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出版者:

作者:Millar, Thomas

出品人:

页数:211

译者:

出版时间:2002-5

价格:$ 45.14

装帧:

isbn号码:9780415299428

丛书系列:

图书标签:

• Biochemistry
• Molecular Biology
• Cell Biology
• Metabolism
• Enzymes
• Proteins
• Carbohydrates
• Lipids
• Nucleic Acids
• Medical Biochemistry

《宇宙洪流：恒星演化与星系形成史》 书籍简介 浩瀚宇宙，亿万星辰，它们如何诞生、如何燃烧，最终又将归于何处？《宇宙洪流：恒星演化与星系形成史》是一部深入探讨宇宙结构、恒星生命周期以及星系宏伟图景的科普巨著。本书旨在为天文爱好者、物理学学生以及所有对宇宙奥秘心怀好奇的读者，构建一幅清晰、详尽且富有画面感的宇宙画卷。 本书共分五大部分，层层递进，从最基本的宇宙学原理出发，逐步深入到恒星内部的核反应，再延伸至星系的演化与碰撞。 --- 第一部分：宇宙的黎明与基石 本部分着重于为读者打下坚实的宇宙学基础，解释我们理解宇宙的理论框架和观测证据。 第一章：时空织锦与宇宙学原理 我们将从爱因斯坦的广义相对论出发，阐述时空的概念如何被物质和能量所扭曲。详细介绍宇宙学模型——弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规，并解析标准宇宙学模型（ΛCDM模型）的构成要素：暗物质和暗能量的引入并非偶然，而是对观测数据（如宇宙微波背景辐射和星系大尺度结构）的最佳拟合。 第二章：奇点爆炸与暴胀时代 对“大爆炸”理论进行全面回顾，重点剖析“暴胀理论”如何解决视界问题和磁单极子问题。本章会通过详细的数学推导（简化版本，注重物理直觉的培养）展示，宇宙极早期的一次指数级膨胀，如何奠定了今天我们所见宇宙的均匀性和各向同性基础。 第三章：创世之光：宇宙微波背景辐射（CMB） CMB是宇宙婴儿时期的快照。本章将深入讲解光子与物质的解耦过程（复合时期），以及早期宇宙等离子体中的声波振荡如何转化为CMB的温度各向异性。我们将详细分析COBE、WMAP和Planck等卫星的观测结果，特别是那些微小的温度涨落，正是这些涨落的密度差异，最终孕育了后来的星系。 --- 第二部分：恒星的诞生与生命周期 本部分是本书的核心，聚焦于宇宙中最引人注目的发光体——恒星，揭示其从尘埃云到最终归宿的完整旅程。 第四章：分子云的坍缩与原恒星阶段 恒星并非凭空出现。本章探讨星际介质（ISM）中，由引力主导的分子云如何克服内部压力和湍流，开始不可逆转的引力坍缩。我们将计算詹斯基-钱德拉塞卡极限（对白矮星和褐矮星的意义），并描述原恒星形成过程中，喷流（Jets）和吸积盘（Accretion Disks）的形成与相互作用。 第五章：主序星的稳定燃烧 当核心温度达到数百万开尔文，核聚变点燃，恒星便进入了漫长的主序阶段。本书将详细比较质子-质子链（pp-chain）和CNO循环（碳氮氧循环）在不同质量恒星中的能量产生效率。以我们的太阳为例，剖析其能量输出的精确平衡：辐射压力与引力之间的微妙动态平衡，如何决定了恒星的寿命和光度。 第六章：红巨星的膨胀与氦闪 恒星燃料耗尽后的转变是宇宙中最壮观的化学变化之一。对于低质量恒星（如太阳），氢耗尽后核心的氦聚变。本章将详述红巨星分支的演化路径，以及低质量恒星核心触发的“氦闪”现象，解释为何这次爆发在外部观察者看来是平稳的。 第七章：大质量恒星的熔炉与超新星 对于质量超过太阳八倍的恒星，其结局是灾难性的。本章描绘了多壳层聚变过程，从碳聚变到硅聚变，直至惰性的铁核心的形成。我们将深入解析核心坍缩型超新星（Type II）的机制，即中微子驱动的爆炸，以及它如何负责将比铁更重的元素（如金、铀）播撒到宇宙空间。 --- 第三部分：恒星的遗骸与极端天体 恒星死亡后留下的产物，是宇宙中最致密、最奇特的物理实验室。 第八章：白矮星、中子星与脉冲星 本章对比了电子简并压力（白矮星）和中子简并压力（中子星）的物理本质。我们详细解析了白矮星的冷却曲线，以及中子星极高的密度和磁场强度。对脉冲星的周期性辐射，我们将从其强大的磁场和快速自转的角度进行阐释，并讨论其在银河系中的分布特征。 第九章：黑洞的边界与时空陷阱 爱因斯坦场方程的极端解——黑洞，在本章中被系统介绍。我们将清晰界定事件视界（Event Horizon）和史瓦西半径的概念，并解释克尔黑洞（旋转黑洞）的独特结构（如能层 Ergosphere）。此外，本书还会涉及吸积盘的X射线辐射机制，以及引力波探测（如LIGO/Virgo）如何证实这些宇宙怪兽的存在。 --- 第四部分：星系的结构与形成 从恒星到星系群，尺度再次扩大，我们探索物质如何组织成宇宙中的主要结构。 第十章：银河系的精妙结构 以我们所在的银河系为例，详细剖析其薄盘、厚盘、核球和暗物质晕的结构。本章将介绍旋转曲线的观测方法，并探讨恒星的运动学如何揭示银河系历史中的并合事件。此外，银河系中心潜伏的超大质量黑洞——人马座A的性质也将被深入探讨。 第十一章：星系的分类与演化路径 介绍哈勃序列（Hubble Sequence）的精妙之处，并解释塞弗特星系、环星系和极罕见的蓝特快星系等特殊类型。我们将重点关注星系形态与星族环境的关系，即星系形成和演化如何受到其所在星系团环境的显著影响。 第十二章：星系的并购与星系团的成长 星系并非孤立存在。本章聚焦于星系间相互作用，从引力潮汐作用到直接碰撞。我们将使用数值模拟的结果，展示星系并合如何导致椭圆星系的形成，并解释星系团内部的“星系失速”（Ram Pressure Stripping）过程，即星系气体被星系团的炽热介质剥离的机制。 --- 第五部分：宇宙的大尺度结构与未来 本书的收官部分将视野推向宇宙的尽头，讨论暗能量的作用以及宇宙的最终命运。 第十三章：宇宙网的编织 展示宇宙学红移巡天项目（如SDSS）所揭示的“宇宙网”结构：由纤维状的星系长城和空洞构成的泡沫状网络。我们将分析物质分布的统计学特征，并解释冷暗物质如何通过引力不稳定机制，主导了这些大尺度的结构形成。 第十四章：暗能量的主宰与宇宙加速膨胀 暗能量，作为宇宙中占比最大的成分，其反引力效应导致了宇宙加速膨胀。本章详细讨论“宇宙学常数”的物理意义，以及当前关于暗能量性质（是真空能还是动态场）的主要竞争性理论。 第十五章：终局：宇宙的可能命运 基于当前的ΛCDM模型，我们审视宇宙可能的终极结局：是永恒的“大冻结”（Big Freeze，熵增至极），还是更具戏剧性的“大撕裂”（Big Rip）。本书最后总结了现代天体物理学面临的未解之谜，并展望下一代观测技术（如詹姆斯·韦伯太空望远镜和SKA）将如何帮助我们更精确地描绘这宇宙洪流的过去、现在与未来。 --- 本书的语言风格力求严谨而不失生动，复杂的物理概念辅以丰富的类比和历史背景介绍，确保读者在享受一次穿越时空的探索之旅的同时，也能对构成我们存在之本的宇宙规律有一个深刻而全面的认识。本书不仅是一部知识的汇编，更是一部对自然之宏大、之精妙的赞歌。

