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出版者:

作者:Groves, Eric

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:2009-11

价格:$ 14.63

装帧:

isbn号码:9781416205111

丛书系列:

图书标签:

• Baby Names
• Divine Names
• Religious Names
• Spiritual Names
• Unique Names
• Meaningful Names
• Naming
• Parenting
• Christian Names
• Biblical Names

《星辰轨迹：宇宙演化与未来探索》 一、 序言：追问存在的本质 本书旨在以宏大的时间尺度和精密的科学视角，带领读者深入探索宇宙自诞生之初至今的壮阔历程，并展望人类文明在无垠星海中的未来航向。我们不满足于对已知现象的简单罗列，而是力求揭示隐藏在万千星辰背后的基本物理法则、物质的循环与能量的转化。从普朗克尺度下的奇点，到跨越百亿年的星系形成与演化，本书将构建一个连贯且富有深度的宇宙图景。 二、 创世的瞬间与暴胀的时代 宇宙的诞生，是物理学中最引人入胜的谜题之一。本书将详细阐述当前主流的“大爆炸”模型，并着重分析“暴胀理论”如何解决了视界问题和平坦性问题。我们将探讨在宇宙极早期，温度高到足以使基本力分离的阶段，夸克胶子等离子体的状态，以及物质与反物质的微小不平衡如何最终奠定了我们所见宇宙的物质基础。 1.1 奇点的物理边界： 审视当前理论在普朗克时间（$10^{-43}$秒）所面临的局限性，以及对量子引力理论的初步探讨。 1.2 暴胀的驱动力： 深入解析“暴胀子场”的概念，及其在极短时间内推动宇宙空间急剧膨胀的机制，以及它如何留下了可被观测的“原初引力波”信号。 1.3 物质的起源： 分析从能量转化为基本粒子，到早期核合成（Big Bang Nucleosynthesis, BBN）形成轻元素（氢、氦、锂）的物理过程，这是理解早期宇宙成分的关键。 三、 黑暗时代的沉寂与结构的萌芽 在核合成结束后，宇宙进入了一个漫长而相对平静的“黑暗时代”。此时，宇宙中主要充斥着中性氢原子和氦原子，缺乏发光天体。本书将细致描述这个阶段的物理状态，以及对未来结构形成至关重要的微小密度涨落。 2.1 复合与去耦： 详细描述电子与原子核复合形成中性原子的过程，以及光子与物质脱耦，留下“宇宙微波背景辐射”（CMB）的物理机制。CMB的各项异性，是研究早期宇宙物理学最宝贵的档案。 2.2 物质的涟漪： 探讨冷暗物质（CDM）在早期宇宙中的主导作用。由于暗物质不参与电磁相互作用，它能更早地在引力作用下聚集，形成密度较高的“暗物质晕”，这些晕是后续普通物质聚集形成星系的“骨架”。 2.3 宇宙网的形成： 描述在引力作用下，物质如何从均匀分布向丝状结构（宇宙网）演化，包括巨大的空洞、纤维状的结构和高密度的节点。 四、 恒星的点燃与第一代天体的诞生 黑暗时代的终结，标志着宇宙进入了结构形成的活跃期。本书将聚焦于第一批恒星和星系的形成，它们是宇宙历史中的关键转折点。 3.1 恒星的摇篮： 分析第一代恒星（Population III Stars）的形成条件。由于缺乏重元素，这些恒星的质量异常巨大，寿命极短，燃烧效率极高。 3.2 再电离的黎明： 探讨第一代恒星和早期星系发出的高能辐射如何逐步将宇宙中弥漫的中性氢原子重新电离的过程，这是宇宙透明化的关键一步。 3.3 星系的成长与合并： 描述小尺度的原星系如何通过持续的引力吸积和并合，成长为今天我们观测到的螺旋星系和椭圆星系。我们还将涉及活动星系核（AGN）的兴起及其对宿主星系演化的反馈效应。 五、 现代宇宙的组成与支配力量 当前宇宙的构成远比我们肉眼可见的物质要复杂得多。本书的这一部分将集中讨论构成现代宇宙的“三巨头”：普通物质、暗物质和暗能量。 4.1 普通物质的命运： 追踪恒星内部的核合成过程，阐述从氢到铁的元素产生，以及超新星爆发如何将所有更重的元素抛洒到星际介质中，为下一代恒星和行星的形成奠定基础。 4.2 暗物质的引力脚印： 梳理目前对暗物质的间接观测证据，包括星系旋转曲线、引力透镜效应以及在星系团尺度上的研究。探讨如何通过粒子物理实验来直接探测这种神秘物质的可能性。 4.3 暗能量与宇宙加速膨胀： 深入分析宇宙加速膨胀的发现及其背后的“暗能量”概念。讨论目前主流的“宇宙学常数”模型，以及它对宇宙未来命运的决定性影响。 六、 行星的形成与宜居性探索 从星云盘到行星系统的诞生，是宇宙物理法则在局部尺度上的精妙展现。 5.1 原行星盘的演化： 描述恒星形成后剩余物质在引力作用下形成的盘状结构，以及吸积过程如何从小尘埃颗粒成长为微行星。 5.2 巨行星与类地行星的区分： 分析冰线（Snow Line）对行星构成的决定性作用，解释气态巨行星在冰线外形成，而类地岩石行星在冰线内聚集的原因。 5.3 系外行星的普查与生命的可能性： 总结当前系外行星探测的最新成果，特别是对位于恒星“宜居带”内的行星的关注。本书将探讨生命存在的必要条件，以及我们如何通过大气特征来寻找生物印记（Biosignatures）。 七、 宇宙的终局与未来的宏大尺度预测 宇宙的命运取决于暗能量的性质。本书最后一部分将基于现有数据，推演几种可能的宇宙终极场景。 7.1 永恒膨胀（“大冻结”）： 如果暗能量保持为宇宙学常数，宇宙将持续加速膨胀，最终导致星系彼此远离，温度趋近绝对零度，一切热力学活动停止。 7.2 能量的耗散： 探讨恒星燃料耗尽后，黑洞的蒸发（霍金辐射）以及质子衰变的潜在影响，描述一个最终由低能粒子构成的稀疏宇宙。 7.3 理论的边界与超越： 简要介绍人类文明在探索更深层次物理学（如弦论、圈量子引力）中对宇宙图景的潜在修正，以及对更高维度存在的哲学思考。 本书是一次对人类认知极限的挑战，它要求我们将目光投向数十亿光年之外，探寻我们自身在时间与空间中的确切位置。通过对这些复杂现象的系统梳理，读者将获得对宇宙学、天体物理学和基本粒子物理学之间深刻联系的全面理解。

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