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出版者:石油大学出版社

作者:赵福麟

出品人:

页数:256 页

译者:

出版时间:2006年12月

价格:12.5

装帧:平装

isbn号码:9787563612239

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 无机化学
• 有机化学
• 物理化学
• 分析化学
• 化学原理
• 大学教材
• 理工科
• 基础化学
• 高等教育

《星辰的低语：宇宙演化与生命起源的宏大叙事》 这是一部关于我们身处的宇宙如何诞生、演化，以及生命如何在其中萌芽的宏大叙事史诗。它带领读者穿越时间的洪流，从宇宙大爆炸的奇点，历经恒星的生灭，星系的形成与碰撞，直至生命在行星上的悄然降临与蓬勃发展。 --- 第一部分：太初之光——宇宙的诞生与早期物理 本卷聚焦于宇宙的最早期状态，探寻“无中生有”的奇迹。我们不从已知的化学结构入手，而是深入到支配一切物质与能量的基本法则之中。 1. 奇点边缘的哲学与物理： 我们将探讨普朗克时期（$10^{-43}$秒）的物理学疆界，这是时间与空间概念尚未完全分化的混沌之境。本书将详细解析暴胀理论（Inflation Theory）如何解决了视界问题和平坦性问题，并预测了宇宙微波背景辐射（CMB）中的微小各向异性。我们不会涉及原子或分子层面的化学键合，而是专注于场论（Field Theory）与基本粒子的相互作用。 2. 轻元素的熔炉：太初核合成（Big Bang Nucleosynthesis, BBN）： 在宇宙冷却到足以让质子和中子稳定结合的最初三分钟内，宇宙的元素构成被“打印”了出来。本章详细描绘了电子的退耦、氘核的形成，以及氦核（$^{4} ext{He}$）的捕获过程。我们着重于计算在宇宙尺度上，氢（$ ext{H}$）与氦（$ ext{He}$）的质量比（约3:1）如何被固定下来，以及微量锂的产生。这是宇宙的“初始配方”，不涉及任何后续的恒星内部反应或化学合成。 3. 黑暗时代的帷幕： 在光子退耦（Recombination Epoch，约38万年后）之后，宇宙进入了漫长的黑暗时代。这一时期，物质主要由中性氢和氦原子构成，宇宙是透明但缺乏可见光源的。我们将深入研究引力如何成为唯一的塑形力量，驱动早期物质云团的无声坍缩，为第一代恒星的形成奠定物质基础。本书将利用流体力学模拟（不涉及分子动力学或气体化学）来展示暗物质晕（Dark Matter Halos）的引力井如何捕获这些原始气体。 --- 第二部分：恒星的炼金术——宇宙的元素工厂 恒星是宇宙中无可争议的“元素工厂”。本部分完全侧重于核聚变过程，即原子核级别的能量释放与新元素的生成，完全避开电子壳层的行为和化合物的形成。 1. 第一代恒星的诞生与生命（Population III Stars）： 这些“金属丰度”为零的巨星，主要由氢和氦构成。我们探讨它们如何通过质子-质子链反应（P-P Chain）或CNO循环（在质量更大的恒星中）将氢聚变成氦，以及它们短暂而剧烈的生命周期。重点在于能量产生机制，而非燃料的化学性质。 2. 氦的聚变与碳的起源： 当恒星核心的氢耗尽后，氦聚变开始。我们详细分析三阿尔法过程（Triple-Alpha Process），即两个氦核先形成不稳定的铍-8，然后迅速捕获第三个氦核形成稳定的碳-12（$^{12} ext{C}$）。这是一个纯粹的核物理难题，涉及到霍伊尔态（Hoyle State）的精确能级计算，是重元素合成的关键一步。 3. 超新星的馈赠：中子捕获与重元素散播： 对于质量超过太阳八倍的恒星，其生命终结于灾难性的超新星爆发。