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出版者:

作者:查锡良

出品人:

页数:386

译者:

出版时间:2007-1

价格:37.00元

装帧:

isbn号码:9787117091473

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• 生物化学
• 生化
• 医学
• 生命科学
• 化学
• 分子生物学
• 生物技术
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好的，这是一本关于宇宙学与暗物质的图书简介，旨在深入探讨我们宇宙的起源、演化以及支配其行为的神秘力量。 --- 《时空涟漪：宇宙的结构、演化与暗物质的追寻》 内容概述： 本书带领读者踏上一场宏大而精密的探索之旅，穿梭于时间的起点与未来的可能性之间，聚焦于当代宇宙学最前沿的领域——宇宙大尺度结构、宇宙学常数之谜以及至关重要的暗物质与暗能量的本质。我们不再将目光局限于星系内部的化学反应，而是将视角提升至万亿光年的尺度，探究宇宙作为整体的物理定律与命运。 《时空涟漪》并非仅仅是知识的罗列，它是一部关于人类认知边界拓展的历史叙事，详细阐述了从牛顿的绝对时空观到爱因斯坦广义相对论的范式转变，以及现代物理学家如何利用引力透镜、宇宙微波背景辐射（CMB）和星系团运动等工具，构建出当前的“ΛCDM”标准宇宙模型。 全书共分为五大部分，逻辑严谨，层层递进，力求以清晰的物理图像和严谨的数学基础，揭示宇宙学的核心问题。 --- 第一部：宇宙学的基石与黎明（Foundations and the Dawn of Cosmology） 本部分为理解现代宇宙学奠定基础。我们将从哲学的角度审视人类对“有限”与“无限”的理解，并迅速转入物理学层面。 1. 相对论的引力场： 详细解析爱因斯坦场方程的几何意义，重点阐述弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规如何描述一个均匀且各向同性的膨胀宇宙。我们将探讨什么是“哈勃常数”，以及它如何量化宇宙的膨胀速率，并分析早期对宇宙年龄的争论。 2. 观测的窗口——宇宙微波背景（CMB）： CMB是理解早期宇宙的“婴儿照片”。本章将深入剖析CMB的起源，即复合时期（Recombination Epoch）的物理过程，以及汤普森散射如何导致光子脱耦。随后，我们将详细解读COBE、WMAP和Planck等卫星对CMB各向异性的精细测量，特别是声子振荡（Acoustic Peaks）如何编码了早期物质密度波动的关键信息。 3. 大爆炸模型的成功与挑战： 本章将回顾大爆炸理论成功解释的三个主要支柱：宇宙膨胀、轻元素（H、He、Li）的丰度，以及CMB的存在。同时，我们将引出三个亟待解决的“危机点”：视界问题（Horizon Problem）、平坦性问题（Flatness Problem）和磁单极子问题（Monopole Problem），这些挑战为下一部分的暴胀理论铺平道路。 --- 第二部：暴胀的几何与结构的形成（Inflationary Geometry and Structure Formation） 为解决大爆炸模型的初始性难题，暴胀理论被引入。本部分专注于在极短的时间内，宇宙如何被“熨平”并播下了未来结构形成的种子。 4. 暴胀机制的数学描绘： 探讨标量场（Inflaton Field）在势能景观中的行为，如何驱动指数级的空间膨胀。重点分析暴胀理论对宇宙学参数的预测，例如暴胀如何将宇宙曲率推向极度平坦，并稀释掉畴壁等拓扑缺陷。 5. 量子涨落的宇宙化： 这是暴胀理论最精妙之处。本章解释了量子真空涨落如何被暴胀过程放大到宇宙尺度，成为初始的密度扰动。我们将剖析这些初生扰动如何转化为CMB温度涨落的谱指数 ($n_s$) 和张量-标量比 ($r$)，并探讨如何通过高精度观测来检验这些特定的暴胀模型。 6. 从微观到宏观：物质的演化： 在暴胀结束后，宇宙进入复苏（Reheating）阶段。本章追踪普通物质（重子）在引力作用下如何从均匀分布演化为星系、星系团和宇宙网。我们将运用线性扰动理论和功率谱来量化这些结构的增长，分析重子声波振荡如何留在星系团分布中。 --- 第三部：隐形的支配者——暗物质的证据链（The Invisible Hand: Evidence for Dark Matter） 本部分将焦点完全转向宇宙质量预算中的最大未知部分——暗物质。本书将详细梳理支持其存在的无可辩驳的观测证据。 7. 星系尺度的引力异常： 从早期对旋绕曲线的测量开始，深入分析迄今为止最确凿的证据——银河系外围恒星和气体云的运动速度远超可见物质所能束缚的范围。我们将引入质量模型，计算出暗物质晕的质量分布。 8. 宇宙学尺度的验证：引力透镜效应： 探讨爱因斯坦的广义相对论如何被应用于测量不可见物质的分布。我们将区分弱引力透镜（用于绘制大尺度结构）和强引力透镜（用于精确测量单个星系团的质量）。着重分析“子弹星系团”（Bullet Cluster）的观测，它被视为暗物质和普通物质分离的“确凿证据”。 9. 暗物质的候选者与检验： 详细介绍当前理论物理界提出的主要候选者，包括WIMPs（弱相互作用重粒子）及其在LHC和地下探测器（如XENONnT、PandaX）中的直接和间接搜寻实验。同时，我们也会评估轴子和惰性中微子等替代理论，并讨论对MOND（修正牛顿动力学）理论的物理挑战。 --- 第四部：宇宙的终极命运——暗能量的谜团（The Final Frontier: The Enigma of Dark Energy） 暗物质占宇宙总质量的约27%，而暗能量则占据了惊人的68%。本部分致力于解析这种导致宇宙加速膨胀的神秘排斥力。 10. 加速膨胀的发现： 回顾1998年利用Ia型超新星（标准烛光）进行的观测如何彻底颠覆了“宇宙正在减速膨胀”的传统观念。我们将详细解释Ia型超新星的物理机制及其作为距离指示器的校准过程。 11. 暗能量的场论描述： 探讨描述暗能量最简单的模型——宇宙学常数 ($Lambda$)。深入剖析其与量子场论真空能的巨大差异（“宇宙学常数问题”——一个跨越$10^{120}$数量级的矛盾）。同时，介绍更具动力学的模型，如昆腾理论（Quintessence），并分析其状态方程的演化特征。 12. 检验暗能量模型的观测探针： 如何区分不同的暗能量模型？本书将介绍测量宇宙膨胀历史的关键工具：重子声学振荡（BAO）（作为宇宙的“标准尺”）和星系演化统计。通过对比不同时期宇宙的物质密度和能量密度，推导出暗能量的演化轨迹。 --- 第五部：超越标准模型——前沿与展望（Frontiers and Future Perspectives） 最后一部分将探讨当前宇宙学模型存在的局限性，以及未来十年可能实现突破的方向。 13. ΛCDM模型的内在紧张关系： 详细讨论模型内部的“危机”，包括哈勃张力（不同观测手段对当前哈勃常数的测量存在显著偏差）和$sigma_8$张力（对早期宇宙结构演化预测与近期结构形成观测不匹配）。分析这些张力是否预示着新的物理学（如早期暗能量或修改引力）。 14. 引力波与多信使天文学的革命： 探讨LIGO/Virgo/KAGRA等探测器带来的革命。引力波事件（如双中子星并合GW170817）如何提供独立于电磁波的宇宙学距离测量（“标准汽笛”），以及未来探测器对早期宇宙引力波背景的搜寻潜力。 15. 下一代观测任务的蓝图： 展望欧几里得太空望远镜（Euclid）、薇拉·鲁宾天文台（Vera C. Rubin Observatory）和詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）将如何以前所未有的精度绘制星系分布、测量CMB偏振，并有望最终揭示暗物质和暗能量的真实物理本质。 --- 《时空涟漪》旨在为所有对宇宙的终极奥秘抱有好奇心的读者提供一个全面、深入且与时俱进的知识框架。它要求读者具备基础的物理学概念，但承诺以生动的笔触和严谨的逻辑，将最复杂的现代物理学理论转化为可理解的宇宙图像。这是一部关于我们所处时空结构及其不可见支配力量的深度探索之作。

