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出版者:人民卫生出版社

作者:徐大椿

出品人:

页数:284 pages

译者:

出版时间:2007-7-1

价格:19.00元

装帧:平装

isbn号码:9787117086738

丛书系列:中医临床必读丛书

图书标签:

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《浩瀚星河：宇宙学前沿探索》 导言： 人类对宇宙的求索从未停歇，从古老星图的绘制到今日探测器深入太阳系边缘，我们对浩瀚星辰的理解如同涓涓细流汇聚成河。本书并非专注于传统天文观测的数据罗列，而是旨在为读者构建一个理解当代宇宙学核心议题与前沿理论的框架。《浩瀚星河》深入浅出地剖析了我们如何从基础物理学原理出发，构建起描述宇宙起源、演化和终极命运的模型，带领读者穿越时空的褶皱，直面那些最激动人心也最具挑战性的科学前沿。 第一部分：宇宙的黎明——从奇点到暴胀 本部分将详细探讨当前宇宙学最核心的起点问题：宇宙是如何开始的？ 第一章：引力的极限与时空的本质 我们将首先回顾爱因斯坦广义相对论的基石。这不是枯燥的数学推导，而是对时空几何概念的直观阐释。我们探讨黑洞视界内部的奇点问题，并引入量子引力学的初步概念，探讨在普朗克尺度下，时空结构可能发生的根本性变化。我们着重讨论了“时间”在极端引力场中的相对性，并介绍霍金辐射理论如何将热力学与广义相对相对论联系起来。 第二章：大爆炸模型的标准图景 介绍标准宇宙学模型（ΛCDM）的成功之处，特别是它对宇宙微波背景辐射（CMB）的成功预测。我们详细分析CMB的各项参数，如偶极子、单极子和偶极子后的温度波动，并解释这些波动如何成为早期宇宙物质分布的“种子”。章节重点在于对宇宙膨胀历史的梳理，包括辐射主导期、物质主导期的过渡点，以及元素核合成（BBN）的关键温度窗口。 第三章：暴胀理论的必要性与机制 标准大爆炸模型在解释宇宙的均匀性、平坦性以及磁单极子问题时遭遇的困难，是引出暴胀理论的直接动因。本章详尽阐述暴胀的物理机制，通常涉及一个被称为“Inflaton”的标量场。我们将深入探讨“第二次暴胀”的概念，以及暴胀如何将微小的量子涨落放大，最终成为我们今天所观测到的宇宙大尺度结构的原型。此外，我们还会讨论不同暴胀模型（如混沌暴胀、再加热过程）的物理差异及其可观测效应，比如对原初引力波背景（B模）的预测。 第二部分：深空之谜——暗物质与暗能量的现身 宇宙的绝大部分——约95%——由我们尚未直接探测到的成分构成。本部分聚焦于这些神秘的“暗”实体。 第四章：物质世界的缺失——暗物质的证据链 本章系统梳理了支持暗物质存在的关键观测证据。从20世纪30年代福里茨·兹威基对后发座星系团的观测，到维拉·鲁宾对星系旋转曲线的精确测量，再到引力透镜效应（弱透镜和强透镜）的现代应用，我们构建起一个无可辩驳的“缺席的质量”证据链。随后，我们深入探讨候选暗物质粒子：冷暗物质（CDM）的主流模型如WIMPs（弱相互作用重粒子）和轴子。本章也批判性地分析了替代模型，如修正牛顿动力学（MOND），并解释为何ΛCDM模型在多数尺度上依然占据主导地位。 第五章：宇宙的加速膨胀与暗能量的本质 1998年对Ia型超新星观测的突破性发现，揭示了宇宙正在加速膨胀的事实。本章详细解读超新星作为“标准烛光”的校准过程，以及如何由此推导出暗能量的存在。我们主要探讨当前描述暗能量的最简单模型——宇宙学常数（Λ），并解释其与量子场论中真空能的巨大差异（真空灾难）。此外，我们还将介绍更具动态性的暗能量候选者，如标量-张量理论（如Quintessence）和早期宇宙的相互作用模型。 第六章：结构形成与宇宙网的演化 暗物质和暗能量如何共同塑造了我们今天看到的宇宙结构？本章结合数值模拟（如Millennium Simulation）和理论模型，展示了从早期微小扰动到星系团、星系和宇宙网的形成过程。我们讨论了暗物质晕的层次性组装过程，以及恒星和星系如何从这些晕中“沉降”下来。同时，本章也涉及到对“霍金斯误差”的讨论，即模型预测的最近邻星系数量与实际观测之间的微小偏差，这为未来更精确的暗物质和暗能量性质测量提供了方向。 第三部分：前沿挑战与未来展望 宇宙学正处于一个数据爆发的时代，新的观测手段正以前所未有的精度检验现有理论。 第七章：引力波天文学的革命 引力波不再是理论预测，而是被LIGO/Virgo探测到的现实。本章着重分析了引力波信号的物理意义。我们讨论了双黑洞并合、双中子星并合（及其电磁对应体Kilonovae）如何为宇宙学提供全新的测量工具，特别是对哈勃常数的新独立测量方法（“标准汽笛”）。此外，我们探讨未来第三代引力波探测器（如LISA）对早期宇宙物理（如原初黑洞或弦理论残余物）的潜力。 第八章：多重宇宙的理论景观 暴胀理论、弦理论和量子场论的某些结果，都自然地导向了多重宇宙（Multiverse）的概念。本章系统梳理了不同层次的多重宇宙分类：从永恒暴胀导致的“泡泡宇宙”，到弦理论景观中的“真空族”，以及量子力学的“多世界诠释”。我们探讨了检验多重宇宙的理论难度，以及寻找“宇宙碰撞”等间接证据的可能路径，强调这种前沿探索的哲学和物理意义。 第九章：检验与超越ΛCDM 当前的宇宙学模型虽然取得了巨大成功，但仍存在未解难题（如哈勃张力H0 Tension）。本章将聚焦于近期观测中出现的关键性不一致，例如CMB测量的哈勃常数$H_0$（来自普朗克）与局部宇宙测量（来自SH0ES项目）之间的显著差异。我们讨论了解决这一张力所需的理论修正，包括早期宇宙的“暗辐射”或晚期宇宙的动态暗能量变化。最后，本书展望了下一代大型巡天项目（如Euclid、SKA），它们将如何绘制更精细的宇宙网图谱，并最终可能迫使我们超越现有的标准模型。 结语： 《浩瀚星河》力求展现的，是科学探索的动态过程：从坚实的基础理论出发，经过严谨的观测检验，最终抵达知识的边界，提出更深层次的疑问。宇宙的宏伟不在于我们已经知道了多少，而在于我们不断发现自身的无知，并以此为燃料，继续追问“我们从何而来，我们将去向何方”的终极命题。

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窃以为此书与《伤寒论类方》并为徐氏晚年厚积薄发、传世精湛之作，诚当细读。此书立意平实，是为医病双方树立“轨范”，令医家自审，病家自爱。徐氏功力在于字里行间，善读书人自然会心。日人丹波元坚推崇《伤寒论类方》，而认此书为次乘，殊为短见，想来并未细读原书；至于章太炎评价徐氏留意杂病，于伤寒并无深造，则论定更属草率，大概太炎先生只略读过此书，而未留意《伤寒论类方》吧。

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