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出版者:人民卫生出版社

作者:

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2000-4

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787117035323

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• 学校
• 物理化学
• 热力学
• 量子化学
• 化学动力学
• 统计热力学
• 分子结构
• 光谱学
• 电化学
• 表面化学
• 溶液化学

宇宙的织锦：从微观粒子到宏大星系的探索 一部关于宇宙演化、物质本质与时空结构的前沿科普巨著 本书并非聚焦于实验室中的分子键合、热力学定律的量化分析，或化学反应的动力学路径。相反，我们邀请读者踏上一场跨越尺度、超越日常经验的宏大旅程，去理解宇宙如何从一个奇点膨胀，如何塑造出我们所见的星系、恒星乃至生命所需的复杂结构。 我们探讨的“物理”，是宇宙学、粒子物理学以及广义相对论所构筑的宏大框架；我们关注的“化学”，是宇宙化学（Astrochemistry）在星际尘埃云、原行星盘乃至彗星冰核中，原子和分子如何通过宇宙射线的激发、低温吸附与辐射诱导的转变，合成出有机前驱物乃至生命基石的过程。 --- 第一部分：时空的几何与宇宙的黎明 第1章：时间的箭与空间的弯曲 本章深入探讨爱因斯坦的广义相对论，它如何将物质与能量的分布，转化为时空的几何形态。我们将剖析黎曼几何的基本概念，理解引力并非一种“力”，而是时空曲率的体现。重点阐述著名的场方程，以及它如何预示了黑洞、引力波的必然存在。 挑战牛顿的绝对时空观： 详细解析光速不变原理对时间和空间测量的颠覆性影响。 引力透镜效应： 观察遥远星系光线是如何被前景星系团的巨大引力场扭曲和放大，成为我们探测暗物质存在的间接证据。 引力波的涟漪： 介绍LIGO/Virgo探测器如何捕捉到双中子星并合、黑洞合并所产生的时空结构震荡，这为我们提供了一种全新的、非电磁波的宇宙观测窗口。 第2章：宇宙的开端与加速膨胀 我们将重构标准宇宙学模型（ΛCDM）的基石——大爆炸理论。重点不再是原子尺度的能级跃迁，而是普朗克时期之后宇宙的暴胀阶段、夸克-胶子等离子体的形成、以及核合成（Nucleosynthesis）如何决定了早期宇宙中氢、氦、锂的丰度比例，这些比例的精确观测是验证早期物理学的关键。 暴胀理论的必要性： 阐释暴胀如何解决了视界问题和磁单极子问题，并播下了后来结构形成的微小密度涨落的种子。 宇宙微波背景辐射（CMB）： 分析CMB的各项异性图谱，特别是其偶极子、单极子和偶极子矩的物理意义，它们是早期宇宙物质分布的“快照”。 暗物质与暗能量的谜团： 深入探讨目前的证据链，例如星系旋转曲线、重子声学振荡（BAO）和超新星观测（Ia型），它们共同指向了宇宙70%以上的能量密度由未知的暗能量主导，以及25%的暗物质构成了星系的骨架。 --- 第二部分：高能物理与基本粒子 第3章：物质的终极基石与相互作用 本部分将我们带入比原子核更小的尺度，探索粒子物理学标准模型的精妙构建。