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坦白说，我一开始对这类主题的书籍抱持着一种审慎的保留态度，总担心内容会过于学术化，晦涩难懂，最终沦为书架上的装饰品。然而，《...》却出乎意料地展现了一种令人振奋的叙事力量。作者似乎深谙普通学习者在面对复杂概念时的困惑点，因此，他/她选择了一种非常独特的“解构与重组”的教学法。他/她不是将所有信息一股脑倾泻而下，而是采用了一种层层递进的叙事结构，每揭示一个核心概念，都会立刻关联到实际的生物学现象——从植物的光合作用效率差异，到哺乳动物运动时的能量分配，甚至延伸到某些慢性疾病发病机制的分子基础。这种关联性极强，使得理论不再是孤立的符号，而是成为了解释我们周遭世界运行规律的有力工具。尤其让我印象深刻的是其对“矛盾与例外”的处理方式。主流理论往往倾向于构建完美模型，但这本书却不回避那些不符合预期的实验结果，而是将这些“异常”视为通往更深层次理解的线索，通过对比和讨论不同的解释模型，展示了科学探索的真实面貌——它是一个充满修正和迭代的过程，而非一个终极真理的宣布。这种对科学精神的诚恳展现，比任何完美的总结都更能激励人心，它让我意识到，学习知识的过程，本身就是一场充满发现的旅程。

