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出版者:

作者:Daniels, Denise H./ Beaumont, Lorrie J./ Doolin, Carol A.

出品人:

页数:161

译者:

出版时间:2007-6

价格:$ 53.39

装帧:

isbn号码:9780073378572

丛书系列:

图书标签:

• 儿童心理学
• 育儿
• 亲子关系
• 儿童发展
• 教育
• 家庭教育
• 行为发展
• 情绪管理
• 心理健康
• 早期教育

《星辰的低语：宇宙学新视野》 一、 序言：追问存在的边界 自古以来，人类对头顶那片浩瀚星空的好奇从未停歇。我们仰望，试图理解自身的渺小与宇宙的宏大。然而，当我们以为掌握了牛顿的定律、爱因斯坦的相对论时，宇宙总以更深邃的奥秘回应我们的探求。《星辰的低语：宇宙学新视野》并非一本教科书式的陈述，而是一场思想的远征，带领读者深入当代宇宙学最前沿的阵地，探索那些挑战我们认知极限的崭新概念与观测证据。本书旨在架设一座桥梁，连接深奥的理论物理与充满敬畏的普通读者，共同聆听宇宙对我们的“低语”。 二、 黑暗的统治：暗物质与暗能量的物质性探寻 现代宇宙学面临的最大挑战，莫过于承认我们所能直接观测到的物质——恒星、行星、星云——仅占宇宙总质能构成的不到5%。其余的95%被神秘的“暗”所主宰。 2.1 暗物质的引力足迹：从旋转曲线到引力透镜 本书首先深入解析了暗物质的观测证据链。我们详尽考察了星系旋转曲线的异常，展示了暗物质如何通过其强大的引力作用，维系着高速旋转的星系而不使其解体。随后，我们聚焦于引力透镜效应——一个由大质量物体扭曲时空所产生的宇宙“哈哈镜”。通过分析前景星系团对背景星系光线的精确弯曲程度，科学家得以绘制出暗物质在宇宙网中的精密分布图。我们不仅回顾了WIMPs（弱相互作用重粒子）等经典候选者，更着重介绍了最新的实验进展，包括地下深处的氙探测器和高能粒子对撞机中寻找间接证据的努力，以及一些令人振奋但尚未被证实的信号。 2.2 暗能量：加速膨胀的宇宙推手 如果说暗物质是宇宙中的“隐形粘合剂”，那么暗能量则是“反引力”的力量，推动着宇宙以前所未有的速度加速膨胀。本书详细阐述了1998年发现超新星Ia型（标准烛光）如何彻底颠覆了宇宙将趋于减速膨胀的传统预测。我们探讨了暗能量的理论模型，从最简单的宇宙学常数（$Lambda$）——爱因斯坦的“幽灵”项——到更具动态性的标量场理论，如“昆虫”（Quintessence）。本书批判性地分析了当前不同观测数据（如宇宙微波背景、大尺度结构形成）对暗能量状态方程的约束，揭示了暗能量的性质可能比我们想象的更为复杂和活跃。 三、 时空褶皱中的涟漪：引力波天文学的黎明 引力波，爱因斯坦广义相对论的最后一块拼图，在2015年被LIGO首次直接探测到，开启了观测宇宙的新纪元。 3.1 碰撞的史诗：黑洞与中子星的交响 本书以生动的笔触重现了首次探测到的事件GW150914——两个黑洞的并合过程。我们剖析了波形数据（“啁啾”信号）如何精确地与数值相对论的模拟相匹配，从而证实了这些极端天体存在的客观性。随后，我们探讨了中子星并合（如GW170817）带来的多信使天文学革命，这种事件同时产生引力波、伽马射线暴、千新星（Kilonova）的电磁辐射，为重元素的起源提供了直接证据。本书还展望了下一代探测器（如LISA），它们将能够捕捉到早期宇宙的引力波背景，甚至更古老、更宏大的天体物理事件。 四、 宇宙的黎明：第一批恒星与再电离的迷雾 我们生存的宇宙是光明的，但它并非生来如此。在大爆炸后的数十万年间，宇宙处于一片黑暗而中性的等离子体迷雾之中。 4.1 零代恒星（Population III Stars）的追捕 本书详细描述了宇宙早期氢和氦如何冷却、聚集成第一代恒星（Population III恒星）的过程。这些“元老级”的恒星完全由原始物质构成，缺乏金属元素，其寿命极短但质量巨大，它们是宇宙中所有重元素——包括构成生命的元素——的最终熔炉。我们讨论了詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在观测遥远红移星系时，如何试图捕捉到这些早期星系甚至第一批恒星残余信号的努力。 4.2 再电离时代的宇宙面纱 第一代恒星和早期星系发出的高能辐射，最终挣脱了中性氢的束缚，将宇宙重新“点亮”——即再电离时代。本书深入探讨了如何利用类星体光谱吸收线、21厘米辐射的“暗时代信号”来测绘这一转变的精确时间线和主导能流来源，揭示了宇宙从混沌到有序的关键性转折。 五、 超越标准模型：弦论、圈量子引力和多重宇宙 当理论物理触及黑洞奇点和宇宙大爆炸的起点时，广义相对论与量子力学之间的鸿沟暴露无遗。 5.1 统一的渴望：量子引力学的探索 本书以一种非技术性的方式介绍了两种主要的量子引力学尝试：弦论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）。我们探讨了弦论如何通过引入额外维度和膜（branes）来试图统一所有基本力，以及LQG如何通过将时空本身量子化为离散的“原子”来解决奇点问题。虽然这些理论仍停留在数学推演阶段，但它们代表了人类对终极理论的执着追求。 5.2 多元宇宙的可能性 从暴胀理论的自然推论，到弦论景观（String Landscape）的巨大可能性，多重宇宙（Multiverse）的概念正从科幻推向严肃的理论物理前沿。本书辩证地分析了永恒暴胀（Eternal Inflation）模型如何自然地产生无限多个“泡泡宇宙”，以及循环宇宙模型。我们同时审视了检验这些理论的巨大困难——如何在无法观测的区域寻找理论留下的微小“指纹”？ 六、 结论：谦卑与敬畏 《星辰的低语》最终将读者带回起点：对未知保持谦卑。我们对宇宙的理解正处于一个激动人心的十字路口。每一次新的观测，从引力波的“嗡鸣”到JWST的深空图像，都在重塑我们对空间、时间、物质和存在的认知。本书鼓励读者，不要将当前的科学模型视为终极真理，而应将其视为通往下一层未解之谜的坚实台阶。宇宙的低语仍在继续，而人类的倾听才刚刚开始。

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