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出版者:华东师范大学出版社

作者:梅丽莎·斯尔特

出品人:

页数:31

译者:

出版时间:2010-4-1

价格:10.00元

装帧:平装

isbn号码:9787561775127

丛书系列:

图书标签:

• 自然
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宇宙的奥秘：从微观粒子到浩瀚星河 一部探索物质本质与宇宙起源的深度科普巨著 作者： 艾伦·格雷戈里 (Alan Gregory)，著名天体物理学家，哈佛大学荣誉教授 出版社： 环球科学出版社 装帧： 精装，附赠全彩星图册及粒子模型图解 字数： 约 550,000 字（正文） --- 内容简介： 《宇宙的奥秘：从微观粒子到浩瀚星河》并非一本面向初学者的入门读物，而是一部力求深入挖掘当代物理学和宇宙学前沿知识的深度学术普及著作。本书旨在引领具有一定科学基础的读者，跨越时间和尺度的界限，从普朗克尺度下夸克与轻子的相互作用，追溯到宇宙大爆炸后亿万年的星系形成与演化。 本书结构严谨，逻辑清晰，分为三个核心部分，层层递进，构建了一个完整的宇宙图景。 第一部分：物质的基石——粒子物理学的深度剖析 本部分聚焦于人类对物质最基本构成单元的理解。我们将超越经典原子模型，深入探究粒子物理学的标准模型及其背后的数学美感。 1.1 相对论与量子场论的融合： 详细阐述爱因斯坦的狭义与广义相对论如何为现代粒子物理学奠定时空基础。随后，重点解析量子场论（QFT）的核心思想——粒子是场的激发态。我们将探讨狄拉克方程的深远意义，以及如何用自洽的数学框架描述费米子和玻色子的行为。 1.2 标准模型——精确的辉煌与未解的难题： 这一章节是本书的重中之重。我们将逐一解构夸克（上、下、奇、魅、顶、底）和轻子（电子、μ子、τ子及其伴随的中微子）的性质。深入分析三种基本作用力——强核力、弱核力与电磁力的载体玻色子（胶子、W/Z玻色子、光子）。特别地，我们将详细剖析希格斯机制——如何通过希格斯场的相互作用赋予基本粒子质量，并对比实验数据（如LHC的发现）与理论预测的精确度。 1.3 标准模型之外的幽灵： 标准模型虽取得巨大成功，但它无法解释暗物质、暗能量、引力的量子化以及中微子质量等核心问题。本节将系统梳理“新物理学”的前沿探索，包括超对称理论（SUSY）的基本框架、额外维度理论（如卡鲁扎-克莱因理论的现代发展）、以及对大统一理论（GUT）的展望。读者将了解到，我们所知的物质，仅占宇宙总质能的约 5%。 第二部分：时空的构造——广义相对论与宇宙学基础 在理解了微观世界的构成后，本书将视角拉升至宏观尺度，探讨时空本身的几何性质与演化规律。 2.1 弯曲的时空几何： 深入解析黎曼几何在描述广义相对论中的作用。重点讲解爱因斯坦场方程的物理意义，即物质和能量如何决定时空的曲率，而时空的曲率又反过来指导物质的运动。我们将通过泰勒-卡门坐标系等数学工具，解析史瓦西解（黑洞解）的特性，包括事件视界、奇点、以及克尔黑洞的旋转效应。 2.2 宇宙的动力学模型： 基于弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规，本章详细推导描述宇宙膨胀的弗里德曼方程。我们将分析宇宙学常数、物质密度（冷暗物质和重子物质）以及辐射密度在驱动宇宙演化中的相对作用。读者将清晰理解“哈勃张量”与“减速参数”如何描绘宇宙的过去与未来。 2.3 宇宙微波背景辐射（CMB）的精细结构： CMB被誉为宇宙的“婴儿照片”。本节不再停留在CMB是遗迹的简单描述，而是深入探讨其温度和极化谱的各向异性。我们会分析奥伯-图尔曼效应（Sachs-Wolfe effect）、重子声学振荡（BAO）等关键信号，它们如何被用来精确测量宇宙的几何形状、物质总密度以及暗能量的性质。 第三部分：从起源到终结——宇宙演化的宏大叙事 本部分将时间轴拉至宇宙的全部历史，探讨从极早期状态到未来命运的演化历程。 3.1 暴胀时代的遗痕： 暴胀理论是解决视界问题和磁单极子问题的关键。本章详细论述暴胀模型，特别是单场暴胀的机制，并探讨其预测的原初引力波背景——即张量扰动。分析B-模偏振信号作为探测暴胀证据的理论意义和实验挑战。 3.2 结构的形成与星系的诞生： 物质如何在早期宇宙的均匀背景中，通过引力坍缩形成第一批恒星（Population III Stars）和原始星系？本节应用线性与非线性引力扰动理论，解释暗物质晕如何充当“骨架”，引导重子物质聚集。我们将讨论星系团的形成、星系合并的历史，以及超大质量黑洞在星系演化中的反馈机制。 3.3 暗能量的本质与宇宙的终局： 暗能量——驱动宇宙加速膨胀的神秘力量——是当代宇宙学的核心谜团。本章系统对比解释暗能量的两种主要理论：宇宙学常数（真空能）与修正引力理论（如f(R)引力）。最后，根据当前的观测数据，推演宇宙可能的终局：是永恒的“大冻结”（Heat Death），还是更剧烈的“大撕裂”（Big Rip）？ --- 本书特色： 本书的深度和广度旨在挑战读者对物理学的固有认知。书中包含了大量前沿的数学推导（附录提供详细的数学背景知识），但作者始终坚持用清晰的物理图像来解释复杂的概念。本书参考了自 20 世纪 70 年代至今的数百篇顶级期刊论文，确保内容的时效性和学术严谨性。对于致力于深入研究天体物理、理论物理或粒子物理的非专业人士和学生而言，本书是理解现代科学前沿不可或缺的参考指南。它提供了一个从普朗克尺度到可观测宇宙边缘的完整、统一的知识体系。 目标读者： 物理学、数学、工程学专业的高年级本科生及研究生，资深科学爱好者，对前沿宇宙学和粒子物理有浓厚兴趣的专业人士。 --- (注：本书的深度和讨论的复杂性，使其定位与面向青少年读者的科普读物存在显著差异。)

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