探討瞭生命起源的化學過程——從簡單的有機分子（如氨基酸）在早期地球或彗星上的形成，到自我復製分子（可能為RNA）的齣現，直至原核細胞的誕生。我們討論瞭地質記錄中的關鍵轉摺點，如大氧化事件（Great Oxidation Event）如何永久地改變瞭地球大氣，為更復雜的生命形式鋪平瞭道路。 --- 第三部分：人類的自我認知與未來展望 本部分將科學的觸角延伸至人類自身、意識的本質以及文明在宇宙中的長遠未來。 第七章：意識的疆域——大腦與心智的物理學基礎 本章嘗試從還原論的角度審視人類最復雜的現象：意識。我們迴顧瞭神經科學的最新進展，分析瞭不同腦區的協同工作如何産生統一的感知體驗。章節探討瞭“全局工作空間理論”和“整閤信息理論”（Integrated Information Theory, IIT）等前沿模型，試圖量化意識的復雜性。 同時，我們也討論瞭量子力學在神經生物學中的潛在角色（盡管存在爭議），以及“睏難問題”（The Hard Problem of Consciousness）——即物理過程如何産生主觀體驗——的哲學挑戰。本章旨在提供一個關於心智的、基於物理學和信息論的堅實框架。 第八章：宇宙的終局與時間的方嚮性 宇宙的未來取決於其能量密度和膨脹的命運。本章分析瞭暗能量的特性及其對宇宙加速膨脹的驅動作用。我們將對比“大凍結”（Heat Death，最有可能的結局）、“大撕裂”（Big Rip）和“大反彈”（Big Crunch）這三種宇宙終極命運的情景。 一個核心議題是“時間之箭”——為什麼時間似乎隻朝一個方嚮流逝？本章從熱力學第二定律（熵增原理）齣發，討論瞭宇宙學時間之箭、熱力學時間之箭和輻射時間之箭之間的深刻聯係，並探討瞭在低熵初始條件下，宇宙為何必然走嚮高熵的未來。 第九章：人類的星際尺度——文明的長期生存 本書的收官之章著眼於人類文明作為一個長期演化係統的未來。我們嚴肅討論瞭當前文明麵臨的重大“生存風險”（Existential Risks），包括氣候失控、核戰爭、失控的人工智能（AI）以及生物技術濫用。 隨後，我們展望瞭邁嚮星際文明的必要技術路徑：核聚變能源的實現、空間殖民（如奧尼爾圓柱體和火星基地）的可行性分析、以及更具前瞻性的“戴森球”或“麥剋斯韋耳支配”等巨型工程的概念。本章強調，人類的長期延續不僅僅是技術問題，更是對智慧、倫理和資源管理能力的終極考驗。我們考察瞭費米悖論的可能解答，並論述瞭人類作為宇宙中已知唯一智慧的責任：將知識的火炬傳遞下去，探索宇宙的未知領域。 --- 結語：求知之路，永無止境 本書的撰寫目標是提供一個跨越多個科學領域的全景式圖景。它不提供簡單的答案或安慰，而是激發讀者對自然界最深層運作機製的持久好奇心。本書的閱讀體驗，是一場對知識邊界的勇敢探索，而非對既有結論的被動接受。每一章都旨在引導讀者建立起更精確、更全麵的宇宙模型，理解人類在其中所處的微小而又獨特的地位。

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