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出版者:Tyndale Kids

作者:Rivers, Francine/ Coiboin, Shannon Rivers/ Tweeten, Jill (NRT)

出品人:

页数:203

译者:

出版时间:

价格:157.00元

装帧:

isbn号码:9781598593006

丛书系列:

图书标签:

• 儿童读物
• 圣经故事
• 基督教
• 幼儿启蒙
• 亲子阅读
• 道德教育
• 故事书
• 宗教
• 信仰
• 成长

探索宇宙的奥秘：一本关于天体物理学的深度导览 书名：星辰的低语：从量子泡沫到宇宙弦的探索之旅 引言：我们身处的宏大叙事 自古以来，人类便对头顶的星空充满了无尽的好奇与敬畏。夜晚，当城市的光芒褪去，深邃的黑暗中闪烁的亿万星辰，不仅是遥远的火球，更是我们理解宇宙起源、演化和终极命运的钥匙。本书《星辰的低语：从量子泡沫到宇宙弦的探索之旅》并非一本简单的科普读物，而是一次深入宇宙结构本质的旅程，它带领读者跨越经典物理的边界，潜入量子力学的诡谲世界，最终触及现代物理学最前沿的理论——弦理论。 第一部分：时空的基本结构与物质的起源 本书的第一部分聚焦于我们对宇宙时空认知的演进，以及构成宇宙的物质粒子如何从大爆炸的奇点中诞生。 第一章：牛顿的遗产与爱因斯坦的革命 我们将从经典物理学的基石——牛顿的万有引力定律开始，回顾它如何成功地描述了宏观世界的运行规律。随后，我们将进入狭义相对论，理解时间和空间并非绝对不变的背景，而是相互关联、会因速度而扭曲的“时空”。重点将放在质能等价原理（$E=mc^2$）的深远意义，它揭示了质量与能量之间的深刻联系，为核能的发现奠定了理论基础。 紧接着，我们将深入探讨广义相对论。爱因斯坦将引力解释为时空本身的弯曲，质量和能量决定了时空的几何形态，而时空的几何形态则决定了物质的运动轨迹。本章将详细解析黑洞的形成机制、事件视界的物理意义，以及引力波的预测与探测，如激光干涉引力波天文台（LIGO）如何捕捉到远古恒星碰撞时在时空中留下的涟漪。 第二章：大爆炸的黎明与基本粒子的创生 本书将细致描绘宇宙的开端——大爆炸模型。我们不会止步于“一个点”的简单描述，而是会探讨普朗克时期（$10^{-43}$秒），这是一个连时间和空间概念都可能失效的极端时期。我们将追踪宇宙从极热、极密状态开始的冷却过程：夸克-胶子等离子体的形成、重子数的产生（物质如何多于反物质的微小不对称）、以及随后强子和轻子的大量形成。 随后，我们将聚焦于粒子物理学的标准模型。这不是一个关于“所有”粒子的百科全书，而是对夸克（上、下、奇、粲、底、顶）和轻子（电子、μ子、τ子及其对应的中微子）的深入剖析。我们将探讨费米子（构成物质的粒子）和玻色子（传递相互作用的粒子）的区别，并详细解释电磁力、弱核力、强核力的载体——光子、W/Z玻色子和胶子。最后，我们将讨论希格斯机制，理解为什么一些基本粒子拥有质量，而另一些则保持零质量。 第二部分：从星系到宇宙学：结构的演化 第二部分将视线从微观粒子扩展到宏观结构，探讨恒星的生命周期、星系的形成，以及宇宙学中两大未解之谜——暗物质和暗能量。 第三章：恒星的熔炉与元素的炼成 恒星是宇宙中的“炼金术士”。本章将详细介绍恒星演化的各个阶段。从引力坍缩形成原恒星，到主序星阶段的核聚变——氢如何转化为氦。我们将深入分析不同质量恒星的命运：太阳质量的恒星如何最终变成白矮星，而大质量恒星则如何经历超新星爆发，抛洒出更重的元素（碳、氧、铁等）到星际空间。 我们将探讨中子星和脉冲星的奇特物理状态，讨论物质在极端压力下如何被压缩。对于质量更大的恒星残骸，我们将重新审视黑洞的内部结构，以及信息悖论（信息是否在黑洞中被永久丢失）的最新讨论。 第四章：星系的聚集与宇宙的大尺度结构 星系并非孤立存在，它们聚集在星系团、超星系团中，形成了我们所见的宇宙网状结构。本章将探讨星系形成的两种主要模型：自下而上（小结构先形成再合并）和自上而下。我们将讨论旋涡星系和椭圆星系的形成差异，以及星系中心超大质量黑洞（SMBH）与宿主星系共同演化的紧密联系。 第五章：暗物质的引痕与暗能量的推力 现代宇宙学面临两大挑战：我们能“看到”的物质只占宇宙总质能的不到5%。本章将聚焦于暗物质。我们将考察支持暗物质存在的关键观测证据：星系旋转曲线的异常、星系团的引力透镜效应，以及宇宙微波背景（CMB）的波动模式。我们不会假设暗物质的特定种类（如WIMPs），而是系统性地梳理了当前寻找这些非重子物质的实验方法。 接着，我们将转向宇宙加速膨胀的发现，引出暗能量的概念。暗能量被认为是驱动宇宙加速膨胀的负压能源。我们将讨论最简单的解释——宇宙学常数（真空能），以及其他替代模型，如 क्विंटESSENCE（第五种力）理论。通过分析弗里德曼方程，我们将展示暗能量如何主导宇宙的最终命运，即一个持续加速膨胀、越来越寒冷的未来。 第三部分：前沿的思辨：统一的梦想与多维的空间 本书的最后一部分将带领读者进入理论物理学的最前沿，探讨如何将广义相对论与量子力学统一起来，以及对时空本质的颠覆性想象。 第六章：量子引力之殇与弦论的兴起 标准模型成功地描述了电磁力、弱核力和强核力，但它与广义相对论（描述引力）在数学上水火不容。本章将解释为什么在普朗克尺度上尝试应用量子场论来描述引力会导致不可消除的无穷大（非可重整化）。 随后，我们将介绍弦理论——一个雄心勃勃的“万有理论”的候选者。核心思想是：构成宇宙的基本单元不是点状粒子，而是微小的、一维的、振动的“弦”。不同的振动模式对应着不同的粒子，包括引力子（引力的量子）。我们将探讨弦理论如何自然地解决了引力量子化的问题，并解释它对额外空间维度的要求。 第七章：超越四维：卡拉比-丘流形与M理论 弦理论需要额外维度的存在才能自洽，通常需要十维或十一维时空。本章将详细探讨这些“卷曲”的额外维度是如何被隐藏起来的。我们将介绍卡拉比-丘（Calabi-Yau）流形的概念，这些复杂的多维几何形状决定了我们宏观世界中基本物理常数和粒子谱的性质。 最后，我们将展望M理论，这是将五种不同的超弦理论统一起来的更宏大的框架，它可能存在于十一维时空中。我们将讨论膜（Branes）的概念，即高维物体，以及我们是否可能存在于一个巨大的“膜”之上，而其他宇宙则存在于相邻的“膜”中。 结论：未完待续的探寻 《星辰的低语》以对物理学未解之谜的深沉反思作结。从大爆炸的瞬间到宇宙的终极命运，我们已经建立了一个描述自然界的宏伟框架。然而，暗物质、暗能量的本质，以及量子引力的最终理论，仍然是我们探索的终极目标。这本书旨在激发读者对我们所处宇宙的敬畏之心，并理解科学探索的本质——它是一个永无止境的、对真理的持续追问。

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