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出版者:陕西人民教育出版社

作者:崔凤林

出品人:

页数:288 页

译者:

出版时间:2005-3

价格:10.80元

装帧:平装

isbn号码:9787541979347

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探索未知的宇宙：一本关于天体物理学的深度导览 书名：星辰的低语：宇宙演化与基本粒子 导读： 本书并非旨在梳理中学阶段的力学、电磁学或热学定律，而是将读者的视野推向宏大无垠的宇宙尺度，以及构成万物最基本粒子的微观世界。我们相信，对自然规律的终极探索，存在于对星体诞生、死亡的追溯，以及对时空本质的深刻理解之中。 本书共分为五个主要部分，层层递进，带领读者从可观测的宇宙图景，逐步深入到理论物理学的核心前沿。 --- 第一部分：宇宙的诞生与尺度（The Genesis and Scale of the Cosmos） 引言：打破日常经验的束缚 现代天体物理学，如同我们对物理学理解的最高殿堂，其核心任务之一就是回答“我们从何而来？”和“宇宙的边界在哪里？”这一古老命题。本部分将彻底颠覆读者对于时间和空间感知的常规认识。 1.1 大爆炸的余晖：宇宙微波背景辐射（CMB）的密码 我们将详细剖析宇宙微波背景辐射（Cosmic Microwave Background Radiation）的物理起源。这不是简单的热辐射，而是宇宙“创世纪”约38万年后，光子得以自由穿梭时留下的“胎记”。我们将探讨CMB的各项异性（Anisotropies），及其如何为我们提供了关于早期宇宙物质密度涨落、曲率以及哈勃常数的最精确测量数据。特别是对普朗克卫星（Planck Satellite）数据的解读，展示了如何通过测量这些微小的温度波动，来推导出宇宙的年龄（约138亿年）和几何形状（近似平坦）。 1.2 膨胀的宇宙与哈勃定律的深层含义 我们不再满足于简单描述星系正在远离的事实。本章将深入探讨度规膨胀（Metric Expansion of Space）的机制，区分光速运动与空间自身的伸展。通过对红移（Redshift）的精确测量，我们重建了哈勃常数的演化历史，并解释了为什么速度不能超过光速，但星系之间的距离却可以以超光速分离。 1.3 暗物质的证据链：引力不平衡的幽灵 暗物质占据了宇宙物质总量的绝大部分，但它不发光、不吸收光，仅通过引力效应显现。本章将系统梳理支持暗物质存在的关键证据：星系旋转曲线的平坦化、星系团的维里里定理（Virial Theorem）分析、引力透镜效应（Gravitational Lensing）的畸变测量，以及子弹星系团（Bullet Cluster）的直接分离证据。我们将讨论当前主流的候选粒子模型，如WIMPs（弱相互作用重粒子）和轴子（Axions）的实验搜索进展。 --- 第二部分：恒星的生命周期与核合成（Stellar Evolution and Nucleosynthesis） 2.1 恒星的诞生：从分子云到主序星 恒星的生命始于巨大的、低温的分子云的引力坍缩。我们将详细计算玻尔兹曼数和琼斯-亨利（Jeans Instability）判据，以确定坍缩的临界质量。重点讲解了原恒星阶段的能量来源（引力收缩）与主序星阶段的能量转换（核聚变）。 2.2 恒星的核心：核聚变的精妙平衡 本节将聚焦于恒星内部的能源机制。对于太阳质量以下的恒星，将详述质子-质子链（Proton-Proton Chain）；对于大质量恒星，则深入解析碳氮氧循环（CNO Cycle）。我们将探讨简并态物理学（Degenerate Matter）在红巨星分支（RGB）和渐近巨星分支（AGB）中的作用，以及氦闪（Helium Flash）的物理机制。 2.3 恒星的终结：超新星爆发与元素起源 恒星的死亡是宇宙元素工厂的运作方式。我们将区分Ia型和II型超新星的物理机制。