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页数:103

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出版时间:2009-8

价格:9.30元

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isbn号码:9787504147387

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好的，这是一本关于现代天文学前沿探索与宇宙演化的图书简介，旨在带领读者深入了解宇宙的宏大结构、基本规律以及人类对未知领域的最新观测与理论思考。 --- 宇宙的织锦：从量子场论到星系团的尺度 一本聚焦于21世纪天文学与宇宙学核心议题的深度导览手册 导言：超越可见之光 本书并非传统意义上的物理教科书，它更像是一张通往宇宙深处的邀请函，尤其侧重于现代天文学与宇宙学在过去数十年间取得的突破性进展。我们不再满足于牛顿的苹果和伽利略的望远镜，而是将目光投向引力波的涟漪、暗物质的幽灵以及宇宙最早期暴胀的残迹。 本书的结构分为四个主要部分，层层递进，从微观的基本粒子物理与量子场论的宇宙学应用，过渡到宏观的星系形成、宇宙大尺度结构，最终聚焦于当前困扰物理学家的核心难题——暗能量的本质。 第一部分：基础的重建与极限的探索 本部分将基础物理学与现代观测技术相结合，为理解宇宙的演化打下坚实的理论基础。 1. 量子场论与宇宙的起源 我们首先回顾标准模型（Standard Model）的成功及其局限性。重点在于如何将量子场论（QFT）的框架扩展到描述宇宙的早期状态。我们将探讨暴胀理论（Inflation Theory）的核心机制，即宇宙在极短时间内指数膨胀的设想，如何解决视界问题和磁单极子问题。书中将详细分析微波背景辐射（CMB）中由量子涨落印记下的原初扰动，以及如何通过分析这些扰动的统计性质（如功率谱）来检验不同的暴胀模型。 2. 引力的新声音：引力波天文学 激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座引力波天文台（Virgo）的成功开启了我们通过“时空涟漪”聆听宇宙的新纪元。本章深入探讨双中子星并合（GW170817）事件的意义，它首次将电磁波观测与引力波信号同步，为精确测量哈勃常数和检验广义相对论在极端条件下的有效性提供了关键数据。我们还会讨论下一代探测器（如LISA）将如何捕捉超大质量黑洞合并的低频引力波信号，以及它们对星系演化的洞察。 第二部分：结构的形成与演化 宇宙并非均匀的“汤”，而是充满了由引力编织而成的宏伟结构。本部分关注这些结构是如何从微小的密度起伏中生长出来的。 3. 暗物质的追踪与模型 暗物质（Dark Matter）构成了宇宙物质总量的约85%，但其本质仍然是物理学最大的谜团之一。我们系统梳理了支持暗物质存在的观测证据，从星系的旋转曲线、引力透镜效应，到星系团的运动学。书中将详细对比冷暗物质（CDM）模型与其他替代理论（如修改牛顿动力学MOND）的优劣。同时，对直接探测（如XENONnT实验）、间接探测（如伽马射线信号）以及未来通过粒子对撞机寻找WIMP或其他新粒子的实验策略进行深入剖析。 4. 从恒星到星系团的阶梯式增长 本书阐述了ΛCDM模型中的结构形成模拟结果。我们追踪了宇宙网（Cosmic Web）的形成过程——暗物质晕如何充当“骨架”，气体被捕获并冷却，最终点燃恒星，形成矮星系，并最终并合成更大的螺旋星系和椭圆星系。重点讨论了早期宇宙中第一代恒星（Population III Stars）的特性及其对再电离时代的贡献。此外，我们也会分析星系并合的动力学过程，以及它们如何影响恒星形成率和中心黑洞的增长。 第三部分：宇宙的尺度与极限 当我们将视角拉远至最大的尺度时，我们遇到了支配宇宙命运的神秘力量。 5. 黑洞的几何与信息悖论 黑洞是广义相对论的终极预测，但它们也带来了深刻的理论冲突。本部分不仅回顾了史瓦西和克尔黑洞的经典解，还深入探讨了事件视界望远镜（EHT）对M87和人马座A的成像结果，验证了黑洞阴影的几何特性与理论预测的惊人一致性。随后，我们将聚焦于黑洞热力学、霍金辐射，以及令理论物理学家头疼的信息悖论——物质落入黑洞后信息是否真的永久丢失？我们将介绍火墙理论、软毛理论等前沿思考。 6. 暗能量的宇宙学影响 暗能量是驱动宇宙加速膨胀的未知斥力，它占据了宇宙总能量密度的近70%。本书详细介绍了发现这一现象的Ia型超新星观测项目。我们探究了暗能量最简化的模型——宇宙学常数（Λ），以及检验其性质的尖端项目，如DESI（暗能量光谱仪器）和未来的Euclid/Roman太空望远镜。读者将了解如何通过测量不同红移下星系分布和物质膨胀率来区分宇宙学常数（Λ）和更具动态性的精质（Quintessence）场。 第四部分：未来的视野与未解之谜 本部分展望了下一代观测平台和理论构想。 7. 宇宙学的未来路线图 我们讨论了当前和未来十年内，几个关键领域的预期突破：下一代CMB实验（如CMB-S4）如何以前所未有的精度测量原初引力波的张量模式（B-modes），从而检验暴胀理论；类星体巡天如何绘制出更精细的宇宙网结构；以及系外行星研究如何筛选出具有生物特征的宜居世界。 8. 理论的交汇点与前沿猜想 最后，本书触及了将引力、量子力学和粒子物理统一起来的宏大理论尝试。我们将简要介绍弦理论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）等试图超越广义相对论在普朗克尺度下失效的框架。这些理论试图回答：时间和空间在最深层次上是否具有颗粒性？宇宙是否是更高维度结构（如膜宇宙）的投影？ --- 本书面向对象： 对现代物理学前沿有浓厚兴趣的读者。 非物理专业，但希望系统了解宇宙学、天体物理学最新进展的高等院校学生。 渴望将经典物理知识与当代观测发现相结合的科研人员。 阅读本书，您将获得对宇宙从奇点到加速膨胀的完整而深入的认知图景。

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