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出版者:Garland Pub

作者:Minkoff, Eli C./ Baker, Pamela J.

出品人:

页数:752

译者:

出版时间:2003-12

价格:$ 126.56

装帧:Pap

isbn号码:9780815341574

丛书系列:

图书标签:

• 生物学
• 科学
• 教育
• 教材
• 生命科学
• 自然科学
• 高中生物
• 大学生物
• 生物技术
• 现代生物学

探寻宇宙的宏大叙事：一部关于天体物理学的深度考察 书名： 《星辰的低语：从量子泡沫到宇宙网的深度探索》 作者： 亚历山大·冯·霍夫曼 出版社： 伽马射线文库 出版年份： 2024年 --- 内容简介 《星辰的低语》并非一本追溯生命起源或细胞运作的入门读物，它是一部关于宇宙最深层结构、最极端现象以及支配万物的基本法则的恢弘史诗。本书将引导读者进行一场横跨时空尺度的旅程，从普朗克尺度上无序的量子涨落，一直延伸至可观测宇宙的巨大尺度，揭示隐藏在光芒与引力背后的统一叙事。 本书的核心在于解构天体物理学与宇宙学的前沿挑战，聚焦于那些我们尚未完全理解的领域，如暗物质的本质、暗能量的驱动力，以及时空本身的起源与终结。它要求读者以一种全新的视角审视我们所处的宇宙，摒弃日常经验的束缚，拥抱广义相对论和量子场论带来的深刻洞察。 第一部分：时空的几何学与时空之外的边界 本部分从爱因斯坦的广义相对论出发，这不是一个简单的回顾，而是对时空作为一种动态实体的深入剖析。我们探讨引力场的数学描述，以及如何利用黎曼几何来刻画从行星轨道到星系团聚拢的每一个弯曲。 重点章节将聚焦于黑洞物理学。我们将细致考察事件视界（Event Horizon）的理论构建，探讨信息悖论（Information Paradox）的最新进展，以及黑洞熵（Bekenstein-Hawking Entropy）如何成为连接量子力学与引力的关键线索。本书将呈现包括潘洛斯“奇点定理”在内的重要推导过程，并深入分析近年来LIGO和Virgo探测到的引力波信号——这些宇宙深处的涟漪——如何为我们提供了检验强引力场理论的独特窗口。我们不仅描述了双黑洞并合，还模拟了中子星并合（Kilonovae）的元素工厂效应，解释了宇宙中重元素（如金和铂）的起源。 第二部分：物质的隐形框架——暗宇宙的追寻 宇宙中，我们所能直接观测到的普通物质（重子物质）仅占总能量密度的不到5%。本书的第二部分致力于探索那占据了约95%的“暗世界”。 暗物质的探寻被提升到核心地位。我们详细梳理了从观测证据（如星系旋转曲线、引力透镜效应）到理论模型的演变过程。本书将系统比较WIMPs（弱相互作用重粒子）、轴子（Axions）以及惰性中微子等主流候选者的实验验证现状。通过对比地下氙气探测器（如LZ实验）的灵敏度提升，以及在大型强子对撞机（LHC）中寻找间接信号的尝试，读者将获得一个关于“寻觅幽灵”的全面技术概述。 随后，我们将深入探讨暗能量。我们追溯了观测宇宙学中对Ia型超新星光度测量的突破，正是这些测量揭示了宇宙正在加速膨胀的事实。本书对“宇宙学常数”（Lambda）的内在困境——即理论预测值与观测值之间惊人的120个数量级差异——进行了严肃的探讨。我们不会回避“真空能量问题”的尖锐性，并考察了诸如修正引力理论（Modified Gravity）或动态标量场（如昆虫理论，Quintessence）等替代方案，试图为宇宙的加速膨胀寻找一个更具物理学优雅性的解释。 第三部分：早期宇宙的熔炉与结构的形成 本部分将时间线回溯至大爆炸的瞬间及其后的极早期阶段。我们从标准的大爆炸模型（Lambda-CDM模型）出发，着重分析宇宙暴胀理论（Inflation）的必要性与后果。暴胀如何解决了视界问题和磁单极子问题？本书将详细阐述暴胀结束后产生的原初引力波背景以及对宇宙微波背景（CMB）的微小温度涨落的影响。 我们深入分析了Planck卫星和其他CMB实验的数据，解读其中的E模和B模偏振信号，这些信号被认为是暴胀理论最有力的潜在指纹。 随后，我们将关注结构形成的先驱者。本书将详细解释宇宙网（Cosmic Web）是如何从这些微小的量子涨落中逐步演化而来。从暗物质晕的形成、到气体冷却、恒星诞生，直至第一个星系（Population III Stars）的出现，我们描绘了物质在引力支配下的聚集过程。计算模拟（如IllustrisTNG项目）将被用作工具，以可视化这种跨越数十亿光年的自组织过程。 第四部分：超越已知物理学的极限 《星辰的低语》的收尾部分，是对现有知识边界的探索和未来方向的展望。 我们审视了量子引力的尝试。本书将对弦理论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）进行对比分析，探讨它们在解决普朗克尺度奇点问题上的不同哲学取向和数学工具。我们讨论了这些理论如何预测额外的维度或离散化的时空结构。 最后，我们将目光投向极端天体物理学的未来。包括脉冲星计时阵列（PTA）对超大质量黑洞并合产生的低频引力波的搜寻；对快速射电暴（FRBs）的起源和机制的最新猜测；以及搜寻地外智慧文明（SETI）在新的频谱分析技术下的前景。 本书旨在为那些对宇宙学、粒子物理学和广义相对论交叉领域有浓厚兴趣的读者提供一个既严谨又充满启发性的知识框架。它不仅仅是知识的陈述，更是一场对人类认知极限的挑战。读者将带着对宇宙的更深层次的敬畏和对未知领域的明确好奇心，结束这段旅程。 --- 目标读者： 物理学高年级本科生、研究生，以及对现代天体物理学和宇宙学前沿有深入探究意愿的科学爱好者。 关键词： 广义相对论、黑洞、引力波、暗物质、暗能量、宇宙暴胀、CMB、量子引力、结构形成。

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