Elementary Particles and the Universe pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Schwarz, John H. 编

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:2005-07-21

价格:USD 45.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521017596

丛书系列:

图书标签:

• 粒子物理
• 宇宙学
• 标准模型
• 量子场论
• 高能物理
• 基本粒子
• 宇宙演化
• 物理学
• 科学
• 前沿科学

好的，以下是一份关于一本名为《星河回响：宇宙演化与物质起源的史诗》的图书简介，内容详实，不涉及《Elementary Particles and the Universe》这本书的具体信息。 --- 星河回响：宇宙演化与物质起源的史诗 一部跨越百亿年光阴，探寻宇宙终极奥秘的恢弘叙事。 本书带领读者踏上一场穿越时空的史诗之旅，从宇宙的第一个瞬间——那个炽热、致密、充满无限可能性的奇点——出发，直至我们今日所见的浩瀚星辰与复杂生命。这不是一本简单的科普读物，而是一部融合了前沿物理学、宇宙学、天体生物学与哲学思辨的深度探索之作，旨在揭示构成我们存在的所有要素的深层逻辑与宏伟图景。 第一部：太初之光与宇宙的黎明 旅程始于宇宙大爆炸的最初$10^{-43}$秒，一个理论的疆界，我们称之为“普朗克纪元”。在这里，已知的四种基本力——引力、电磁力、强核力与弱核力——尚未完全分离，物质与能量的形态是我们今日物理学难以完全描述的混沌。 暴胀的时代： 随后，宇宙经历了难以想象的暴胀期。我们细致描绘了这一短暂却决定性的阶段，解释了暴胀如何将微观的量子涨落放大成宏观的宇宙结构种子。正是这些微小的密度不均，最终演化成了后来的星系和星系团。我们探讨了“暴胀场”的性质，以及不同暴胀模型如何预测出可被宇宙微波背景辐射（CMB）观测到的特定温度波动模式。 基本力的分离与夸克-胶子等离子体： 随着宇宙的急剧膨胀和冷却，基本力开始依次“冻结”分离。本书深入剖析了电弱统一到强核力独立的过程。在极高温度下，物质以夸克-胶子等离子体的形式存在，质子和中子尚未形成。我们详细描述了这一“炼金术”阶段，探讨了重子生成问题——为什么物质最终战胜了反物质，留下了我们今日所见的全部物质？ 核合成的熔炉： 大爆炸后约三分钟，宇宙冷却到足以让质子和中子结合，开始了太初核合成。我们精确还原了那个时代，解释了氢核如何捕获中子形成氘，进而聚变成氦-3、氦-4，以及微量的锂。本书计算了这一时期产生的物质比例——约75%的氢和25%的氦，并指出这与现代观测结果的完美吻合，是标准宇宙学模型最强有力的证据之一。 第二部：结构形成的宏伟蓝图 太初核合成结束后，宇宙进入了长达三十八万年的“黑暗时代”。光子被自由电子散射，宇宙是一片不透明的等离子迷雾。 复合与解放之光： 约38万年后，宇宙冷却到约3000开尔文，电子终于能够被原子核捕获，形成稳定的中性原子。这一“复合”事件使得光子得以自由传播，形成了我们今天观测到的宇宙微波背景辐射（CMB）。我们不仅介绍了CMB的发现历史，更深入解读了它的各项参数：各向异性（斑点）、极化信息，以及它们如何精确揭示了宇宙的几何形状（平坦性）和物质组成。 暗物质的骨架： 结构如何在相对均匀的早期宇宙中诞生？答案在于暗物质。本书将暗物质的角色提升到核心地位，解释了它如何充当引力“骨架”，吸引着普通物质（重子）的聚集。