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出版者:北京教育出版社/奥林匹克出版社

作者:王美文等

出品人:

页数:48

译者:

出版时间:1999-10

价格:6.00

装帧:平装

isbn号码:9787530311967

丛书系列:

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浩瀚星河的低语：宇宙学导论 作者： 艾莉森·里德 出版社： 寰宇之光出版社 出版年份： 2023年 --- 内容提要： 本书并非一本关于元素周期表、分子结构或有机合成的教科书。它是一次对宏大尺度的探索，一次对“我们从何处来，将往何处去”这一古老追问的现代科学回应。《浩瀚星河的低语：宇宙学导论》是一部深入浅出、内容详实的前沿科普读物，旨在带领普通读者穿越时空隧道，直抵宇宙的边界，理解我们所处这个浩瀚结构的基本原理、演化历史及其终极命运。 本书的叙事从一个令人震撼的起点开始——宇宙大爆炸的余晖。我们不讨论无机反应的热力学，而是聚焦于宇宙诞生之初那极高密度和温度下的物理状态。作者以引人入胜的笔触，重构了普朗克时期、暴胀时代，直至基本粒子得以形成的复杂过程。读者将了解到，早期宇宙的量子涨落如何演变成了今日星系团的宏伟结构，这与微观化学反应中的随机碰撞有着本质上的不同，它关乎时空的结构本身。 第一部分：时空的织锦 这一部分将重点剖析现代物理学对时空本质的理解。我们将探讨爱因斯坦的广义相对论，但重点将放在其对宇宙尺度效应的描述上，而非狭义相对论中的洛伦兹变换或动量守恒。我们将深入解析曲率的概念，理解引力并非一种力，而是物质和能量对时空几何的扭曲。本书详细阐述了如何利用弗里德曼方程来描述宇宙整体的膨胀，并解释了红移现象——它并非简单的多普勒效应，而是光波在膨胀时空中被拉伸的结果。我们不会涉足任何关于原子轨道或化学键的讨论，而是关注宇宙的尺度因子如何随时间变化，揭示宇宙是加速膨胀、匀速膨胀还是最终收缩的可能命运。 第二部分：物质的构成与缺失 当我们谈论宇宙的构成时，我们指的是暗物质和暗能量，而非元素周期表上的任何已知元素。本书用大量篇幅解释了困扰当代物理学家的两大谜团。暗物质的证据——星系旋转曲线的异常、引力透镜效应——被清晰地呈现出来。我们将对比不同暗物质候选模型（如WIMPs和轴子），并讨论它们在早期宇宙物质密度分布中扮演的关键角色。 更令人费解的是暗能量。我们详述了对超新星观测（Ia型）如何揭示宇宙正在加速膨胀的惊人事实。本书探讨了暗能量的可能身份，如宇宙学常数或第五种基本力，并比较了这些模型对宇宙未来状态的预测。与化学中对物质分子组成和反应机理的精确计算不同，暗能量的本质至今仍是悬而未决的宇宙学难题。 第三部分：结构的演化与生命之谜 本书的第三部分将宇宙的尺度从几百万光年推向数十亿光年。我们将追踪宇宙网的形成过程，从最初的微小密度扰动，到原初气体云的引力坍缩，形成第一批恒星（Population III星）。我们不会分析恒星内部的核聚变过程（如氢到氦的转化），而是关注恒星生命周期对星系形态的影响，以及超新星爆发如何将重元素（在本书语境下指比氢和氦重的元素，如铁、金等，而非元素周期表上的具体“物质”）播撒到星际介质中，为后续结构的形成提供“种子”。 我们还将讨论星系是如何通过合并和吸积成长为螺旋星系和椭圆星系的。书中包含了对不同尺度结构——星系团、超星系团以及巨大的空洞（Voids）——的最新观测数据和模拟结果。 关于“生命”的讨论，则集中在天体生物学的宏观视角。我们将探讨宜居带（Habitable Zones）的概念，不仅包括围绕恒星的传统宜居带，还包括围绕银河系中心的安全区域。我们考察了系外行星的发现历程，从开普勒任务到詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）的最新光谱分析，探讨如何通过大气特征来推断潜在的生物印记，这是一种对生命在宇宙中普遍性或特殊性的哲学与科学探讨，与实验室中分析化合物的生物化学过程截然不同。 第四部分：宇宙的终结 终结部分是全书中最具思辨性的部分。基于当前的宇宙学参数，本书详细推演了宇宙的几种可能结局： 1. 大冻结（Heat Death）： 宇宙持续加速膨胀，星系相互远离，恒星燃尽，最终只剩下稀疏、寒冷的基本粒子在永恒的黑暗中漂流。 2. 大撕裂（Big Rip）： 如果暗能量的性质发生变化，膨胀会变得如此剧烈，以至于最终连原子核和基本粒子本身都将被撕裂。 3. 大挤压（Big Crunch）： 假设暗能量的影响减弱或被引力反超，宇宙可能逆转膨胀，最终坍缩回一个奇点。 本书的结论部分将超越纯粹的物理学，探讨宇宙学对人类存在意义的影响。它提醒我们，我们所处的“化学世界”只是这个宏大演化剧本中一个微小而短暂的插曲。 本书特色： 高度侧重于时空几何和演化动力学， 完全避开了宏观尺度以下的任何物质结构、元素反应或分子理论。 深度整合了最新的观测数据， 尤其是在暗能量和系外行星领域。 严谨的理论推导， 确保读者对广义相对论在宇宙学中的应用有扎实的理解，而非仅仅停留在概念层面。 本书是为那些对时间和空间、起源与终结怀有无限好奇心的求知者准备的，它将引导您仰望星空，思考比任何实验室实验都更为深远的问题。

