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出版者:华中理工大

作者:华中科技大学高等数学

出品人:

页数:534

译者:

出版时间:2001-9

价格:36.80元

装帧:

isbn号码:9787560925554

丛书系列:

图书标签:

• 数学
• 微积分
• 高等数学
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• 微分方程
• 数学分析
• 理工科

浩瀚星河：一部关于宇宙起源与终极命运的史诗 著者： [此处留空，请自行代入] 字数： 约十五万字 定价： 人民币 128.00 元 --- 内容提要 《浩瀚星河》并非一部冰冷的科学教科书，而是一场跨越百亿光年的宏大叙事。它以人类对宇宙最深沉的好奇为引线，带领读者穿越时空的长廊，从宇宙诞生之初的“奇点”的微弱涟漪，直至最终极的“热寂”或“大撕裂”的无声终点。本书的核心在于阐释我们所处的这个宇宙是如何从虚无中涌现，如何演化出恒星、星系、生命，以及，它最终将走向何方。 本书深入探讨了当代宇宙学中最前沿的理论，包括暴胀理论的精妙机制、暗物质与暗能量的神秘本质，以及多重宇宙存在的可能性。它拒绝将复杂的物理概念简化为晦涩的公式，而是通过生动的比喻、精心的历史回顾和对科学巨匠们思想挣扎的细致描摹，将这些深奥的主题转化为引人入胜的故事。 读者群体 本书适合所有对自然科学、哲学思辨以及人类自身在宇宙中位置感到好奇的成年读者。它面向那些渴望超越日常经验，理解我们所居住的现实结构及其终极意义的探索者。无需深厚的物理或数学背景，但需要一颗愿意接受广袤与未知的谦逊之心。 --- 第一部分：太初之光——宇宙的黎明（约 40000 字） 第一章：静默的开端 本章从对“存在”的哲学叩问开始。在时间与空间尚未被定义之前，一切是什么？我们追溯到普朗克时期，一个温度高得无法想象、密度无穷大的瞬间——奇点。这里，我们不是简单地陈述大爆炸理论，而是深入剖析它如何战胜了“稳态宇宙论”的主导地位。章节的重点聚焦于爱因斯坦的广义相对论在描述引力场曲率上的革命性贡献，以及弗里德曼方程如何为膨胀宇宙提供了数学基础。 第二章：暴胀的瞬间与宇宙的婴儿皮肤 宇宙诞生后的 $10^{-32}$ 秒，经历了一场超光速的指数级膨胀——暴胀。本书详细解析了暴胀理论如何完美地解决了大爆炸模型的视界问题和平坦性问题。我们着重探讨了标量场（如Inflaton场）的角色，以及这场极速膨胀如何在微观尺度上播下了后来形成星系团的“量子涨落”的种子。这些种子，最终成为了我们今天所见的宇宙结构的“胎记”。 第三章：黑暗纪元的幽灵 暴胀结束后，宇宙进入了漫长的冷却期。这是一个没有光明的时代，物质以基本粒子和夸克的“等离子汤”形式存在。本章详细描绘了夸克-胶子等离子体如何冷却，质子和中子的形成过程，以及核合成的精妙平衡——氦、氘和锂的首次铸造。这一阶段的叙事充满了对早期高能物理实验的致敬，力求还原那个“粒子世界”的狂暴景象。 第四章：第一缕光：复合与宇宙微波背景 大约在宇宙诞生 38 万年后，温度下降到足以让电子捕获原子核，形成稳定的中性氢原子——“复合时代”。这一刻，光子终于可以自由穿行，宇宙变得“透明”。本书花费大量篇幅，解析了这一刻遗留下的最古老信息载体——宇宙微波背景辐射（CMB）。通过解读WMAP和普朗克卫星的数据，我们看到了早期宇宙温度的微小波动（$Delta T/T approx 10^{-5}$），这些波动是后续所有结构的蓝图。 --- 第二部分：物质的涌现——星系与生命的熔炉（约 50000 字） 第五章：黑暗的统治者：暗物质的侧影 宇宙中我们熟悉的普通物质只占约 5%，剩余的绝大部分由“暗物质”和“暗能量”占据。本章聚焦于暗物质——这种不发光、不反射光，却通过引力塑造了星系形态的神秘物质。我们将回顾对魏因伯格的早期猜测，到现今对弱相互作用重粒子（WIMPs）和轴子的搜寻。本书强调了旋转曲线分析和引力透镜效应如何无可辩驳地证明了暗物质的真实存在。 