我们考察了“冷暗物质”（CDM）模型的成功之处，讨论了WIMP、轴子等候选粒子及其探测的最新进展。我们跟随暗物质晕的演化，看它们如何在引力作用下坍缩形成宇宙网——巨大的纤维状结构，其中点缀着星系和星系团。 第一代恒星的诞生（Population III）： 在引力塌缩的驱动下，宇宙中的第一批巨大、炽热的恒星在黑暗时代末期被点燃。这些第三代（Population III）恒星完全由氢和氦构成，它们的寿命极短，却对宇宙的化学演化起到了决定性作用。本书模拟了它们的极端爆炸（可能形成超大质量黑洞），并论证了它们如何首次将重元素（碳、氧、铁等）抛洒入星际空间，为后续恒星和行星的形成奠定了物质基础。 第三部：恒星熔炉与化学的丰富性 宇宙进入了我们今天所熟悉的“恒星时代”。本书聚焦于恒星如何充当宇宙的“炼金工厂”。 恒星的生命周期与元素合成： 我们详细解析了主序星的核聚变过程，从氢到氦，再到氦闪与碳、氧的形成。对于质量更大的恒星，我们描述了碳、氖、氧直至硅的燃烧链，以及在超新星爆发中，通过快速中子俘获过程（r-过程）合成金、铂等最重元素的壮观景象。 中子星与黑洞的遗产： 恒星死亡的终极形态——中子星和黑洞——不仅是引力坍缩的产物，也是宇宙中重要的元素工厂。我们探讨了双中子星并合如何成为宇宙中r-过程元素（如黄金）的主要来源，以及这些极端天体的电磁波和引力波信号如何为我们提供了检验广义相对论和核物理的独特窗口。 行星的形成与宜居性： 随着一代代恒星的死亡和重生，富含重元素的星际尘埃云得以形成。本书细致描绘了原行星盘的吸积过程，从微小的尘埃颗粒碰撞粘合，到形成微行星、胚胎星体，最终孕育出岩石行星和气态巨行星。我们引入了宜居带的概念，并结合当前系外行星普查的结果，探讨了生命起源的化学先决条件——碳、水和能量的普遍存在性。 第四部：暗能量的谜团与宇宙的终局 在回顾了物质的演化后，本书转向了支配宇宙尺度的最大力量：暗能量。 加速膨胀的发现： 我们回顾了上世纪九十年代末期，利用Ia型超新星观测如何颠覆了宇宙减速膨胀的传统观点，揭示了宇宙正处于加速膨胀状态。这一发现迫使物理学家引入了暗能量的概念——一种具有负压力的、均匀分布在空间中的神秘能量。 暗能量的本质： 本书深入探讨了暗能量的几种主要模型，从最简单的宇宙学常数（真空能）到动态变化的第五种力场（如昆顿场）。我们权衡了“常数”模型与“动态”模型之间的观测证据差异，并解释了为什么计算的真空能密度与观测值之间存在着惊人的120个数量级的“精细调节”问题，这是现代物理学最大的未解之谜之一。 宇宙的命运： 不同的暗能量行为预示着截然不同的宇宙终局。如果暗能量是常数，宇宙将走向“大冻结”（Heat Death），星系彼此远离，恒星熄灭，最终只剩下稀薄的黑洞和基本粒子在极度低温中漂流。如果暗能量的斥力增强，宇宙可能面临“大撕裂”（Big Rip），连原子本身都无法维系。本书将这两种前景进行了细致的对比分析。 结语：存在的意义与人类的探求 《星河回响》的终章，不再仅仅关注物理定律，而是将目光投向了探求者本身。我们讨论了宇宙学研究的哲学意义：我们为何能理解宇宙的起源？人择原理在解释宇宙常数中的作用是什么？我们探索了探索者如何从宇宙微小的角落——地球——开始，通过思想、数学和工具，回溯到宇宙的起点。 本书以一种充满敬畏和求知欲的笔触，向所有对时间、空间和物质的终极本质抱有好奇心的读者发出了邀请。它承诺的不仅仅是知识的积累，更是一次对人类认知边界的挑战与拓展。我们是星尘的产物，我们的意识是宇宙演化出的最复杂结构，而理解这一切，是我们存在于这片浩瀚星海中的唯一使命。 ---

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