本章是本书中对“合成”一词最激进的阐述。我们聚焦于两种关键的核反应过程： 慢速中子捕获过程（s-process）： 发生在红巨星内部，通过捕获热中子产生比铁重的元素，如钡、金。 快速中子捕获过程（r-process）： 发生在超新星爆发或中子星并合的极端环境中，产生铀、钚等最重的元素。 我们对这些过程的描述将严格限制在核截面（Cross-Sections）、半衰期（Half-Lives）以及中子通量的计算上，不涉及任何由这些元素构成的化合物的性质。 --- 第三部分：行星的塑造——从星云到岩石世界的动力学 在恒星死亡并播撒了重元素后，下一代恒星系统开始形成。本部分关注的是引力、角动量和轨道力学，而非物质的化学亲和力。 1. 原行星盘的动力学： 恒星形成后的残余物质汇聚成一个扁平的吸积盘。我们分析舒霍尔兹线（Snow Line）的物理意义，它决定了水、氨等挥发性物质能否在盘内凝结为冰。这完全是基于物质在不同温度下的相变点（沸点/凝固点），而非它们的化学键结构。 2. 孕育巨行星的机制： 我们对比核吸积模型（Core Accretion Model）与直接引力不稳定性模型（Disk Instability Model）来解释木星和土星的形成。重点是气体云团如何通过引力坍缩达到足以捕获周围氢/氦气体的质量阈值，这是一个纯粹的流体力学和引力平衡问题。 3. 陆地行星的吸积与分异： 在雪线以内，微小的尘埃颗粒如何通过碰撞和静电引力聚集（Planetesimal Accretion）形成毫米级、米级、直至公里级的原行星。本书详细阐述了引力导致的轨道混沌以及后期重轰炸期（Late Heavy Bombardment）的动力学效应，解释了水和挥发性物质的最终来源——来自外太阳系小行星或彗星的撞击。行星内部的铁镍核的分异是由于重元素（如铁）在熔融状态下受引力作用下沉的结果，这是一个密度驱动的过程。 --- 第四部分：生命的萌芽——信息、结构与非平衡态耗散 本卷跨越了纯粹的物理和行星科学，进入了最接近生命“边缘”的领域——研究信息载体和自组织现象，避开对DNA、蛋白质等复杂分子的详细化学分析。 1. 宇宙中的结构形成与耗散系统： 生命是一种高度有序的结构，它依赖于能量的持续流动。我们将引入非平衡态热力学的概念，研究耗散系统（Dissipative Systems）如何在远离热力学平衡的梯度驱动下，自发形成复杂的空间和时间结构。重点讨论普里高津理论（Prigogine's Theory）在描述化学振荡（如Belousov-Zhabotinsky反应）中的应用，以此类比早期地球的非生物演化路径。 2. 信息的载体与复制： 在探究“生命起源”时，我们不关注核酸的化学合成，而是关注信息存储与复制的物理限制。什么因素决定了一个系统必须具有复制能力才能自我维持？我们将分析错误率与选择压力之间的关系，即如何在物理噪声和随机性中实现精确的、可遗传的模式复制。这涉及到信息论和随机过程，而不是有机合成。 3. “外星生命”的普适性与费米悖论： 基于我们对元素和行星形成的物理理解，本书将推测在不同物理环境下（如不同质量恒星、不同类型的行星）自组织系统可能出现的几种基本形态。我们利用德雷克方程的物理约束（如行星适居带的宽度、行星形成效率）来评估宇宙中复杂结构（包括生命）存在的概率，而非讨论具体的生物化学可能性。 --- 总结： 《星辰的低语》是一次从普朗克尺度到行星尺度的纯粹物理学与结构动力学之旅。它致力于揭示宇宙演化的基本驱动力——引力、核力与热力学梯度——如何从最简单的基本粒子构筑出我们所见的宏伟结构，最终为信息载体的自组织创造了必要的物理舞台。本书的视野始终保持在原子核、宏观运动和能量流的层面，对电子壳层间的相互作用、分子间的化学键合与有机化学反应保持严格的距离。