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这本书，说实话，拿到手上的时候，我内心是有点忐忑的。封面设计得相当简洁，黑白灰的配色，给人一种沉稳但又不失现代感的感觉。我本来以为会是一本非常晦涩难懂的理论巨著，毕竟“生物化学”这几个字听起来就够吓人的了。但翻开第一页，那种强烈的学术气息并没有扑面而来，反而是一种娓娓道来的叙事感。作者似乎非常懂得如何引导一个初学者进入这个复杂的世界，从最基础的分子结构讲起，像是牵着你的手，一步步穿过那些错综复杂的代谢通路。特别让我印象深刻的是他对一些关键实验的描述，不是简单地罗列步骤，而是深入剖析了科学家们当初是如何设计实验，又是如何排除万难得出结论的。读到那些历史片段，我仿佛能感受到那个时代科研人员的智慧与激情。那种对知识纯粹的探索欲，真的很有感染力。而且，书中的插图质量非常高，那些复杂的化学结构图和反应机制图，清晰得让人一目了然，即便是第一次接触这些概念，也能很快抓住重点。这种注重细节和逻辑的编排方式，让我在阅读过程中很少感到迷茫，更多的是一种“原来如此”的豁然开朗。总的来说，这是一本能把深奥知识讲得引人入胜的教材，非常适合那些渴望系统性了解生命基础运作机制的读者。