我们不讨论化学键的形成，而是聚焦于构成物质的夸克和轻子，以及传递力的玻色子。 杨-米尔斯理论与规范场论： 解释强核力、弱核力和电磁力是如何通过特定对称性群（SU(3)×SU(2)×U(1)）来描述的。 希格斯机制的物理含义： 探讨自发对称性破缺如何赋予W和Z玻色子质量，以及标准模型中尚未被直接观测到的、可能存在于更高能级的新物理现象（如超对称理论的初步探讨）。 宇宙射线与极端天体： 分析来自深空的超高能宇宙射线，它们与地球大气层的相互作用，以及它们如何帮助我们理解那些在超新星爆发或活动星系核（AGN）喷流中产生的极端能量环境。 第4章：超越标准模型：弦论与多维空间猜想 我们将展望粒子物理学的边界，讨论现有理论在解释引力与量子力学统一，以及暗物质本质时的局限性。 量子引力的挑战： 阐述在尝试将引力量子化时遇到的发散问题，并介绍弦理论（String Theory）的基本概念，即基本单元是振动的“弦”，而非点状粒子。 卡鲁扎-克莱因理论的复兴： 探讨在弦论中，额外空间维度是如何被“紧致化”的，以及这些微小卷曲的维度可能如何影响我们观测到的低能物理常数。 --- 第三部分：宇宙化学与星际物质的合成 第5章：星际介质的低温反应器 本章的重点转向宇宙中广阔的、极其稀薄的气体和尘埃云——星际介质（ISM）。这里的温度低至几开尔文，压力极小，是检验无接触、低温下复杂分子形成的天然实验室。 低温表面化学（Surface Chemistry）： 分析冷中性星云（CNM）和分子云核心中，原子如何冻结在冰冷的尘埃颗粒表面，形成水冰、甲醇、二氧化碳等简单的无机和有机分子。重点关注扩散、量子隧穿效应在极低温反应中的重要性，这与高温下的热力学控制过程截然不同。 光解作用与电离： 阐述来自邻近恒星的紫外线辐射如何穿透星云外层，激发或打断分子键，导致自由基（Radicals）的产生，这些高活性物种是后续复杂分子合成的关键中间体。 宏观分子谱线： 介绍射电望远镜如何捕捉到这些星际分子发出的特征旋转和振动谱线，例如甲醛（H2CO）、氰化氢（HCN）等，这些数据直接揭示了分子云内部的成分和温度结构。 第6章：有机分子的前沿与生命起源的物质基础 我们追踪这些基础分子如何在原行星盘的冰粒上，通过多步反应，最终形成更复杂的有机物。 从简单到复杂： 详细描述在冰层上，如甘氨腈（Aminoacetonitrile）或乙二醇（Glycolaldehyde）这类被认为是生命必需氨基酸和糖类前驱体的分子的形成路径。 彗星与星际尘埃的分析： 结合对Murchison陨石的分析和“罗塞塔”任务对彗星“67P”的实地探测数据，讨论生命所需的复杂有机分子是如何通过彗星的撞击，被输送到早期地球表面的可能性。 宇宙的化学信息： 总结星际化学研究如何为我们提供了一个关于生命元素（C, H, O, N）在宇宙中循环和演化的整体视图，展示了物质的复杂性是如何在极其不利的环境中自然涌现的。 --- 结语：宏大视角的统一 本书的最终目标是建立一个跨尺度的视野：从支配时空结构的广义相对论，到构成物质的量子场论，再到在冰冷尘埃中默默酝酿有机物的星际化学。我们看到，支配宇宙演化的基本物理定律，也间接决定了最复杂的化学过程得以发生的可能性和条件。这是一部关于万物之源、时空之形、以及生命之种的探索之书。