特别是对II型超星的内部结构进行剖析，包括硅壳层的燃烧、铁核的形成，以及引力坍缩引发的快速中微子逃逸过程，这是制造比铁重的元素（如金、铀）的关键步骤——快中子俘获过程（r-process）。 --- 第三部分：致密天体与时空几何（Compact Objects and Spacetime Geometry） 3.1 白矮星与中子星：简并压的极限 本章探索引力如何对抗量子力学的基本支撑。我们将推导钱德拉塞卡极限（Chandrasekhar Limit）的严格表达式，解释为什么白矮星无法支撑超过1.44倍太阳质量的物质。随后，我们将进入中子星的奇特领域，讨论夸克物质的可能形态，以及巴里恩平均场理论（Brueckner-Hartree-Fock Theory）如何描述这种极端致密的状态。 3.2 黑洞的几何学：爱因斯坦场方程的解 黑洞不再是理论上的抽象概念，而是时空弯曲的极端体现。本书将从爱因斯坦场方程（Einstein Field Equations）出发，推导史瓦西解（Schwarzschild Solution）和克尔解（Kerr Solution）。读者将学习如何理解事件视界（Event Horizon）的物理意义、潮汐力的计算，以及克尔黑洞内部的“奇点”结构（如环形奇点和封闭类时曲线）。 3.3 引力波天文学：时空的涟漪 LIGO/Virgo探测器观测到的引力波是验证广义相对论的最新成就。我们将解释双黑洞并合（Binary Black Hole Merger）过程中产生的“啁啾信号”（Chirp Signal）的物理模型，包括旋进（Inspiral）、并合（Merger）和铃振（Ringdown）三个阶段的应力-应变波形。 --- 第四部分：广义相对论与量子场论的交汇（Relativity, Quantum Fields, and Unification） 4.1 弯曲时空中的运动：测地线方程 本节回归到广义相对论的运动学基础。我们将推导测地线方程（Geodesic Equation），理解物质如何在弯曲时空中遵循“最短路径”运动。这将应用于解释水星近日点进动等经典实验的精确修正。 4.2 霍金辐射：信息悖论的萌芽 这是一个连接宏观引力与微观量子的桥梁。我们将通过对事件视界附近量子真空涨落的分析，解释霍金辐射（Hawking Radiation）的半经典推导过程，以及黑洞的蒸发现象。同时，将严肃探讨黑洞信息悖论（Information Paradox）对物理学基本原则的挑战。 4.3 宇宙学常数与暴胀模型 我们将探讨爱因斯坦引入的宇宙学常数（Λ）在现代宇宙学中的复兴，并将其与暗能量的性质联系起来。暴胀模型（Inflationary Theory）被用来解决暴胀前宇宙学的地平线问题和磁单极子问题，本章将对其势能函数和膨胀机制进行深入的数学建模。 --- 第五部分：前沿探索与终极理论的展望（Frontiers and Final Theories） 5.1 粒子物理的“标准模型”及其局限 简要回顾粒子物理学的标准模型（Standard Model），重点放在夸克、轻子、规范玻色子以及希格斯机制（Higgs Mechanism）上，解释质量的起源。同时，明确指出标准模型无法解释暗物质、暗能量以及引力量子化的问题。 5.2 量子引力的尝试：弦理论与圈量子引力 本书的收官部分将目光投向理论物理学的最前沿。我们将概述超弦理论（Superstring Theory）的基本概念，包括额外维度（Extra Dimensions）和M理论。同时，对比圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）在时空背景独立性上的不同哲学立场，探讨它们如何尝试在普朗克尺度上调和广义相对论与量子力学。 结语：未竟的探索 本书旨在展示物理学是如何从对日常现象的描述，进化到对宇宙终极本质的探究。我们所揭示的，只是人类智力所能触及的冰山一角，真正的奥秘，仍隐藏在尚未被观测到的时空深处。

