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页数:127

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出版时间:2008-7

价格:15.00元

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isbn号码:9787122028242

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《星辰的低语：宇宙演化与理论物理前沿探索》 简介 本书旨在为对宇宙学、粒子物理学以及弦理论等现代物理学核心领域抱有浓厚兴趣的读者，提供一份既深入又富有启发性的导览。我们力求超越传统教科书的框架，以清晰的叙事和严谨的逻辑，构建起一座连接宏观宇宙结构与微观基本粒子图景的知识桥梁。全书内容聚焦于当代物理学最活跃、最引人入胜的前沿课题，旨在帮助读者建立一个连贯且富有洞察力的现代物理学世界观。 第一部分：时空的织布与膨胀的宇宙 本部分深入探讨了爱因斯坦的广义相对论如何重塑我们对引力、时间与空间的理解，并以此为基础，展开对宇宙大尺度演化的探讨。 第一章：引力的几何化——广义相对论的基石 我们首先从黎曼几何的数学美学出发，阐述张量分析如何成为描述时空弯曲的精确语言。重点解析了爱因斯坦场方程的物理内涵，不仅仅是展示其复杂的代数形式，更重要的是阐释它如何将物质的分布（能量-动量张量）与时空的几何形状（黎曼曲率张量）紧密联系起来。书中会详细剖析黑洞的形成机制，包括史瓦西半径的推导及其对事件视界的物理意义。对于克尔黑洞的旋转效应和奇点的性质，我们将进行细致的讨论，同时介绍彭罗斯-霍金奇点定理，说明在广义相对论框架下奇点出现的必然性。 第二章：从奇点到永恒——标准宇宙学模型 本章聚焦于弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规，这是描述均匀且各向同性宇宙的标准模型。我们将详尽推导弗里德曼方程，并分析其在不同宇宙成分（如辐射、物质、暗能量）主导阶段的解。读者将跟随历史脉络，理解大爆炸理论如何从理论预测演变为观测证据（如宇宙微波背景辐射，CMB）所强力支持的现代宇宙学框架。特别是对CMB的偶极子各向异性、温度波动谱的分析，将展示其作为宇宙“婴儿照片”的非凡价值。 第三章：暴胀的时代与结构的起源 标准大爆炸模型在解释宇宙的视界问题、平坦性问题以及磁单极子问题时遭遇挑战。本章将引入暴胀理论，解释一个极短时间的指数膨胀如何解决了这些难题。我们将探讨混沌暴胀、再加热过程（Reheating）以及暴胀如何提供宇宙初期量子涨落的种子，这些涨落最终演化为星系团和宇宙网的宏观结构。此外，还会涉及对原初引力波的搜寻，这是检验暴胀理论的“黄金标准”。 第二部分：微观世界的奇遇——粒子物理学的标准模型与超越 这一部分将视线从浩瀚的宇宙收缩至普朗克尺度，探索构成物质的基本单元及其相互作用力。 第四章：物质的字母表——标准模型的构建 我们系统地介绍粒子物理学的标准模型。从夸克和轻子的家族结构、代数分类（如味道数、色荷），到描述三种基本力（强核力、弱核力和电磁力）的规范场论基础。重点解析量子电动力学（QED）、量子色动力学（QCD）的非阿贝尔规范群结构（SU(3)xSU(2)xU(1)）。拉格朗日量是核心工具，我们将解析其如何精确描述粒子间的相互作用，并探讨禁闭现象（Confinement）和渐近自由（Asymptotic Freedom）的深刻物理意义。 第五章：质量的来源——希格斯机制与未解之谜 希格斯场与希格斯玻色子是赋予基本粒子静止质量的关键。本章将详细阐述自发对称性破缺（SSB）在标准模型中的应用，解释为什么W和Z玻色子具有质量，而光子没有。随后，我们将直面标准模型的局限性：暗物质的证据、中微子质量的起源（与马约拉纳和狄拉克中微子的区别）、CP破坏的难题，以及引力为何在粒子尺度上如此微弱。 第三部分：理论的融合与终极蓝图 面对标准模型和广义相对论在普朗克尺度上的不兼容，理论物理学家们正努力寻找一个统一的“万有理论”。本部分将深入探讨这些前沿的尝试。 第六章：弦论的几何之美——超越点状粒子 弦论被视为最有希望的量子引力候选者。本章将从一维的“弦”取代零维的点状粒子出发，解释如何自然地在理论中包含自旋为2的引力子。我们将探讨玻色弦理论的初步概念，随后转向超弦理论，介绍超对称（Supersymmetry, SUSY）如何解决玻色子和费米子之间的不对称性。书中将重点介绍五种不同超弦理论的统一框架——M理论，及其通过对偶性（T-对偶、S-对偶）展现的深层联系。紧凑化（Compactification）的概念，如卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds），将被用来解释额外维度如何被隐藏起来。 第七章：圈量子引力与背景独立性 作为弦论的有力竞争者，圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）采取了不同的路径。本章将介绍LQG如何通过将时空本身量子化来避免背景依赖性。核心概念包括“圈变量”（Loop Variables）和“自旋网络”（Spin Networks）。我们将展示LQG如何预测时空在普朗克尺度上是离散的，为我们提供了关于“最小时空体积”的深刻见解，并探讨其在解决大爆炸奇点（代之以“大反弹”——Big Bounce）方面的潜力。 第八章：暗物质与暗能量的本质探究 宇宙学观测明确指出，我们熟悉的普通物质仅占总能量密度的约5%。本章将聚焦于宇宙的这两大未知组成部分。对于暗物质，我们将回顾从旋转曲线、引力透镜、星系团碰撞（如子弹星系团）中获得的证据，并探讨如WIMPs（弱相互作用重粒子）、轴子等主要候选模型。对于暗能量，我们将解析它在FLRW方程中的表现，并深入讨论其性质——是爱因斯坦宇宙学常数（Λ）的体现，还是需要修改引力理论的新动力学场（如第五元素理论）？ 结语：未竟的旅程 本书最后将以一种前瞻性的视角收尾，总结当前物理学面临的哲学和实验挑战。我们强调了大型对撞机实验（如LHC的未来升级）、下一代引力波探测器（如LISA）以及高精度CMB偏振测量在验证或证伪这些前沿理论中的关键作用。物理学的探索永无止境，本书期望激发读者对未知世界永恒的好奇心，并理解我们对宇宙深层结构认识的进步是一个不断迭代、充满挑战的动态过程。 本书的写作风格注重概念的清晰性、逻辑的连贯性，并辅以必要的数学框架作为支撑，力求在保持学术严谨性的同时，展现现代物理学令人心驰神往的理论深度和广阔前景。

