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出版者:化学工业出版社

作者:白新德 编

出品人:

页数:545

译者:

出版时间:2007-9

价格:84.00元

装帧:

isbn号码:9787502596620

丛书系列:

图书标签:

• 核化学
• 放射化学
• 材料化学
• 核材料
• 放射性
• 化学
• 无机化学
• 核能
• 同位素
• 元素化学

《宇宙的织锦：从夸克到星系演化的宏大叙事》 一部跨越时间与尺度的宇宙学通史，深入探索物质、能量与时空如何共同编织出现今我们所见的浩瀚宇宙。 本书导语： 我们身处一个由不可思议的规律所支配的宏大结构之中。从微观粒子碰撞产生的能量，到跨越亿万光年的星系团的引力交织，宇宙始终以其精确而又充满偶然性的方式演化着。本书并非仅仅记录已知的物理定律，而是尝试构建一条叙事线索，将宇宙诞生之初的量子涨落，与如今星辰的诞生、生命的出现，乃至暗能量对未来命运的最终裁决，清晰而又引人入胜地串联起来。我们将穿越时间隧道，探访那些决定了宇宙形态的关键转折点，揭示隐藏在物理学方程背后的宇宙哲学。 --- 第一部分：起源的微光——从奇点到基本粒子（约300字） 本书的旅程始于宇宙的“原点”。我们首先会详细探讨暴胀理论（Inflation Theory），阐释宇宙在诞生后极短时间内如何经历了指数级的膨胀，从而解决了视界问题和磁单极子问题，并为我们今天观测到的均匀背景辐射奠定了基础。 随后，我们将潜入极高能量密度下的基本粒子世界。这不是对标准模型的枯燥罗列，而是对夸克、轻子和规范玻色子的动态描绘。重点分析在夸克时代，物质和反物质之间的微小不对称（重子生成）如何最终决定了我们宇宙中物质的主导地位。我们深入探讨手征对称性的破缺，以及强相互作用的渐近自由特性，这些机制如何塑造了早期宇宙中质子和中子的形成。这一部分会强调早期宇宙的“热力学契约”，即能量如何转化为物质，并开始遵守热力学第二定律的约束。 --- 第二部分：结构的诞生——原子、黑暗与早期宇宙的等离子体（约400字） 在宇宙冷却到足以允许稳定结构形成的阶段，一系列至关重要的事件接连发生。 核合成时代（Nucleosynthesis）： 我们将细致剖析太初核合成的精确窗口。分析为什么宇宙中氢与氦的比例（约3:1）是宇宙学模型不可动摇的证据。探讨在短短几分钟内，质子和中子如何结合形成氘、氦-3、氦-4，以及极少量的锂。这部分会结合中微子物理学的最新发现，解释为什么核合成的“限制”如此严格，任何微小的变化都将导致我们所知的元素周期表不复存在。 复合与退耦（Recombination and Decoupling）： 紧接着，我们将描绘宇宙从不透明的等离子体“雾气”中解放出来的那一刻——复合时期。当温度降至约3000开尔文时，电子和原子核结合形成中性原子。这一事件使得光子得以自由传播，留下了我们今天通过宇宙微波背景辐射（CMB）所能观测到的最古老的快照。我们将详尽分析CMB图谱中的各向异性（Anisotropies），如何将早期宇宙中微小的密度涨落，映射到宇宙大尺度结构形成的种子。 暗物质的足迹： 在这一阶段，暗物质的作用从理论假设转变为结构形成的驱动力。本书将详细阐述冷暗物质（CDM）模型如何解释了CMB的功率谱，以及它如何通过引力势阱加速了早期原子团的汇聚，成为星系形成的“骨架”。 --- 第三部分：恒星的熔炉与元素的炼金术（约450字） 随着引力不断将早期气体云拉拢，第一代恒星（Population III stars）点燃了宇宙的“灯火”。 恒星的生命周期与核聚变： 我们将深入探讨恒星内部的物理过程，从主序星内部利用质子-质子链或CNO循环将氢转化为氦的能量来源，到巨星阶段对氦的燃烧。本书着重分析元素合成的周期性： 1. 氦聚变与碳氧生成： 介绍三阿尔法过程。 2. 重元素的主力军——红巨星和超新星： 重点阐述S-过程（慢中子捕获）在红巨星内部如何缓慢地构建出比铁重的元素（如钡、金）。 3. 铁的尽头与R-过程： 深入分析超新星爆发和中子星并合在瞬间产生巨大中子流的极端环境中，如何通过R-过程（快中子捕获）铸造出地球上最重的元素，如铀和钍。 星系的演化与反馈： 恒星不仅是元素的生产者，也是星系形态的塑造者。我们将考察恒星形成率、黑洞吸积、以及恒星风和超新星爆发（Feedback Mechanisms）如何调节星系内部的气体流动，防止星系“过早熄灭”。通过对哈勃序列的演变研究，我们揭示了椭圆星系与旋涡星系的形成路径差异，以及星系团并合对整体宇宙结构的影响。 --- 第四部分：时空的前沿与终极命运（约350字） 宇宙的故事并未结束，它的未来依然被最神秘的能量形式所主宰。 广义相对论的宏观体现： 本部分将超越恒星和星系尺度，讨论时空的几何学。我们将重新审视爱因斯坦场方程在宇宙学中的应用，特别是弗里德曼方程如何描述宇宙的膨胀率。着重分析引力透镜效应，作为我们间接“称量”宇宙物质总量的关键工具。 暗能量的谜团与宇宙的加速膨胀： 近二十年的观测数据明确指出，宇宙的膨胀正在加速。我们将详细对比宇宙学常数（Lambda）模型与更前沿的Quintessence（第五种力）理论，试图理解这种驱动加速膨胀的“暗能量”的本质。它代表着真空的能量，还是某种动态的标量场？ 宇宙的远景： 最后，本书将展望宇宙的最终命运。基于当前的暗能量密度，我们将对比“大冻结”（Big Freeze/Heat Death，熵增的终极胜利）的可能性，以及如果暗能量性质发生变化，可能出现的“大撕裂”（Big Rip）场景。我们将以一种既敬畏又审慎的态度，结束这场跨越138亿年的宏大探索，强调人类在理解这一宏大结构中所扮演的独特角色。 --- 读者对象： 物理学爱好者、天文观测者、对宇宙学和基础科学有浓厚兴趣的非专业读者。 本书特色： 运用清晰的物理图景和连贯的历史叙事，避免冗余的数学推导，将粒子物理、核物理、恒星演化和宇宙学完美融合，构建一个完整的“从无到有，从简到繁”的宇宙演化蓝图。