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这本书的深度和广度，远远超出了我原本对“解释性”读物的预期。它不像是一本教科书，更像是一位博览群书的资深研究员，在午后的阳光下，带着一丝兴奋和热情，向你娓娓道来他/她对生命奥秘的最新见解。我对其中关于物质跨膜运输机制的论述尤为赞赏。作者没有简单罗列各种转运体和离子通道的名称，而是花费了大量篇幅，细致入微地阐释了这些蛋白如何通过构象变化实现其功能，甚至引入了流体力学和热力学的一些基本原理，来量化描述渗透压和电化学梯度的精确作用。这种跨学科的融合，使得原本感觉抽象的生物物理过程，瞬间变得可感、可计算。更进一步，书中对新技术（如冷冻电镜技术）如何赋能于我们对这些分子机器结构的解析进行了非常详尽且易于理解的介绍，读者可以清晰地看到，我们今天对这些复杂系统的认识是如何一步步建立起来的。这不仅是对知识的传授，更是一种对前沿研究方法的启蒙。它成功地架起了一座桥梁，连接了基础理论的扎实根基与当代生物物理学的最前沿突破，使人阅读时能感受到一种与时代同步的求知快感，让人迫不及待地想去查阅最新的文献，探究尚未解决的问题。

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翻开这本厚重的《...》，首先映入眼帘的是作者那近乎偏执的对细节的捕捉能力。阅读的体验如同跟随一位经验极其丰富的向导，穿梭在一片看似广袤无垠、实则井然有序的复杂生态系统中。这本书并非那种浅尝辄止、只给出宏观图景的入门读物，它更像是一份精密的蓝图，将那些在传统教材中被一笔带过、或仅仅用抽象公式概括的分子间作用力、信号转导的精细调控，甚至是酶促反应动力学的微小波动，都用极其生动的语言和精心挑选的案例进行了剖析。我特别欣赏它对“为什么”而非仅仅“是什么”的追问。例如，在讨论特定代谢途径的调控时，作者并没有停留在描述通路的循环，而是深入挖掘了进化压力是如何塑造出这种特定反馈抑制机制的，并辅以了近期在极端微生物中发现的类似例证，这极大地拓宽了读者的视野，让人真切感受到生命科学的动态性和适应性。书中的图表设计也堪称一绝，它们不是简单的数据堆砌，而是经过艺术化处理的视觉辅助工具，即便是最复杂的级联反应，在配以恰当的标注和色彩编码后，也能迅速在大脑中形成清晰的结构认知，有效缓解了初学者面对海量信息时的认知负荷。这本书的价值，在于它将那些晦涩难懂的理论，成功地搭建成一座座可以攀登、可以探索的知识高塔，让读者在理解的喜悦中，自然而然地完成了知识的内化过程。对于任何希望从“知其然”迈向“知其所以然”的严肃学习者来说，这是一份不可多得的宝藏。

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我必须承认，这本书的阅读过程并非一蹴而就的轻松体验，它需要专注和投入，但其回报是巨大的。作者在处理那些常常引起争议或存在多重解释的理论分支时，表现出了极高的学术成熟度和公正性。他/她不会强行推销单一的“正确”观点，而是会清晰地梳理出支持不同观点的关键实验证据，并客观地评估每种模型在解释现有数据上的优劣。这种对科学不确定性的坦诚描绘，非常符合真实科研生态。特别是当涉及到一些新兴但尚未完全被证实的机制时，书中会明确指出“目前的研究倾向于支持……”或“仍存在争议的领域是……”，这极大地培养了读者批判性阅读和评估科学文献的能力。这种尊重证据、不急于下结论的态度，使得这本书不仅是一份知识的汇编，更是一部关于如何科学地思考、如何严谨地对待实验数据的范本。它教会了我，在科学探索的道路上，理解那些我们**尚未完全理解**的部分，与掌握已知的定律同等重要。这是一本真正意义上能够指导人如何进行深入学习和独立思考的优秀著作。

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读完此书，最大的感受是思维模式被重塑了。我原先对生命系统的理解，总是在宏观的器官功能和微观的基因表达之间存在一个巨大的理解鸿沟，很多中间环节总是模糊不清。《...》有效地填补了这一空白，它构建了一个清晰、逻辑严密的中间层次。它的结构安排非常巧妙，从基础的能量学原理出发，逐步推导出细胞内信息传递的必要性，进而深入到信号网络的复杂性。这种自下而上的构建方式，确保了读者每走一步都有坚实的理论基础支撑，避免了在理解后期概念时出现“空中楼阁”的感觉。例如，在阐述基因调控网络时，作者采用了大量的类比手法，将复杂的蛋白质相互作用网络比作城市交通控制系统，清晰地展示了不同节点的冗余性、鲁棒性以及在压力下的动态响应能力。这种将抽象的生物学问题转化为更贴近日常经验模型的处理方式，极大地降低了理解门槛，同时又保持了科学的严谨性。它教会我的不仅仅是知识本身，更重要的是一种系统性思考问题的框架，让人在面对新的、未知的生物学问题时，能够自然而然地从能量、信息流和网络结构这几个维度去进行初步的分析和假设，这对于任何从事相关领域研究的人来说，都是一份极其宝贵的思维工具。

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