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从语言风格上来说，这本书的作者拥有一种罕见的幽默感和人文关怀，这在严谨的科学著作中是极其难得的。他/她似乎并不把自己定位成一个冷冰冰的知识布道者，而更像是一位热衷于分享自己热爱领域的长者。在解释一些拗口的专业术语时，作者经常会穿插一些历史典故或者科学史上的轶闻趣事。比如，在讲到吉布斯自由能的起源时，书中描绘了当时科学家们围绕“热的本质”展开的激烈争论，使得冰冷的能量概念瞬间变得有血有肉，充满了戏剧性。这种叙事手法极大地缓解了阅读过程中的认知疲劳。我甚至发现，在一些最核心的公式推导旁，作者会用小号字体写下一些富有哲理性的评论，探讨这些发现对人类世界观的冲击。这种将科学发现置于宏大历史背景下的写法，让我不仅仅是在学习知识，更是在感受科学思想演进的伟大历程，心灵受到了极大的触动和鼓舞。

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坦率地说，这本书在处理实验数据分析和误差理论的部分，简直是神来之笔，这也是我最看重它的地方。在很多教材中，这部分内容往往是蜻蜓点水，一笔带过，导致我们这些动手能力强的人在实际操作中无所适从。然而，这本书用接近三分之一的篇幅，极其细致地剖析了如何从实验设计伊始就规避系统误差，以及如何使用最小二乘法等工具对随机误差进行严谨的量化处理。它不仅提供了公式，还附带了大量手算和使用常用统计软件（比如我用的是R语言）进行拟合分析的详细步骤截图和代码示例。我曾经花了两天时间处理一组看似混乱的电化学测量数据，束手无策。后来根据书中的指导，一步步进行残差分析和方差检验，最终不仅得到了一个可靠的结论，还清晰地理解了数据背后隐藏的物理意义。这种将理论推导与现代计算工具相结合的处理方式，无疑是当代科学研究的必备技能，这本书提前为我铺好了路。

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我最近在研究一个关于热力学第二定律在非平衡态系统中的应用课题，本来抱着试试看的心态翻开了这本书，结果大有茅塞顿开之感。这本书的叙事逻辑简直是鬼斧神工，它没有采用那种枯燥的、堆砌公式的传统写法，而是像一位经验丰富的大师在娓娓道来。作者似乎完全理解初学者在面对这些抽象概念时的困惑点，每引入一个新的理论模型，都会立刻给出几个贴近实际生活或工程应用的生动案例进行佐证。比如它解释熵增原理时，没有直接抛出那个晦涩的数学表达式，而是通过描述一个正在冷却的咖啡杯，以及房间内香水弥漫的过程，让读者在直观的感受中把握住核心精髓。这种“润物细无声”的教学方式，极大地降低了理解门槛，使得原本令人生畏的理论变得触手可及。我发现，很多其他教材中需要反复阅读才能勉强理解的段落，在这本书里只需要一遍就能建立起完整的知识框架。这种将高深理论与日常经验完美融合的能力，实在令人佩服得五体投地。

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这本书的装帧设计简直是艺术品，那种沉甸甸的质感，拿到手里就有一种对知识的敬畏感。封面是深邃的藏青色，烫金的书名在灯光下泛着低调而奢华的光芒，让人忍不住想立刻翻开它。内页的纸张选择也极其考究，光滑细腻，即使用墨水笔书写也不会洇墨，阅读体验简直是享受。当然，光有外表还不够，这本书的排版布局简直是教科书级别的典范。字体大小适中，行距疏密有致，关键是那些复杂的化学结构图和数学公式，都被清晰、准确地置于最有利于理解的位置。尤其是那些三维分子结构图，立体感十足，即使用眼睛去看，仿佛都能感受到原子间的空间关系。这不仅仅是一本工具书，更像是一件精心雕琢的工艺品，让人爱不释手，每次翻阅都像是在进行一场视觉和触觉的盛宴。对于那些注重阅读仪式感和书籍收藏价值的书友来说，光是把它摆在书架上，都能为整个空间提升一个档次。我甚至买了一副专门的阅读灯来配合它，生怕任何一点光线上的不足会辜负了它如此精美的制作工艺。

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这本书的章节组织架构，简直是为自学人士量身定做的终极指南。我是一个工作之余挤时间学习的业余爱好者，时间碎片化是最大的敌人。这本书的特点在于，它的每一小节内容都独立成篇，结构完整，知识点闭环做得非常好。这意味着，即使我今天只能抽出半小时阅读，也能确保这半小时内所学的内容是一个完整的知识单元，不会因为中断而导致后续学习的困难。更妙的是，它在每章末尾设置的“挑战性思考题”，设计得极其巧妙。这些题目并非简单的公式套用，而是需要综合运用本章和前几章知识点进行推理和分析的开放性问题。它们仿佛一个个思维的陷阱，逼着你去深入挖掘每一个概念背后的深层含义，而不是满足于表面的理解。我发现，每当我能独立解答这些思考题时，我对整个学科的掌握程度就又提升了一个台阶。这套自洽的内部学习系统，让我感觉自己像是在跟随一位耐心的私人导师在系统地进步，而不是在茫茫书海中独自摸索。

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