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出版者:Bantam Dell Pub Group

作者:Cusick, Thomas W.

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2003-8

价格:$ 14.68

装帧:Pap

isbn号码:9780767915380

丛书系列:

图书标签:

• 数学
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探索宇宙的奥秘：一部关于宇宙学与天体物理学的深度指南 书名：星辰低语：从量子泡沫到宇宙尽头的史诗旅程 本书简介： 本书并非一本探讨基础代数或微积分概念的入门读物，它是一次对宇宙宏大叙事及其最深层物理机制的全面、深入的探索。我们不再局限于纸面上的数字游戏，而是将目光投向浩瀚星空，追溯时间与空间诞生的源头，并试图解开支配我们存在的最基本法则。 第一部分：时空织锦的结构 本书的开篇将带领读者穿越爱因斯坦的弯曲时空理论，这不是对狭义相对论的简单复述，而是对广义相对论在极端条件下的实际应用与哲学思考。我们将细致剖析黎曼几何在描述引力场中的核心作用，探讨张量分析如何精确地量化时空曲率。 引力场的深度剖析： 我们将深入研究黑洞的拓扑结构。从史瓦西解到克尔解，我们将详细描绘事件视界（Event Horizon）的形成机制、奇点（Singularity）的数学特性，以及霍金辐射（Hawking Radiation）如何模糊了经典物理与量子力学的边界。这里将不再涉及简单的几何作图，而是对爱因斯坦场方程的数值解法和近似解的探讨，尤其关注强引力场下光线弯曲的精确计算。 时空几何的拓扑学： 更进一步，本书将涉猎关于虫洞（Wormholes）和闭合类时曲线（Closed Timelike Curves, CTCs）的理论框架。我们将审视穿越时空旅行的理论可能性，探讨诺维科夫自洽性原则（Novikov Self-Consistency Principle）如何可能避免祖父悖论，并利用拓扑不变量来区分不同类型的时空流形。 第二部分：宇宙的起源与演化：从大爆炸到暗能量主宰 本书的第二部分将聚焦于宇宙学的核心问题，我们将以标准 $Lambda$CDM 模型为基础，进行更精细的参数约束和模型修正的讨论。 暴胀（Inflation）理论的精细结构： 我们将不再停留在暴胀解决了平坦性问题和视界问题的层面，而是深入研究不同暴胀势能（Inflationary Potentials）对原初引力波（Primordial Gravitational Waves）谱的影响。通过分析早期宇宙的量子涨落如何被拉伸成我们今天观测到的宇宙微波背景（CMB）的温度和极化各向异性，读者将理解冯·诺依曼熵与信息如何在宇宙初期编码。CMB 的功率谱分析将作为关键工具，探讨单场暴胀（Single-Field Inflation）与多场暴胀（Multi-Field Inflation）的实验可检验性。 核合成的精细核物理： 对太初核合成（Big Bang Nucleosynthesis, BBN）的讨论，将不仅仅是氦和氘的丰度计算。我们将探讨自由中子的寿命、弱相互作用截面的微小变化如何影响轻元素比例，以及这些比例如何成为排除额外中微子味（Extra Neutrino Generations）的最有力证据之一。 暗物质的粒子谱系： 对暗物质（Dark Matter）的探索，将超越威金斯模型（WIMP）的范畴。我们着重分析弱相互作用重粒子（WIMP）的截面计算、轴子（Axion）的动力学行为，以及更轻的费米子——如惰性中微子（Sterile Neutrinos）——在星系尺度上的动力学影响。如何通过引力透镜效应（Gravitational Lensing）的非线性分析来重建暗物质晕（Dark Matter Halo）的密度分布，将是本节的重点。 暗能量的本质： 最后的宇宙尺度谜团——暗能量（Dark Energy）。本书将详细比较宇宙学常数 ($Lambda$) 模型、昆廷能量（Quintessence）标量场模型，以及修改引力理论（Modified Gravity Theories，如 $f(R)$ 引力）在描述宇宙加速膨胀中的优劣。我们将利用最新的超新星观测数据（Type Ia Supernovae）和BAO（Baryon Acoustic Oscillations）数据，来拟合状态方程参数 $w$ 的实时演化。 第三部分：高能天体物理与极端现象 本部分将把理论知识应用于宇宙中最具活力的天体物理现象。 活动星系核（AGN）与喷流： 我们将分析吸积盘（Accretion Disks）的辐射机制，特别是围绕超大质量黑洞的爱丁顿极限（Eddington Limit）。对相对论性等离子体喷流（Relativistic Jets）的建模，将涉及磁流体力学（MHD）的复杂模拟，理解磁场如何从黑洞视界附近提取能量并将其聚焦成超高速的粒子束。 引力波天文学的信号处理： 继LIGO/Virgo的发现之后，本书将探讨双中子星并合（Binary Neutron Star Mergers）产生的电磁对应体（Kilonovae）。我们将分析中子星物质的核物态方程（Equation of State, EoS）如何决定并合后残余体的命运（是形成黑洞还是稳定的超大质量中子星），以及由此产生的重元素（如金和铂）的宇宙学丰度。 伽马射线暴（GRBs）的机制： 对长暴与短暴的物理机制区分，重点考察“内爆模型”（Collapsar Model）对超新星残骸中重元素核合成的贡献，以及短暴如何与合并产生的引力波事件直接关联。 第四部分：量子引力与信息悖论的边缘 本书的收官部分将触及现代物理学最前沿且最具争议的领域——将量子力学与广义相对论统一的尝试。 弦论的几何表达： 我们将简要介绍M理论的膜（Branes）概念，以及卡拉比-丘（Calabi-Yau）流形在确定额外维度紧致化方式中的作用。重点将放在如何从高维理论中导出我们四维时空中的基本粒子谱和耦合常数。 黑洞信息悖论的最新进展： 详细回顾“防火墙”（Firewall）争议，以及软毛黑洞（Soft Hair）的概念如何试图恢复信息守恒。探讨全息原理（Holographic Principle）作为信息编码机制在反德西特（AdS）空间中的应用，以及其对信息复杂度的理解有何启示。 总结： 《星辰低语》是一部为那些渴望超越标准课程范围、深入理解宇宙运行终极原理的求知者准备的读物。它要求读者具备坚实的数学基础，但目标并非训练计算技巧，而是培养一种全新的、基于物理直觉的、对宇宙尺度现象的深刻洞察力。全书旨在激发读者对物理学最深层问题的敬畏与探索精神。

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