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出版者:天津人民

作者:刘凤银主编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:12.80元

装帧:

isbn号码:9787201056548

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书籍简介：《宇宙未解之谜：黑洞、暗物质与时间悖论》 引言：仰望星空，叩问本源 自古以来，人类对头顶的浩瀚星空便充满了无尽的好奇与敬畏。我们渴望理解宇宙的起源、结构、演化，以及其中隐藏的终极奥秘。本书《宇宙未解之谜：黑洞、暗物质与时间悖论》，并非一本枯燥的教科书，而是一场激动人心的思想探险，它将带领读者深入探索当代天体物理学、宇宙学和理论物理学中最引人入胜、也最令人困惑的前沿课题。本书旨在梳理和解析那些至今仍困扰着科学巨匠们的核心难题，激发大众对基础科学的深入思考。 第一部分：时空的终极陷阱——黑洞的真实面貌 黑洞，是宇宙中最极端、最引人遐想的天体。它们是引力强大到连光也无法逃脱的区域，是爱因斯坦广义相对论预言的必然产物，也是我们理解引力本质的关键所在。 第一章：奇点的召唤与事件视界的边界 本书将从黑洞的诞生讲起——恒星燃料耗尽后无可避免的引力坍缩。我们将详细阐释“奇点”的数学奇特性，探讨在奇点处，我们现有的物理定律是否完全失效。随后，重点解析“事件视界”——那个“一去不复返”的边界。我们不仅会介绍史瓦西半径的概念，还会探讨霍金辐射的理论基础，即黑洞并非完全“黑”的，它们会缓慢地蒸发，最终可能回归虚无。 第二章：信息悖论的生死对决 黑洞带来的最深刻的理论冲突之一，便是著名的“黑洞信息悖论”。量子力学的基本原则规定信息是守恒的，但如果物质落入黑洞并最终蒸发，信息去向何方？本书将梳理数十年来科学家们提出的各种解决方案，从“防火墙”假说，到全息原理（Holographic Principle）在黑洞熵计算中的应用。我们将讨论，要解决这一悖论，是否需要一场物理学基础理论的根本性变革。 第三章：观测的突破与人类的视野 近年来，人类终于实现了对黑洞的“直接”观测。本书将详述事件视界望远镜（EHT）如何捕获M87星系核心黑洞的阴影，以及对人马座A（银河系中心黑洞）的观测成就。这些观测数据如何验证或挑战了爱因斯坦的理论？我们还将展望下一代引力波探测器（如LISA）将如何帮助我们聆听双黑洞合并的“宇宙之声”。 第二部分：弥漫宇宙的幽灵——暗物质与暗能量的探索 我们所能“看见”的普通物质，如恒星、行星和气体，仅占宇宙总质能的不到5%。剩下的95%被神秘的“暗”实体所占据，它们构成了当代宇宙学最大的谜团。 第四章：看不见的引力之手——暗物质的证据链 本书将系统梳理支持暗物质存在的关键天文证据。从弗里茨·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，清晰地展示了星系团和星系内部的引力效应远超可见物质所能提供的。我们深入探讨暗物质的候选者：弱相互作用重粒子（WIMPs）、轴子（Axions），以及最新的“冷暗物质”模型。 第五章：地下的“猎手”与天空的“侦探” 如何直接探测这些不与光发生作用的粒子？本书将介绍当前全球地下深处进行的各种暗物质直接探测实验（如XENONnT, LUX-ZEPLIN），它们试图捕捉暗物质粒子与原子核发生微弱碰撞的瞬间。同时，也将分析间接探测的努力，例如利用太空望远镜搜索暗物质湮灭或衰变产生的伽马射线信号。 第六章：宇宙膨胀的加速器——暗能量的崛起 如果说暗物质是引力上的“谜团”，那么暗能量则是驱动宇宙加速膨胀的“反引力”力量。我们将回顾1998年超级新星观测如何揭示宇宙膨胀正在加速的事实。本书将详细讨论两种主要的解释：宇宙学常数（$Lambda$，即真空能量）与更具动态性的“精质”（Quintessence）模型。暗能量的本质，直接关系到宇宙的最终命运——是“大撕裂”、“大冻结”，还是再次坍缩？ 第三部分：物理学的边缘——时间与时空结构的新思考 理论物理学的最深处，是关于时间本质的哲学和数学拷问。本书将触及量子力学与广义相对论交汇处的理论前沿。 第七章：时间之箭的单向性 为什么时间总是向前流逝？热力学第二定律似乎定义了“时间之箭”，但底层的基本物理定律（如牛顿力学、电磁学方程）在时间上却是对称的。本书将剖析宏观世界的不可逆性如何从微观对称性中涌现出来。我们还会探讨时间在引力场中如何弯曲和变慢（引力时间膨胀）。 第八章：穿越时空的理论设想——虫洞与时间机器 基于广义相对论的数学解，虫洞（Wormholes）——连接时空不同区域的“捷径”——是存在的可能。本书将严肃探讨爱因斯坦-罗森桥的概念，并分析穿越虫洞所需的“负能量”或奇异物质的理论条件。我们还将审视涉及封闭类时曲线（CTC）的时间旅行悖论，以及物理学家为避免逻辑矛盾而提出的各种限制性原则。 第九章：量子引力的黎明 要真正理解黑洞奇点和宇宙大爆炸的瞬间，我们需要一个能够统一量子力学和广义相对论的理论——量子引力论。本书将介绍两条主要的探索路径：弦理论（String Theory），它假设基本粒子是振动的“弦”，以及圈量子引力论（Loop Quantum Gravity），它试图将时空本身量子化为离散的“时空原子”。这些理论如何尝试从根本上重构我们对空间和时间的理解？ 结语：永无止境的探索 《宇宙未解之谜》的魅力，正在于它展示了人类知识的边界。我们已经取得了惊人的成就，从发现遥远的星系到描绘宇宙的早期图景，但每一个答案都引出了更多更深刻的问题。本书旨在激励读者，即使面对如此宏大而艰深的问题，人类探索未知的精神也将永不熄灭。对宇宙的追问，就是对我们自身存在意义的终极追问。

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