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出版者:

作者:Perez, Vincent

出品人:

页数:221

译者:

出版时间:

价格:$ 28.19

装帧:

isbn号码:9781423201724

丛书系列:

图书标签:

• 解剖学
• 人体解剖学
• 医学
• 医学教材
• 医学参考书
• 解剖图谱
• 人体结构
• 医学教育
• 临床医学
• 医学科学

《寰宇星图：宇宙演化与深空探索》 引言：向未知进发，丈量宇宙的尺度 人类仰望星空的历史，就是一部探索未知、渴望理解自身在宏大宇宙中位置的历史。从古代的星象观测到现代射电望远镜的精确定位，我们对宇宙的认知每时每刻都在刷新。然而，我们所能观测到的，仅仅是浩瀚星海中的一瞥。本书《寰宇星图：宇宙演化与深空探索》，旨在构建一个全景式的宇宙画卷，从时间的原点——大爆炸的余晖，追溯到物质的结构、恒星的生死，以及人类文明未来最宏伟的梦想：星际旅行与宜居星球的探寻。 本书并非专注于地球上生命个体的微观构造，而是将目光投向尺度更为宏伟的、跨越数十亿年的宇宙进程。它将带领读者跨越生物学的界限，深入物理学、天文学和宇宙学的核心领域，理解宇宙的运行法则及其不可思议的复杂性。 --- 第一部：宇宙的起源与基石——时空与物质的诞生 本部分致力于追溯宇宙的初始状态及其基本构成要素，建立起理解后续天体物理现象的基础框架。 第一章：时空的黎明——大爆炸的证据与图景 本章将详细阐述现代宇宙学最核心的理论——大爆炸模型。我们将从膨胀的宇宙概念入手，探讨哈勃定律的发现及其意义。重点分析宇宙微波背景辐射（CMB）的性质、极化和微小涨落，将其视为宇宙婴儿时期的“快照”。探讨暴胀理论如何解决了视界问题和平坦性问题，勾勒出宇宙在最初一秒内的剧烈膨胀过程。此外，本章还将审视当前宇宙学中的重大未解之谜，如奇点问题和时间之箭的本质。 第二章：暗物质的幽灵——不可见的引力支柱 尽管可见的恒星和星系构成了我们所观察到的宇宙的大部分光芒，但引力效应表明，存在着一种占宇宙物质总量约85%的、不发射或吸收电磁辐射的物质——暗物质。本章深入剖析支持暗物质存在的关键证据链：星系旋转曲线的异常、星系团尺度的引力透镜效应，以及宇宙大尺度结构的形成。我们将回顾WIMPs（弱相互作用重粒子）和轴子等主流候选理论，并介绍正在进行的地下探测实验和太空观测的最新进展，力求揭示这种宇宙骨架的真实面貌。 第三章：驱动宇宙的迷雾——暗能量与加速膨胀 进入20世纪末，对遥远超新星的观测揭示了一个惊人的事实：宇宙的膨胀正在加速。本章系统阐述暗能量的概念，作为驱动这种加速的神秘力量。我们将讨论其与宇宙学常数（真空能量）的联系，以及ΛCDM模型的构建。同时，对比解释托姆模型（Quintessence）等动态暗能量理论，探讨暗能量的性质是否随时间演化，及其对宇宙终极命运的决定性影响。 第四章：基本粒子的乐章——粒子物理与标准模型的界限 宇宙的演化依赖于最基本粒子的相互作用。本章将回顾粒子物理学的标准模型，解释夸克、轻子以及传递力的玻色子是如何构建出我们所熟悉的所有物质的。我们将探讨在早期宇宙的高能环境中，夸克-胶子等离子体如何冷却并形成质子和中子，以及轻元素（氢、氦、锂）的核合成过程。本章还将探讨标准模型之外的物理学需求，如中微子质量的起源和规范力的大统一的可能性。 --- 第二部：恒星的生命史诗——从星云到黑洞 从宇宙中的基本粒子，我们转向宏观天体——恒星的诞生、演化和消亡，这是构成星系和重元素的基础。 第五章：星际介质与恒星的摇篮 恒星诞生于寒冷、致密的分子云中。本章详细描述星际介质（ISM）的组成、温度和磁场结构。探讨引力坍缩如何克服湍流和磁场压力，启动恒星形成过程。我们将分析原恒星的演化轨迹，从林中线阶段到主序星的形成，以及对初生恒星周围原行星盘的观测。 第六章：恒星的燃烧与生命的炼金术 恒星生命的核心是核聚变。本章细致描绘了主序星（如太阳）通过质子-质子链或CNO循环产生的能量机制。深入探讨了恒星演化中的关键节点：氢耗尽后的红巨星阶段，氦闪，以及不同质量恒星在红巨星分支上的不同命运。