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这本书给我带来了强烈的“时代感”。它似乎并没有专注于那些在中学课堂上反复出现的经典化学反应，比如法拉第电解定律或者苯环的取代反应。相反，它将目光投向了前沿领域，比如材料科学与化学的交叉点。我记得有一章专门讨论了金属有机框架材料（MOFs）的孔隙工程，作者详尽地分析了如何通过调控有机配体的刚性和金属节点的几何构型，来实现对特定气体分子的选择性吸附。书中引用了大量近五年的顶级期刊文献数据，图表制作精良，数据可视化做得非常出色。阅读这本书的过程中，我仿佛被直接拉到了一个现代化学实验室的最前沿，参与到那些尚未完全定论的研究课题中去。唯一让我感到略微吃力的是，由于内容更新迭代极快，部分关于新型聚合反应的讨论，在我阅读时，外部世界已经出现了更优的替代方案。这使得这本书在保持其理论深度的同时，在应用时效性上稍显滞后，不过瑕不掩瑜，它为理解未来化学发展指明了方向。

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拿到这本书时，我最大的感受是它的“体量感”。它沉甸甸的，纸张的质地也偏厚实，似乎预示着内容深度的不容小觑。我本以为它会是一本侧重于基础有机合成反应机理的指南，毕竟市面上这类书籍汗牛充栋。但出乎意料的是，它花了大量的篇幅去探讨催化剂的电子结构与活性位点的关系，特别是过渡金属配合物在不对称合成中的立体化学控制。作者在阐述EPR谱和核磁共振（NMR）的解析技巧时，简直可以用“手把手”来形容，详尽到连溶剂效应的微小影响都不放过。这使得我对许多经典反应的“黑箱”操作产生了更深的理解，明白了为什么在特定的温度和压力下，产率会发生微妙的变化。不过，这本书的缺点也同样明显——它的语言风格过于书面化，缺乏必要的学术幽默感来调剂冗长的论述。当我读到关于波函数坍缩的讨论时，我几乎需要放慢阅读速度到平时的三分之一，生怕遗漏了哪个关键的限定条件。总而言之，它更像是一位沉稳且知识渊博的导师，在你独立钻研时提供坚实的后盾，而非一个在旁循循善诱的伙伴。

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这本书的封面设计极其简洁，黑底白字，仿佛在向读者宣告一种不容置疑的专业性。初翻开来，我立刻被它那种严谨到近乎苛刻的逻辑结构所吸引。它不像很多科普读物那样试图用生动的比喻来软化枯燥的公式，而是直接将读者置于一个需要全神贯注的思维迷宫之中。我记得第一章关于原子结构的阐述，作者没有花费太多笔墨去追溯历史演变，而是直接切入到量子力学模型，用一种近乎教科书式的精准去描述电子云的概率分布。这种处理方式对于那些已经有一定化学基础的读者来说，无疑是一种效率的提升，能够迅速抓住核心概念。然而，对于零基础的初学者，挑战性是极大的，每深入一层，都需要不断地回溯前文，甚至需要借助外部的数学工具来辅助理解。我尤其欣赏其中对热力学第二定律的解析，它没有停留在宏观的表象描述，而是巧妙地将熵增的概念融入到信息论的框架下进行探讨，虽然晦涩，但一旦领悟，那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。这本书的价值在于它提供了一套完整而强大的思维模型，而不是仅仅提供一堆可供记忆的知识点。它要求你“思考”化学，而不是“记住”化学。

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这本书的阅读体验可以用“沉浸式”来形容，但这种沉浸感并非来自于轻松愉快的叙事，而是源于其无与伦比的“细节密度”。它的排版非常紧凑，几乎每一行文字后面都伴随着一个脚注或者一个括号里的补充说明，内容量之大，令人咋舌。在讲解化学键的形成时，作者没有满足于电负性差异的简单解释，而是深入到了分子轨道理论（MO Theory）的各个层面，从σ键到π键，再到复杂的d轨道重叠，每一个步骤都用数学工具进行了严密的论证。我不得不承认，我花了将近一周的时间才啃完关于化学热力学第一定律的章节，因为书中不断地穿插着对实验误差来源的分析，以及如何通过改进实验设计来消除系统误差的讨论。这让我意识到，真正的科学不仅是理论的构建，更是实验的艺术。这本书的风格极其克制，几乎没有出现感叹词或夸张的修辞，所有的论断都建立在可重复的观察之上，这给予了读者极大的信心——你读到的不是猜测，而是已被验证的知识体系。

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从一个长期从事非化学专业研究的角度来看，这本书的结构安排非常巧妙，它采用了“由功能反推结构”的独特叙事角度。它不像传统的化学书那样，从元素周期表开始，一步步构建世界。这本书反而从生命活动、能源转化等宏观的化学应用场景入手，反向追溯到最基础的反应动力学和化学平衡。比如，在讨论酶促反应时，它并没有直接给出米氏方程，而是先描述了细胞内信号传导的复杂网络，然后才引出如何用数学模型来描述这一过程中的限速步骤。这种自上而下的教学方式，极大地降低了非专业人士的入门门槛，它让我们看到了化学如何无处不在地驱动着我们所处的物理世界。虽然在深入到量子化学部分时，我还是感到了知识的断层，但即便是那些我无法完全消化的章节，其宏大的视角也令人印象深刻。这本书成功地将化学从一门“学科”提升成了一种“理解世界”的底层逻辑，非常适合那些渴望跨学科思维的读者。

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