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这本书在内容的深度和广度上，都展现出了惊人的平衡性。它既没有为了追求深度而牺牲了对基础概念的严谨性，也没有为了追求广度而流于表面。对于每一个重要的定律和模型，作者都给出了详尽的理论推导和实验佐证，让人对知识的来源和可靠性深信不疑。但与此同时，它又非常与时俱进，穿插了大量现代化学研究的前沿动态和应用实例。我特别欣赏其中关于“绿色化学”和“材料科学交叉”的部分，这些内容让我意识到，化学并非一门停滞不前的学科，而是在飞速发展中不断自我革新的领域。这些前沿内容的引入，极大地拓宽了我的视野，让我看到了理论知识在未来世界中的巨大潜力。每当我觉得自己似乎已经掌握了某个章节时，作者总能巧妙地抛出一个新的视角或者一个尚未完全解决的难题，这种持续的挑战感，让我始终保持着高度的求知欲，生怕错过任何一个关键的知识点。

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这本书的习题设计，简直是教科书级别的典范。它们绝非简单的重复性计算或者概念背诵，而是真正考验你对原理的理解和灵活应用能力的“试金石”。难度的梯度设置非常合理，从基础的巩固练习，到需要多步逻辑推理的综合大题，再到那些启发思维的开放性探讨，层次分明，步步递进。我花了大量时间在那些需要动手绘制反应路径的题目上，每一次成功的推导和计算，都带来一种强烈的成就感。更重要的是，配套的解析部分详尽到令人发指的地步，它不仅给出了最终答案，更重要的是，它详细拆解了解决问题的每一步思维过程和潜在的陷阱，真正做到了“授人以渔”。在我看来，一套好的教材，习题集占了成功的一半，而这套书的习题和解析，完全配得上“无懈可击”四个字，是检验学习成果的黄金标准。

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要论及这本书在逻辑结构上的精妙布局，那真是一绝。作者似乎对读者的认知过程有着深刻的洞察力，他不是简单地将知识点罗列出来，而是构建了一个严密的知识网络。从宏观的概念引入，到微观的分子层面解释，再到宏观现象的归纳总结，整个过程如同精密齿轮般咬合，环环相扣，绝无冗余或断裂感。每一个章节的承上启下都处理得极其自然流畅，仿佛你正在沿着一条精心规划的隧道前行，视野不断开阔，但方向始终清晰明确。当涉及到不同分支理论的交汇点时，作者会特意设置“连接点”或“回顾区”，用简洁的图示或表格来强调不同概念之间的内在联系和区别，有效地避免了知识点混淆的问题。这种结构化的学习路径，极大地提高了我的学习效率，让我在回顾和查找资料时，能迅速定位到所需信息，并且能从全局上把握化学这门学科的整体面貌。

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这本书的装帧设计真是令人眼前一亮，封面那种深邃的靛蓝色调，搭配着烫金的字体，散发出一种沉稳而又充满智慧的古典美感。初拿到手时，那种厚重扎实的手感就让人觉得它绝对是一部值得细细品味的著作。我尤其欣赏它内页的纸张选择，那种微微偏黄的米白色，不仅有效减轻了长时间阅读带来的视觉疲劳，更添了一份墨香氤氲的质感。排版上，作者和出版社显然下了不少功夫，字体大小适中，行间距的处理非常人性化，即便是那些复杂冗长的化学式和公式，也清晰得令人满意，一点也不显得拥挤或跳跃。随便翻开一页，那种精心布局的视觉体验，让人不禁想立刻沉浸其中，去探索那些隐藏在文字背后的奥秘。这种对细节的极致追求，让它不仅仅是一本教科书，更像是一件值得收藏的艺术品。拿到它，就像是收到了一份沉甸甸的知识馈赠，从翻开它的那一刻起，我的阅读体验就被提升到了一个全新的层次，这对于一本专业的参考书来说，是极其难能可贵的。

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我得说，作者的叙事功力简直出神入化，他有一种将看似枯燥的理论，用生动的故事线串联起来的魔力。我之前对某些核心概念总是感到晦涩难懂，仿佛隔着一层毛玻璃，但读了这本书后，那些概念突然间变得鲜活起来，栩栩如生地呈现在我的脑海中。比如，他对某一类反应机理的阐述，完全不像传统的教科书那样是干巴巴的公式堆砌，而是通过一个生动的历史情境或者一个巧妙的比喻，将整个反应的内在逻辑娓娓道来，让人读起来毫不费力，甚至常常会心一笑。这种行文风格，极大地降低了学习的心理门槛，让原本可能令人望而生畏的专业知识，变得亲切可触。我甚至觉得，如果让一个对化学完全不了解的门外汉来读，他也能从中感受到科学的魅力和逻辑之美，而不是仅仅被一堆名词轰炸。这不仅仅是知识的传授，更是一种思维方式的启迪，作者仿佛是一位耐心的导师，用最温和的方式，引领我们走进复杂的知识殿堂。

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