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出版者:机械工业出版社

作者:（美）比格内尔（Bignell,J.）多诺万

出品人:

页数:731

译者:

出版时间:2003-1

价格:76.00元

装帧:

isbn号码:9787111124030

丛书系列:

图书标签:

• 数字电路
• 电子技术
• 数字电子
• 逻辑电路
• 半导体
• 电子工程
• 电路分析
• 计算机硬件
• 嵌入式系统
• 电子学基础

宇宙深处的低语：暗物质与暗能量的探索之旅 本书并非聚焦于数字逻辑的二元世界，而是带领读者穿越人类认知的边界，深入探索宇宙中最神秘、最广阔的领域：暗物质与暗能量。这是一次结合了前沿物理学、宇宙学观测以及哲学思辨的深度旅程。 第一部分：看不见的骨架——暗物质的证据与性质 我们所见的恒星、星系、行星，乃至我们自身，仅构成了宇宙总质能的不到5%。其余的大部分，是宇宙的“隐形结构”——暗物质。本书首先从经典的天文学观测入手，系统梳理了我们如何“发现”这种看不见的物质。 1.1 星系旋转曲线的“速度陷阱”： 我们将详细剖析维拉·鲁宾（Vera Rubin）等先驱者如何通过测量星系边缘恒星的运动速度，揭示了星系质量分布的巨大偏差。如果不引入额外的、不可见的质量，星系早已分崩离析。我们将解析牛顿引力定律在宏观尺度下面临的挑战，以及暗物质作为引力“胶水”的必要性。 1.2 星系团的动态失衡： 从史瓦西（Fritz Zwicky）对后发座星系团（Coma Cluster）的早期研究开始，本书追溯了引力透镜效应、星系团内星系的运动速度弥散度等多种测量手段，如何一致地指向一个结论：在星系团的引力势井中，存在着远超可见物质的巨大质量。我们将深入探讨强引力透镜和弱引力透镜技术，如何绘制出宇宙中暗物质的“幽灵地图”，展示其在宇宙网结构中的分布形态。 1.3 宇宙微波背景（CMB）的“指纹”： 宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸的余晖，其温度波动的精细结构包含了早期宇宙物质密度的关键信息。本书将阐释$Lambda$CDM模型中，暗物质如何通过其非相对论性的特性，影响了声子振荡的特征吸收线，以及其对CMB各向异性功率谱的决定性作用。我们将解析普朗克（Planck）卫星和WMAP卫星的数据，解读这些微小温度涨落背后隐藏的宇宙组分比例。 1.4 暗物质的候选者： 既然看不见，那它究竟是什么？本书将全面梳理当前主流的理论模型，但重点放在粒子物理的层面。 弱相互作用重粒子（WIMPs）： 探讨超对称理论（SUSY）中超伴子（如中微子、选界子）作为暗物质的潜力，及其在LHC或未来对撞机实验中被直接或间接探测的可能性。 轴子（Axions）： 讨论它们如何从解决强CP问题中诞生，以及它们可能表现出的超轻特性，以及ADMX等实验如何通过与光子的耦合来寻找它们的踪迹。 惰性中微子与其他奇异粒子： 简要介绍其他理论构想，如自相互作用暗物质（SIDM）或模糊暗物质（Fuzzy Dark Matter）对星系形成的影响。 第二部分：宇宙的加速膨胀——暗能量的谜团 如果说暗物质是宇宙的骨架，那么暗能量就是驱动其加速膨胀的“反引力”力量。这部分内容将主要聚焦于观测宇宙学中的最新进展。 2.1 宇宙膨胀的里程碑： 本书追溯了哈勃对遥远星系红移的测量，以及后来的Ia型超新星（Type Ia Supernovae）观测如何颠覆了“宇宙正在减速膨胀”的传统认知。我们将详细解释Ia型超新星作为“标准烛光”的原理，以及它们如何揭示了宇宙在过去约50亿年间开始加速膨胀的事实。 2.2 暗能量的形态： 这种加速膨胀的驱动力——暗能量——的本质是什么？ 宇宙学常数（Lambda, $Lambda$）： 爱因斯坦的“后悔”现在成为了最简洁的解释。我们将讨论真空能量的理论值与观测值之间高达$10^{120}$倍的惊人差异——物理学中最严重的理论危机。 动态暗能量模型（Quintessence）： 探讨暗能量密度随时间变化的标量场模型，以及它们如何通过不同的状态方程（$w$参数）来拟合观测数据。 2.3 绘制宇宙扩张史的工具箱： 除了超新星，我们如何精确测量暗能量的影响？ 重子声学振荡（BAO）： 解释早期宇宙物质密度的声学振荡在当前宇宙中留下的“标尺”，BAO如何成为独立于超新星的、测量宇宙膨胀率$H(z)$的关键工具。 星系和星系团的演化： 讨论暗能量如何影响结构的形成和演化，以及未来巨型巡天项目（如Euclid、DESI）如何通过更精确地测量BAO和透镜效应来约束暗能量的状态参数$w$的微小偏离。 第三部分：跨越边界的思考——理论与未来的展望 本书的最后一部分，将超越纯粹的观测描述，探讨当前理论物理面临的根本挑战。 3.1 联合模型的困境： 探讨暗物质和暗能量是否可能来源于同一个物理实体，或者它们之间是否存在未知的耦合关系。 3.2 挑战引力理论： 如果暗能量的常数性质被证实，是否意味着我们对引力的理解在宇宙尺度上是错误的？简要介绍修正牛顿动力学（MOND）等替代理论的优点和它们在面对宇宙学证据时的局限性。 3.3 未来的探测窗口： 总结当前和未来十年内，地面和空间探测器（如中国空间站的Xuntian望远镜、詹姆斯·韦伯太空望远镜的深场观测）在追寻暗物质粒子和精确描绘暗能量演化轨迹方面的具体任务和科学目标。 本书旨在为那些对宇宙的终极命运、物质的终极本质充满好奇的读者，提供一个严谨、全面且引人入胜的导览，去感受物理学前沿的震撼与魅力。它不是关于电路板上的开关，而是关于构成时间、空间和一切存在的深层秘密。