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总而言之，这本书给我带来的不仅仅是物理知识的提升，更是一种学习方法上的革新。它让我从被动的接受者转变为主动的探索者，从“死记硬背”转变为“理解应用”。在高考复习的紧张阶段，《高三物理》这本书就像一盏明灯，照亮了我前进的道路，让我对物理学习充满了信心和乐趣。

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这本书的编排方式非常有意思，它不是简单地按照章节顺序来展开，而是将一些关键的物理概念和模型作为核心，然后围绕这些核心去讲解相关的知识点和解题技巧。这种“模型驱动”的学习方式，对于我这样常常觉得知识点之间缺乏联系的学生来说，简直是救星。我之前学习物理，总是感觉像是在碎片化地记忆，学完一个章节就忘了上一个，而《高三物理》这本书，通过建立清晰的模型，把那些分散的知识点串联了起来，让我看到物理知识的内在逻辑和统一性。

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这本书在讲解一些抽象的物理概念时，用了大量生动的比喻和形象的图示，这对于我理解一些不容易把握的原理非常有帮助。比如，在讲解电磁感应的时候，作者用了“磁铁在导线里‘游动’”这样的比喻，一下子就把那种动态的相互作用描绘出来了，让我瞬间对磁场变化如何产生电流有了直观的感受。还有那些精心绘制的插图，每一个都恰到好处地展示了物理过程的关键点，让原本抽象的公式和理论变得触手可及，不再是冰冷的符号，而是鲜活的物理现象。

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我特别喜欢这本书的“例题解析”部分，它的例子选择得非常贴切，而且解析过程极其详尽，不仅仅是给出答案，更是深入剖析了题目的考点、解题思路以及可能遇到的陷阱。每一次阅读例题解析，都感觉像是在与一位经验丰富、循循善诱的老师对话，他能洞察我可能存在的思维盲区，并提前给出指导。更重要的是，它不仅仅提供一种解法，还会探讨其他可能的解题思路，拓宽了我的视野，让我学会从多个角度去分析和解决问题，这在面对高考这种综合性很强的考试时尤为重要。

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在复习过程中，我常常会遇到一些“疑难杂症”，一些概念总是理解不透，一些题目总是在某个环节卡壳。这时候，《高三物理》这本书就成了我的“万能手册”。它不仅仅提供答案，更重要的是，它能深入浅出地分析问题的根源，给出多角度的解答思路，甚至是一些“灵魂拷问”，促使我去思考为什么会出错，从而找到解决问题的根本方法。这种“诊断式”的辅导，让我感觉是在一位全程陪伴我的名师身边学习。

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我特别欣赏这本书在习题设计上的梯度感。它从最基础的概念巩固题开始，逐步过渡到综合性更强的应用题和创新题。这种循序渐进的训练模式，让我在巩固基础的同时，也能够不断挑战自己，逐步提升解题能力。而且，它的习题覆盖面非常广，几乎涵盖了高中物理教学大纲中的所有重点和难点，并且很多习题都源自近几年的高考真题，非常有针对性。

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这本书不仅仅停留在对知识点的讲解，更让我印象深刻的是它对思维方法的培养。在很多章节的最后，都会有“思想方法训练”或者“解题策略”之类的板块，这些板块的内容往往是一些高度概括性的指导，比如如何审题、如何分析物理过程、如何选择合适的物理定律等等。这些内容虽然篇幅不长，但却直击核心，让我认识到解题的关键不仅仅在于会套公式，更在于拥有正确的思考方式和分析能力，这种能力一旦掌握，就能触类旁通，应对各种未知的题目。

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这本书还有一个非常人性化的设计，就是它在讲解完一个知识点或模型后，会引导读者进行小结和回顾。这种“主动学习”的方式，让我能够及时巩固所学，加深记忆，并且还能发现自己理解上的薄弱环节。通过主动回顾，我能够将学到的知识内化，而不是被动地接收信息，这对于形成扎实的物理功底至关重要。

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我不得不提的是，这本书在强调理论学习的同时，也非常注重实验的联系。在讲解很多物理定律时，它都会穿插相关的经典实验，并对实验的原理、步骤、现象和结论进行详细的阐述。这让我明白了物理不仅仅是“纸上谈兵”，更是来源于实践和实验的科学。通过了解实验，我能更深刻地理解物理定律是如何被发现和验证的，也对物理学充满了敬畏之情。

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这本书，我必须得说，它真的让我对高三物理这个阶段的复习有了全新的认识。在拿到这本书之前，我一直觉得物理就是一套一套的公式和解不完的题目，充满了枯燥的计算和令人头疼的推导。但《高三物理》这本书，从封面设计到内容编排，都散发着一种“有料”的气息，让我一开始就充满了期待。我记得当时在书店里翻开第一页，就被那种清晰明了的排版和简洁的文字所吸引。它不像某些参考书那样堆砌大量晦涩难懂的理论，而是循序渐进地引导读者进入物理的世界。

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