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这本书在深入探讨材料的物理化学性质方面，展现出了极高的水准。我特别关注了关于材料稳定性和相变那一块的内容。作者并未停留在简单的相图描述，而是结合了高压、高温等极端条件下的反应动力学进行了详细分析。比如，在讨论某些高价态金属氧化物的热稳定性时，书中引入了密度泛函理论（DFT）的计算结果来解释键能和晶格缺陷对材料整体性能的影响，这种跨学科的整合非常令人印象。清晰地看到，作者试图将微观的量子力学行为与宏观的材料性能联系起来，这对于理解材料的长期服役可靠性至关重要。唯一美中不足的是，某些涉及先进光谱分析技术（如XPS或TEM）来表征这些材料的章节，图示略显陈旧，如果能配上一些近期的、高分辨率的实测图谱作为佐证，那将更有说服力。总体来说，它为理解材料在极端环境下的行为提供了一套非常扎实的理论框架。

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这本书在处理不同类型化合物的合成方法论时，展现出了相当的广度和细致性。它不仅仅罗列了已知的合成路线，更重要的是，它探讨了不同合成路径背后的化学原理差异。例如，对于固相反应和溶剂热合成这两种截然不同的方法，作者不仅对比了反应温度和压力，还详细分析了起始原料的纯度、晶界能的控制对最终产品形貌的影响。这种对“为什么”的深入挖掘，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面，是这本书的亮点。我尤其欣赏其中关于纯化技术的部分，它非常务实地指出了在工业级生产中，痕量杂质对最终产品性能可能造成的巨大偏差，并提供了多种分离和提纯的优化策略。虽然关于大规模工业化生产的成本效益分析略显不足，但就化学合成的角度而言，它提供了一套全面的、可供参考的实验设计思路，避免了许多新手容易陷入的弯路。

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阅读体验上，我不得不说，作者的叙事风格非常“硬核”，充满了精确的化学语言和严谨的数学推导。对于那些习惯了轻松科普读物的读者来说，这可能需要一点时间来适应。书中大量使用了复杂的化学方程式和晶体结构图，几乎没有使用比喻或者类比来简化抽象概念，这一点非常符合高阶专业教材的定位。举个例子，讲解铀的氧化还原特性时，作者直接引用了最新的热力学数据和电化学势计算，中间过程一气呵成，对于已经掌握基础无机化学的读者来说，这无疑是深入理解其反应机理的捷径。但对于那些希望通过这本书了解该领域“历史故事”或者“应用场景”的非专业人士，可能会感到有些枯燥。我个人认为，这本书更像是给研究生或资深研究人员准备的案头工具书，它要求读者具备较高的化学背景知识，否则，光是理解术语和符号就可能耗费大量精力。它的价值在于其深度和精确性，而不是广度和易读性。

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对于任何想要进入相关领域进行原创性研究的人来说，这本书的价值在于它对前沿课题的定位和挑战的梳理。在最后几章，作者对未来研究方向的预测相当具有前瞻性。他清晰地指出了当前研究热点中的几个主要瓶颈，比如如何实现更高效率的同位素分离而又不产生过多环境负担，以及如何设计出具有自修复能力的先进功能材料。这些讨论并非空泛的展望，而是建立在对现有技术局限性的深刻理解之上。书中甚至提出了几个尚未完全解决的科学问题，并暗示了可能的突破口，这对于激发年轻研究者的灵感非常有帮助。可以说，它不仅是一本教科书，更像是一份高质量的研究规划蓝图。如果你在寻找一个可以让你跳出已知框架、思考下一代技术发展的参考点，这本书提供的思考深度是其他普通教材难以企及的。

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这本书的封面设计着实引人注目，那种深沉的靛蓝色调，配上烫金的字体，立刻就给人一种庄重、专业的印象。我拿到手的时候，首先翻阅的就是目录。坦白讲，目录编排得相当有逻辑性，从宏观的理论基础到微观的原子结构，再到实际应用中的挑战，层层递进，看得出作者在知识体系构建上下了很大功夫。比如，关于同位素分离技术那几个章节的标题，就精准地概括了该领域的核心难点，而不是用那种过于笼统的词汇搪塞过去。不过，我注意到关于某些新兴分离方法，比如基于分子筛或新型膜技术的介绍似乎略显单薄，可能受限于成书年代或者作者的侧重点。整体来说，排版清晰，注释详实，对于初学者来说，这是一个非常好的入门向导，它提供的知识框架足以让人对整个领域有一个清晰的认知地图。我特别喜欢它在关键概念后标注的参考文献列表，那些引用的原始文献大多是该领域的经典之作，这极大地增加了本书的学术可信度。如果你想对这门学科建立一个坚实的基础认知，这本书的结构是无可挑剔的。

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