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我不得不提一下这本书在难度梯度控制上的高明之处。很多习题集要么过于基础，刚入门的同学还没摸到头绪，要么直接就是“怪题”、“偏题”，把人打击得信心全无。这本书却像一位耐心的教练，它从最基础的定义题开始，稳步提升到需要综合运用多个知识模块的难题。最让我印象深刻的是，它对于那些看似陌生的情景题，总能巧妙地用一些我们学过的基本原理去破解，让你有一种“原来如此”的豁然开朗感。而且，它不是那种只给出最终答案的书，它的解析部分详尽得令人发指，即便是那些复杂的矢量分析或微积分介入的步骤，也解释得非常清晰，完全消除了学习过程中的“黑箱”操作，让人感觉自己是真正跟着思路走下来的，而不是被答案牵着鼻子走。

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从一个注重学习效率的角度来看，这本书的价值是难以估量的。我常常在复习时感到迷茫，不知道该把精力集中在哪里，但有了这本习题集，我的复习路线图就清晰多了。它就像一个高精度的过滤器，过滤掉了冗余和低效的练习内容，只留下了最核心、最能体现物理本质的题目。每当我完成一个章节的练习后，我都能清晰地感觉到自己在特定知识点上的掌握程度有了质的飞跃，而不是那种刷了很多题但依然感觉空泛的疲惫感。而且，书中的一些“拓展思考”部分，虽然不要求马上解答，却极大地激发了我独立思考的欲望，让我开始主动去探究那些教材中未曾提及的更深层次的物理联系。总而言之，这是一本将“量”的积累有效转化为了“质”的飞跃的典范之作，值得每一个对物理学习抱有严肃态度的学习者珍藏。

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说实话，我原本对这类习题册抱持着一种“试试看”的心态，毕竟市面上同类产品太多了，大多是疲于应付、内容陈旧的凑数之作。然而，翻开这本书的前几页，我就发现我错估了它的价值。它不像某些教辅那样，只是简单地罗列公式和例题，而是真正做到了对知识点的“精雕细琢”。每一个例题的设置都极其巧妙，它们不仅仅是检验你是否记住了某个公式，更是考验你对物理情境的抽象和建模能力。我发现很多题目背后隐藏着一个非常深刻的物理思想，解答过程的每一步都充满了逻辑的推导，而不是简单的代数运算。对于那些习惯了“套公式”解题的同学来说，这本书无疑是一剂猛药，它强迫你停下来思考：为什么是这个方法？这个物理图像应该如何建立？这种引导式的学习方式，比死记硬背有效得多，它真正培养的是一种解决问题的“思维骨架”。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调，配合着一些仿佛从宇宙深处捕捉到的光影，立刻就抓住了我的注意力。我拿起它的时候，首先感受到的是纸张的质感，很有分量，不是那种轻飘飘的廉价感，而是踏实、可靠的感觉，让人觉得这是一本真正用心制作的工具书。内页的排版也做得非常考究，字体的选择清晰易读，间距和行距都把握得恰到好处，即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳。我尤其欣赏它在章节划分上的逻辑性，从基础概念的梳理到复杂问题的剖析，层层递进，循序渐进，能明显感觉到编者在构建知识体系上的深思熟虑。这本书给我的第一印象是专业、严谨，并且在美学上也达到了很高的水准，让人在学习的过程中也能享受到一种视觉上的愉悦，这在很多技术性书籍中是比较少见的，无疑为枯燥的学习过程增添了一抹亮色，让人更愿意沉浸其中去探索那些深奥的物理世界。

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这本书的实用性简直是教科书级别的，它完美地弥补了课堂教学的局限性。课堂上老师时间有限，往往只能覆盖主要的、典型的题目类型。而这本书，它似乎穷尽了所有可能出现的知识点交叉口，把那些在考试中经常“偷袭”我们的边角知识点都一一网罗了。我特别是对比了自己之前用的几本老旧资料，这本书在对最新研究方向和实验方法的描述上，明显更为与时俱进。例如，在处理一些涉及电磁场动态过程的问题时，它给出的模型更加贴近现代物理学的描述。对于准备参加高阶物理竞赛或者希望对某一特定领域进行深入钻研的读者来说，这本书无疑是提供了远超基础教材的深度和广度，是通往更高层次物理理解的阶梯。

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