特别关注“宇宙的炼金术”——恒星内部重元素的合成过程，从碳到铁的逐级构建。 第七章：超新星的爆发与宇宙的馈赠 质量大的恒星最终会以壮观的超新星爆发结束生命。本章分为两部分：I型（热核失控）和II型（核心坍缩）。详细分析II型超新星爆发的机制，即铁核坍缩引发的激波反弹，以及中微子对能量释放的贡献。重点阐述超新星爆炸如何将除铁以外的大部分重元素（如金、铀）抛射到星际空间，为下一代恒星和行星系统的形成提供物质基础。 第八章：引力的终极形态——中子星与黑洞的视界 恒星演化的终极产物是密度极高的天体。本章介绍简并压力如何支撑住中子星，探讨脉冲星现象的物理本质及其作为宇宙时钟的应用。随后，转向黑洞。详细讲解广义相对论下的时空弯曲概念，史瓦西半径的定义，以及事件视界的单向性。我们将审视吸积盘的物理过程、喷流的形成，以及对超大质量黑洞在星系中心的作用的最新认识。 --- 第三部：星系的结构与宇宙的大尺度网络 从单个天体的演化，我们将视角拓展到数十亿天体组成的复杂系统——星系。 第九章：星系的形态与分类学 本章系统介绍星系的类型学，从哈勃序列（椭圆星系、螺旋星系、不规则星系）入手。深入分析不同星系形态背后的动力学原因：螺旋星系的旋臂结构、盘面的稳定性、以及椭圆星系中恒星轨道分布的随机性。探讨星系的大小尺度分布及其对宇宙物质密度的贡献。 第十章：星系演化的驱动力——并合与环境效应 星系并非孤立存在，它们的演化由引力互动主导。本章探讨星系并合（Minor and Major Mergers）如何重塑星系的形态、改变恒星形成速率并驱动活动星系核（AGN）的激活。分析星系团内部的环境因素，如射频反馈、星系粘性拖曳（Ram Pressure Stripping）如何剥离星系的气体，影响其恒星形成潜力，最终导致“红移迷失”（Strangulation）现象。 第十一章：宇宙网的编织——大尺度结构的形成 宇宙中的星系并非随机分布，而是沿着纤维状结构、空洞和星系团交织成一个巨大的“宇宙网”。本章结合数值模拟（如Millennium Simulation）来解释暗物质晕如何作为引力骨架，通过小尺度涨落的线性增长和后期的非线性聚集，形成了我们今天观测到的宏观结构。分析星系团和超星系团的形成与演化过程。 --- 第四部：地外世界的探索与人类的未来 本部分将目光从宇宙的规律转向人类文明在宇宙中的位置，聚焦于系外行星的发现与深空探索的工程学挑战。 第十二章：系外行星的猎手——发现与特征描述 随着开普勒（Kepler）和TESS任务的成功，系外行星的发现已成为天文学的主流方向。本章详细介绍主要的探测方法：凌日法、视向速度法、直接成像法和引力微透镜法。深入分析如何通过这些观测数据反推行星的质量、半径、轨道参数乃至大气组成。重点关注宜居带（Habitable Zone）的定义及其局限性。 第十三章：宜居性与生命的信号 一个星球是否宜居，远不止于距离恒星的远近。本章探讨行星宜居性的复杂因素：板块构造对气候的调节、磁场的保护作用、大气中关键分子的存在（如水蒸气、氧气、臭氧）。我们将讨论生物标记物（Biosignatures）的寻找策略，以及詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）对早期星系和系外行星大气的最新光谱分析成果。 第十四章：跨越光年的挑战——深空推进与星际航行 如果人类要成为跨星际物种，必须克服巨大的距离障碍。本章审视现有的和理论上的深空推进技术。详细分析化学火箭的局限性，探讨核热推进、核聚变推进的潜力。深入分析光帆（Solar Sails）和激光驱动星际飞船的概念，以及相对论效应（如时间膨胀）在星际旅行中的实际意义。 结论：在无限中寻找意义 本书最终将引导读者回到一个哲学性的思考：在理解了宇宙的宏大尺度、物质的起源和恒星的生死之后，生命和智慧在这一广阔背景下的独特价值何在？《寰宇星图》不仅是一部关于天体物理的教科书，更是一张指引人类走向未来的、关于我们所处位置的地图。

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