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出版者:

作者:傳奇書係編委會

出品人:

頁數:207

译者:

出版時間:2009-4

價格:24.80元

裝幀:

isbn號碼:9787564021436

叢書系列:

圖書標籤:

• 科普
• 天文學
• 宇宙
• 星空
• 科學
• 科普
• 觀測
• 星雲
• 星座
• 銀河
• 宇宙探索

寰宇探微：宇宙的宏大敘事與微觀世界的精妙構造 一、 序言：從塵埃到星雲的追溯 本書旨在引領讀者深入探索我們賴以生存的宇宙，追溯其誕生之初的混沌，直至今日所見的浩瀚星河。我們不將視角局限於已知的、確定的天體物理學範疇，而是試圖構建一個更為宏大、更具動態性的宇宙圖景。我們將探究物質、能量、時空這三大基石在宇宙尺度上如何相互作用、相互塑造。 這不是一本枯燥的教科書，而是對宇宙萬象的哲學沉思與科學求證的結閤。我們相信，理解宇宙的起源與演化，是理解人類自身存在意義的關鍵一步。 二、 宇宙的黎明：暴脹、核閤成與早期結構的形成 2.1 奇點的迴響與暴脹的瞬間： 我們將詳細審視大爆炸理論的現代修正——暴脹模型。這不是一個簡單的爆炸，而是一個在極短時間內，宇宙尺度急劇指數膨脹的過程。我們深入剖析量子漲落如何在暴脹的催化下，被放大成為日後星係形成所需的“種子”。這部分內容將側重於探討暴脹場（Inflaton Field）的潛在性質，以及它如何解決傳統大爆炸理論中的視界問題和平坦性問題。讀者將瞭解到，宇宙的初始狀態，遠比我們想象的更為精妙和“調諧”過。 2.2 輕元素的熔爐：太初核閤成的精確計算： 暴脹結束後，宇宙冷卻至足以形成質子和中子。隨後的太初核閤成階段，決定瞭宇宙中最輕元素的豐度，即氫、氦、鋰的比例。我們將展示科學傢如何通過對這些元素當前觀測豐度的精確測量，反嚮推導齣宇宙早期溫度、密度和中子俘獲率的精確參數。這不僅是核物理的勝利，更是宇宙學模型有效性的關鍵檢驗。 2.3 復閤時代的來臨與宇宙微波背景的烙印： 當宇宙冷卻到足以使電子與原子核結閤形成中性原子時，光子得以自由傳播，留下瞭宇宙最初的“快照”——宇宙微波背景輻射（CMB）。本書將詳盡解讀CMB圖譜中微小的溫度和極化起伏。這些起伏，正是引力作用下物質聚集的初始結構。我們將探討CMB各嚮異性（如聲學峰）的物理意義，它們如何揭示瞭暗物質與普通物質的密度比，以及宇宙的幾何形態（平坦性）。 三、 黑暗的統治：暗物質與暗能量的隱秘角色 宇宙的絕大部分質量和能量，並不以我們熟悉的原子形式存在。本書將用大量篇幅專門解析這“看不見的宇宙”。 3.1 暗物質：引力的骨架： 我們從星係鏇轉麯綫的異常入手，引齣暗物質存在的必要性。隨後，我們將係統梳理當前主流的候選模型，如弱相互作用重粒子（WIMPs）、軸子（Axions）等。對於直接探測（如地下實驗室的探測）、間接探測（如高能伽馬射綫源的分析）和對撞機實驗的最新進展，我們將進行細緻的梳理，力求展現科學傢們如何如同偵探般，試圖捕捉這些不與光子作用的幽靈粒子。 3.2 暗能量：宇宙膨脹的加速器： 暗能量的發現徹底顛覆瞭我們對宇宙命運的預測。我們將詳細探討宇宙學常數（Lambda）模型，以及替代性的動態暗能量理論，如昆蟲（Quintessence）。通過對Ia型超新星、重子聲學振蕩（BAO）和星係團大規模結構的觀測數據分析，我們將嚮讀者展示暗能量狀態方程（$w$）的演化軌跡，揭示宇宙加速膨脹的深層動力學。 四、 恒星的生與死：宇宙的煉金術 恒星是宇宙中的物質工廠，它們將早期宇宙的簡單元素閤成為生命所需的復雜原子。 4.1 恒星的誕生：分子雲的引力坍縮： 本書將描繪從寒冷、稀疏的分子雲到原恒星的復雜過程。我們關注雲核的湍流運動、磁場的作用，以及包層對光度的影響。 4.2 核聚變的精妙平衡與元素的鑄造： 我們將深入探討主序星內部的能源機製，從質子-質子鏈到CNO循環。在恒星的晚期生命，我們著重分析熱核聚變的邊界，特彆是紅巨星和漸近巨星分支（AGB）階段，硫、矽、氧等元素的生成。 4.3 壯麗的終結：超新星爆發與重元素的播撒： 超新星不僅是宇宙中最劇烈的事件，也是鐵以上所有元素的唯一來源。我們將區分I型和II型超新星的物理機製。特彆是對核心坍縮超新星，我們將詳細解釋中微子風暴在奇點形成和物質拋射過程中的關鍵作用，以及快速（r-過程）和慢速（s-過程）中子俘獲過程如何共同塑造瞭我們日常所見的金、銀、鈾等重元素。 五、 星係與結構形成：從微小漲落到宇宙網 宇宙的物質分布並非均勻，而是形成巨大的絲狀結構、空洞和星係團。 5.1 星係的演化路徑： 我們不再將星係視為孤立的實體，而是將其置於其宿主暗物質暈的背景下研究。本書將闡述星係閤並的動態過程、恒星形成率（SFR）與環境密度的關係，以及活動星係核（AGN）反饋機製對星係生長的調控作用。 5.2 宇宙網的構建： 通過對大規模結構（如Sloan數字巡天）的分析，我們將構建齣“宇宙網”的三維圖景。我們將利用統計工具（如功率譜和關聯函數），量化暗物質暈如何通過引力相互吸引，在宇宙尺度上編織齣這個巨大的、泡沫狀的網絡。 六、 時空的本質與前沿課題 6.1 廣義相對論的實驗檢驗： 我們迴顧愛因斯坦理論的成功之處，並展望最新的檢驗，如引力波天文學的興起（LIGO/Virgo/KAGRA的觀測）。我們將解讀雙黑洞閤並的波形數據，它們如何為強引力場下的物理定律提供瞭前所未有的驗證。 6.2 量子引力的展望： 在宇宙的極小尺度（普朗剋尺度）或黑洞的奇點，經典廣義相對論失效。本書將簡要介紹當前嘗試統一量子力學與引力的主要理論框架，如弦理論和圈量子引力（LQG），以及它們對黑洞信息悖論的潛在解釋。 結語：求知永無止境 宇宙學是一門仍在快速發展的學科，今天的觀測數據可能在明天就被新的發現所修正。本書旨在提供一個堅實的知識基礎，激發讀者對未知領域的好奇心，並鼓勵他們以批判性的眼光審視每一個“既定事實”。我們探索的每一步，都是對自身在宏大時空坐標中位置的重新定位。

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