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出版者:

作者:[美国] 米勒

出品人:

页数:118

译者:

出版时间:2008-1

价格:10.00元

装帧:

isbn号码:9787532475339

丛书系列:

图书标签:

• 科普
• 科学
• 能源
• 青少年
• 少儿
• 物理
• 化学
• 技术
• 未来科技
• 创新

探索宇宙的奥秘：星辰与时空的旅行指南 导语： 仰望星空，自古以来便是人类永恒的追求。那些闪烁的光点，承载着无数未解之谜与壮丽图景。本书并非一本面向少年的科普读物，而是为所有对宇宙怀有深沉好奇的成年读者量身打造的深度探索之旅。它将带领你穿越时间与空间的维度，揭示宇宙的起源、演化，以及那些令人敬畏的宏大结构。我们将摒弃生涩的公式，用严谨的逻辑和生动的叙事，构建一个清晰、引人入胜的宇宙图景。 第一部分：宇宙的黎明——从奇点到星系 本书的开篇，将我们带回到那个不可思议的瞬间——宇宙大爆炸的奇点。我们不会停留于对这一理论的简单介绍，而是深入探讨其背后的物理学基础，以及支撑这一模型的观测证据，例如宇宙微波背景辐射（CMB）的精细结构。 1.1 极早期宇宙的剧场：暴胀与物质的诞生 我们将详细解析“暴胀理论”如何解决了早期宇宙的视界问题和平坦性问题。随后，我们会追踪夸克、轻子如何在极高的能量密度下形成，以及核合成的“黄金时代”，解释了宇宙中氦、锂等轻元素是如何在诞生后的最初几分钟内被熔铸而成。这里的重点是展示物理定律如何在极端条件下塑造了我们今天所见的物质基础。 1.2 黑暗时代的终结与第一批恒星的觉醒 在物质形成后，宇宙经历了一段漫长的“黑暗时代”。我们描绘了引力如何在均匀分布的物质中播下结构形成的种子。随后，我们将聚焦于宇宙中的“第一代恒星”（Population III stars）——它们是纯粹由氢和氦构成的巨型火炉。分析这些恒星的生命周期及其对宇宙再电离时代的深远影响，是理解后续星系形成的关键。 1.3 星系的编年史：从不规则的团块到宏伟的螺旋 本书深入剖析了星系形成的层次结构模型（Hierarchical Galaxy Formation）。我们将追踪微小的暗物质晕如何合并、吸积气体，最终形成我们熟悉的盘状星系、椭圆星系以及不规则星系。书中会详细阐述星系团（Galaxy Clusters）和超星系团（Superclusters）的形成机制，描绘出宇宙网（Cosmic Web）这一宏大尺度的结构蓝图。 第二部分：恒星的生命与死亡——元素工厂的运作 恒星是宇宙中最活跃的炼金术士，它们是构成我们身体的碳、氧、铁等重元素的唯一来源。本部分将以恒星演化为主线，展示能量如何在恒星内部的核聚变反应中被持续释放。 2.1 恒星的诞生与主序星阶段的平衡 我们将解析恒星如何从分子云的坍缩中点燃核心的核聚变。重点探讨主序星阶段的“稳定”——这一平衡是如何通过引力收缩与热核辐射压力之间的精妙对抗来维持的。不同质量恒星的寿命差异，将作为引力与能量输出之间关系的有力例证。 2.2 巨星的谢幕：超新星与中子星的奇异世界 对于大质量恒星，其生命的终结是一场宇宙级的壮观事件。本书详细解构了II型超新星爆发的物理过程，包括核心的快速坍缩、震波的形成与推进，以及元素在瞬间高温高压下的“快中子捕获过程”（r-process），解释了金、铀等重元素是如何被抛洒至星际空间的。随后，我们将深入中子星的内部结构，探讨其极端密度下的物质状态——夸克物质的可能性。 2.3 恒星残骸的终极：黑洞的几何学与信息悖论 黑洞不再是科幻概念，而是广义相对论的必然推论。本章将聚焦于史瓦西半径的意义，以及事件视界内部的奇点。我们不仅讨论了恒星级黑洞的形成，还将探讨超大质量黑洞（SMBH）在星系中心扮演的角色，以及围绕黑洞信息丢失悖论的最新理论进展，例如火墙理论的争论。 第三部分：时空弯曲的本质——广义相对论的直观理解 本书致力于为读者提供一个直观、而非纯数学性的广义相对论框架，解释引力如何不再被视为一种力，而是时空本身的几何属性。 3.1 时空的概念：闵可夫斯基空间与弯曲流形 我们将从狭义相对论的平直时空出发，引入爱因斯坦场方程（不展示复杂张量形式，侧重于概念描述），解释物质和能量如何告诉时空如何弯曲，以及时空如何告诉物质如何运动。地球绕日运行，不是被太阳“拉着”，而是沿着被太阳质量弯曲的时空中的“测地线”前进。 3.2 引力透镜与时间膨胀的宇宙印记 引力如何弯曲光线是广义相对论最直接的证据之一。本部分详细分析了强引力和弱引力透镜现象，包括爱因斯坦环的形成，以及它们如何被天文学家用来探查暗物质的分布。同时，我们将讨论引力时间膨胀效应，解释了为何全球定位系统（GPS）必须进行相对论修正才能保持精度。 第四部分：未知的疆域——暗物质与暗能量的悬案 尽管我们对可见宇宙的了解日益深入，但构成宇宙绝大部分质量和能量的“暗”成分，仍然是现代物理学的最大谜团。 4.1 暗物质的证据链：缺失的质量与旋转曲线 本书梳理了暗物质存在的多个独立观测证据，从星系旋转曲线的异常平坦性，到星系团尺度的引力效应，再到宇宙学尺度的结构形成模拟。我们将详细考察目前最有希望的候选者——WIMPs（弱相互作用大质量粒子）的搜寻进展，以及替代模型（如修正牛顿动力学MOND）的局限性。 4.2 暗能量的驱动：加速膨胀的宇宙 在发现宇宙正在加速膨胀后，科学家引入了暗能量的概念。我们探讨了宇宙学常数与“精细调谐”问题之间的矛盾。本书会比较不同暗能量模型，例如变化的密度场（Quintessence），并分析未来观测（如下一代巡天项目）将如何帮助我们区分这些理论，最终确定宇宙的终极命运。 结语： 宇宙的探索永无止境。本书旨在提供一个坚实的基础，让读者能够以更深刻的视角理解我们所处的这个宏大而精密的宇宙结构。离开书本，当你再次仰望夜空时，你所见的将不再是遥远的、冰冷的点光，而是亿万年演化的历史片段，是引力与能量交织的壮丽史诗。

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