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这部《数字电子学》的书，我拿到手的时候，说实话，第一印象是有点沉甸甸的，感觉内容应该很扎实。我之前对电子学的基础知识还算了解，但涉及到数字电路这块，总觉得有点摸不着头脑，特别是那些逻辑门、布尔代数之类的概念，总是感觉在书本上学得不够透彻。这本书的排版设计得很用心，图文并茂，很多复杂的电路图都清晰明了，这一点对于自学者来说简直是福音。我花了几天时间啃完了前几章，感觉作者的讲解方式非常注重实际应用，而不是纯粹的理论堆砌。比如，在讲到组合逻辑电路的时候，他会结合实际生活中的例子来阐述，让我一下子就明白了这些逻辑关系是如何在现实世界中起作用的。说真的，我特别喜欢它在讲解时那种循序渐进的节奏，不会让你感觉一下子被知识的海洋淹没，而是像一个耐心的老师，一步一步地引导你深入。那些例题的解析也非常详细，每一个步骤都解释得很清楚，让我即使在遇到卡壳的地方，也能很快找到思路。总的来说，这本书给我的感觉是既有深度又不失温度，是那种值得反复翻阅的工具书。

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坦率地说，这本书的阅读体验是令人愉悦的，尽管它探讨的是偏硬核的技术领域。作者在保持学术严谨性的同时，融入了一种非常“人性化”的教学风格。我特别喜欢它在章节末尾设置的“回顾与展望”部分，它总能帮我快速梳理本章的核心思想，并预示下一步将要探索的更高级主题。这种结构设计极大地提高了我的学习效率，避免了知识点碎片化。在处理诸如模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）这些涉及模拟与数字交叉的复杂模块时，作者的讲解清晰而富有洞察力，他巧妙地解释了精度、采样率这些关键参数背后的物理限制。这本书给我的感觉就像一位经验丰富的老工程师在手把手地指导你，他不仅告诉你公式是什么，还会告诉你为什么这个公式在实际应用中会失效，或者在什么情况下需要进行修正。这使得学习过程充满了发现的乐趣，而不是枯燥的记忆。

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这本书的深度和广度确实让人印象深刻，我尤其欣赏它在系统结构方面的论述。很多数字电路的书籍往往停留在对基本逻辑单元的讲解上，但《数字电子学》这本书则更进一步，深入到了如何构建复杂的数字系统层面。我花了不少时间研究了关于微处理器和存储器的章节，感觉作者对现代计算机底层的工作原理有着深刻的理解，并且能用非常精炼的语言将其表达出来。比如，在讲解存储器的层次结构时，他不仅仅罗列了各种存储器的技术指标，更重要的是分析了它们在整个系统性能中扮演的不同角色，这种宏观的视角对我理解整个数字系统的设计至关重要。书中对时序逻辑和状态机的分析也非常到位，我感觉自己对有限状态机的设计和仿真有了更直观的认识。特别是那些关于时钟域交叉和同步机制的讨论，对于处理高速数字信号的设计新手来说，简直是醍醐灌顶。我发现，这本书不仅仅是在教你“怎么做”，更是在教你“为什么这么做”，这种思维层面的提升，远比记住几个公式要宝贵得多。

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这本书的知识结构安排，简直是教科书级别的典范，它成功地平衡了理论的严密性与工程实践的需求。我最欣赏它的地方在于对不同设计范式的介绍，比如异步逻辑和同步逻辑的对比分析，非常全面且客观。它没有偏袒任何一种设计方法，而是清晰地阐述了各自的优缺点、适用场景以及潜在的陷阱。我特别关注了书中关于可编程逻辑器件（PLD）和FPGA的基础介绍部分，这些内容对于希望向硬件描述语言（HDL）过渡的学习者来说，是极其宝贵的桥梁。作者在介绍VHDL或Verilog的基本语法结构时，并没有陷入到语言特性的细枝末节中，而是着重强调了如何用这些语言来描述硬件的行为和结构，这才是数字设计的核心。整本书读下来，我感觉自己像是经历了一次系统性的“数字电路设计思维”重塑过程，从最基本的门电路到复杂的系统架构，逻辑链条完整而牢固。

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阅读这本书的过程中，我体验到了一种罕见的清晰感，特别是在处理那些看似抽象的底层概念时。这本书在对半导体器件特性的描述上做得非常出色，它没有简单地将晶体管当作一个开关来介绍，而是深入探讨了其在不同工作状态下的物理机制，这对于理解数字电路的功耗和速度限制至关重要。我记得有一章专门讲了CMOS逻辑的噪声容限和传输延迟，讲解得深入浅出，让我对为什么某些设计更容易出问题有了更深层次的理解。作者似乎非常擅长于用最少的文字描述最复杂的状态，很多原本让我头疼的公式推导，通过书中的图示和文字解释，变得异常顺畅。我甚至发现，书中的一些实验指导部分也设计得非常巧妙，虽然我没有立刻动手实验，但光是阅读那些步骤和预期的结果分析，就已经极大地加深了我对理论的掌握。这本书不愧是经典教材，它培养的不仅仅是操作技能，更是一种严谨的工程思维。

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