第六章：引力的编织：从原初云气到星系团 在暗物质晕的引力牵引下，原始的气体云开始坍缩。本章细致描绘了第一代恒星（Population III Stars）的诞生——这些巨型、短暂、富含氢和氦的恒星，如何通过它们的超新星爆发，将宇宙中首次抛洒出更重的元素（碳、氧、铁），为生命奠基。随后，本书转入对星系形成、星系合并以及超大质量黑洞在星系中心扮演的“调节者”角色的探讨。 第七章：恒星的炼金术：生命的元素周期表 恒星是宇宙的“熔炉”。本章深入探讨了恒星内部的核聚变过程，从主序星的氢燃烧，到红巨星的氦闪，再到超新星爆发和中子星的合并。我们追溯了构成我们身体的每一个原子——碳、氧、硅、金——是如何在这些极端环境中被精确“打印”出来的。本书试图回答：如果没有这些剧烈的恒星死亡，生命将是何等贫瘠。 第八章：宜居带的漂流：行星的形成与生命的火花 在数百万个星系中，行星系统是常态而非例外。本章分析了原行星盘的吸积过程，以及系外行星的发现史。我们着重讨论了“宜居带”的局限性，并探讨了生命的诞生（生命起源，Abiogenesis）的化学基础。这一部分转向了生物物理学和化学演化的交叉领域，思考地球生命所依赖的液态水和碳基结构，是否具有普适性。 --- 第三部分：未知的边界——暗能量与宇宙的终局（约 60000 字） 第九章：加速的悖论：宇宙的奇特推手 1998年，观测结果显示宇宙膨胀正在加速，这一发现颠覆了数十年来认为引力会减缓膨胀的预期。本章的核心是对“暗能量”的深入解读。我们考察了它作为一种具有负压力的“真空能”的性质，并对比了“宇宙学常数”与“Quintessence（精质）”等不同模型对暗能量本质的解释。暗能量的密度几乎不变，意味着它将成为宇宙未来形态的主宰。 第十章：时空的几何学：弯曲与平坦的命运 宇宙的终极命运取决于其几何结构和物质-能量密度。本书详细分析了宇宙的曲率——是开放的（负曲率）、封闭的（正曲率）还是平坦的（零曲率）。目前的观测强烈指向一个平坦的宇宙，这意味着暗能量将持续推动膨胀，直到宇宙达到一个极端的未来。 第十一章：热寂的黄昏：熵增与最终的寂静 如果宇宙继续加速膨胀，最可能的结局是“热寂”（Heat Death）。本章以一种几乎是文学性的笔触描绘了这一漫长而冰冷的未来。首先，星系团之间的距离将远到彼此不可见；然后，恒星燃料耗尽，宇宙被白矮星、中子星和黑洞统治；接着，质子衰变理论（如果成立）将物质本身瓦解；最后，黑洞蒸发殆尽，宇宙将冷却到绝对零度，只剩下稀疏的、能量极其低的粒子，达到最大熵值——一个永恒的、冰冷的、毫无事件发生的寂静状态。 第十二章：替代的结局：大撕裂与回归？ 尽管热寂是最主流的预测，本书也审视了其他可能性。如果暗能量的强度随时间变化（“幻影能量”），宇宙可能遭遇“大撕裂”（Big Rip），届时膨胀的力量将撕裂星系、恒星、行星，直至原子本身。此外，我们还探讨了“大反弹”（Big Bounce）理论——宇宙可能在一个周期性收缩和膨胀的循环中存在，暗示着我们当前的宇宙可能只是一个更大循环的中间阶段。 尾声：人类的责任与微不足道的宏大 在本书的最后，作者将目光从遥远的未来拉回当下。面对如此浩瀚的尺度和不可避免的终结，人类的知识追求有何意义？尾声探讨了物理学对人类哲学和存在主义观点的冲击，强调了在已知和未知之间的探索本身，就是生命最深刻的体现。 --- 作者简介（略） 装帧设计： 采用深邃的午夜蓝与星云紫配色，封面选用高分辨率的哈勃/詹姆斯·韦伯望远镜拍摄的真实深空图像，辅以抽象的几何线条，暗示着理论物理的结构之美。内页采用高质量的哑光纸，确保天文图像的色彩还原度。 --- (注：此简介旨在全面涵盖现代宇宙学和天体物理学的核心议题，如大爆炸、暴胀、暗物质、暗能量、恒星演化及宇宙终极命运，同时避免提及微积分中的任何具体概念，如导数、积分、极限或微分方程等。叙述风格力求宏大、详实且富有文学色彩。)

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