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这本书的阅读体验，简直就像是在攀登一座设计精良的知识高山。一开始平缓的坡度让你信心倍增，随着深入，路径变得越来越崎岖，各种专业术语和概念像突如其来的迷雾一样笼罩四周。我不得不承认，有好几次我都想放下书本，去查阅大量的背景资料才能继续。但支撑我不断前行的，是作者对于“为什么”的执着追问。他不仅仅告诉你“是什么”和“怎么做”，更重要的是解释了“为什么生命要选择这样一种方式”。比如，在讨论酶催化机理时，作者用了好几个章节来对比不同的催化策略，用现代生物体系的进化压力来反向推导现有机制的合理性。这种宏观视角和微观机制的结合，极大地拓宽了我的理解边界。说实话，这本书的难度系数不低，我甚至需要准备大量的荧光笔和便签纸来标记那些我自认为极其重要的段落。对于那些希望做到“融会贯通”的读者来说，这本书的深度是毋庸置疑的。它不是那种读完就忘的快餐读物，而是需要反复咀嚼、时常回顾的工具书，它的价值在于构建了一个坚实的理论框架，让你在面对任何新的生物学发现时，都能迅速找到其在整体结构中的位置。

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这本教材在结构布局上，绝对是下了一番大功夫的。我发现它采用了非常巧妙的螺旋上升的学习路径。初级概念以一种非常简化的方式在前面几章出现，为后续更复杂的通路和调控机制打下基础。等到你学到后面关于信号转导的复杂网络时，你会发现那些基础知识又以一种更深层次、更具调控意义的方式重新浮现。这种设计极大地降低了“知识遗忘”的风险，因为你会不断地在不同层次上巩固核心概念。举个例子，对能量代谢的阐述，从宏观的ATP生成，到微观的电子传递链，再到精确到每一个酶位点的动力学分析，层次分明，递进自然。如果说有什么可以改进的地方，那就是对于非生物学专业背景的读者来说，关于有机化学的预备知识要求略高。有那么几页关于立体化学和酸碱平衡的复习，对于我这个高中化学基础薄弱的人来说，还是需要花费额外的时间去啃读的。但即便如此，这本书的整体组织性依然是顶尖的，它确保了每一个知识点的学习都是建立在一个坚实的地基之上的，而不是空中楼阁。

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坦白讲，我之前对这类学科书籍的预期总是比较低，总觉得它们要么是干巴巴的术语堆砌，要么就是充满了过时的理论。然而，这本《生物化学》彻底颠覆了我的看法。它的语言风格非常鲜活，带着一种令人愉悦的批判性思维。作者在阐述一些经典理论的同时，也毫不避讳地提出了当前领域内尚未解决的争议和尚存的缺陷。这种坦诚的态度，让我感到非常舒服。它没有试图将学科描绘成一个完美无缺的知识体系，而是展现了一个充满活力、不断自我修正的科学探索前沿。我尤其喜欢它在章节末尾设置的“前沿思考”模块，那里探讨了基因编辑技术、合成生物学等最新热点如何与基础的生化原理相结合，这使得整本书的知识体系充满了时效性。这不仅仅是一本回顾历史的著作，更像是一份通往未来的路线图。阅读过程中，我不仅学到了知识，更重要的是，我学会了如何以科学家的眼光去审视和质疑信息，这种思维模式上的提升，比记住多少个三羧酸循环的中间产物要宝贵得多。

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让我用最直白的话来评价这本书带给我的感受：它是一把解锁生命的“金钥匙”，但需要你付出足够的努力去转动。这本书的深度和广度，让我重新认识了“基础科学”的力量。它没有过多地涉猎临床医学的应用细节，也没有花大量篇幅讨论复杂的生物信息学工具，而是铁板钉钉地聚焦于生命体内部那些最核心、最精妙的化学反应和分子交互作用。你读完后，会清晰地明白，为什么细胞需要核酸、为什么蛋白质的折叠至关重要，以及这些过程中的任何微小偏差如何可能导致巨大的生理后果。我最喜欢它对分子间作用力的细致描绘，那些范德华力、氢键、疏水作用，在书中不再是抽象的名词，而是驱动生命活动的强大引擎。这本书的阅读体验是扎实的、沉重的，但它所提供的知识回报是巨大的。它不是一本能让你轻松消遣的书，它要求你投入时间、集中精力，但它给予你的，是对生命最本质的理解，这份收获是任何其他学科知识都无法替代的。

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