Structure Formation in the Universe pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:T. Padmanabhan

出品人:

页数:500

译者:

出版时间:1993-6-25

价格:USD 74.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521424868

丛书系列:

图书标签:

Astrophysics
宇宙学
结构形成
暗物质
暗能量
宇宙微波背景辐射
引力
星系形成
宇宙大尺度结构
数值模拟
理论物理

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具体描述

Understanding the way in which large-scale structures like galaxies form remains the most challenging problem in cosmology today. This text provides an up-to-date and pedagogical introduction to this exciting area of research. Part 1 deals with the Friedmann model, the thermal history of the Universe, and includes a description of observed structures in the Universe. Part 2 describes the theory of gravitational instability in both the linear and non-linear regimes. This part also includes chapters on the microwave background radiation, large-scale velocity fields, quasars and high redshift objects. Part 3 covers inflation, cosmic strings and dark matter. Each chapter is accompanied by a comprehensive set of exercises to help the reader in self-study. The book will be of interest to research and graduate students in cosmology, relativity, theoretical physics, astrophysics and astronomy. It is also suitable for use as a graduate textbook for introductory graduate level courses.

宇宙结构的形成，是现代宇宙学中最引人入胜、也最具挑战性的课题之一。它试图解答一个根本性的问题：我们今天看到的浩瀚宇宙，从一颗颗恒星、一个个星系，到星系团以及更宏伟的超星系团，这些庞大的结构是如何从宇宙诞生之初那个极其均匀、光滑的早期状态中演化而来的？本书将深入探讨这一引人入胜的旅程，追溯从大爆炸那一刻起的宇宙演化图景，聚焦于那些塑造了我们所见宇宙面貌的关键物理过程。我们不会从宇宙的最初时刻开始，也不将宇宙的终结作为终点。我们的旅程始于宇宙学标准模型所描绘的那个令人难以置信的早期宇宙——一个近乎完美的均匀但充满微小扰动的等离子体球。书中，我们将首先回顾大爆炸理论及其对早期宇宙的描述，重点关注宇宙微波背景辐射（CMB）。CMB如同宇宙的“婴儿照片”，携带着宇宙早期状态的宝贵信息。我们将详细解析CMB中存在的微小温度涨落，这些涨落并非随机噪声，而是宇宙早期物质密度差异的直接体现，它们是孕育后来宇宙结构的金种子。接着，我们将把目光投向这些微小扰动如何通过引力的作用不断放大。在宇宙膨胀的漫长岁月中，那些密度稍高的区域吸引了更多的物质，逐渐成长为“原基团”。而密度较低的区域则被物质“抽空”，形成了宇宙的大尺度空洞。本书将深入阐述暗物质在这一过程中扮演的核心角色。由于暗物质不与光子发生相互作用，它能够比普通物质更早地开始聚集，为普通物质的引力坍缩提供了“引力势阱”，极大地加速了结构的形成。本书将详细介绍宇宙学家们用来模拟和理解这些过程的先进理论工具和计算方法。我们将探讨线性理论和非线性理论在描述不同尺度结构形成中的作用，以及数值模拟在验证理论预测和探索复杂宇宙动力学方面的强大能力。从早期的线性增长到后期非线性的碰撞与合并，我们将逐步揭示物质如何聚集，形成我们熟悉的宇宙图景。本书还将深入探讨不同类型的宇宙结构是如何形成的。我们将从天文学家观测到的最基本结构——原恒星和早期恒星的形成讲起，它们是如何在气体云引力坍缩的过程中诞生的，以及它们如何通过核聚变点亮宇宙。随后，我们将讨论恒星聚集形成星系的机制。星系并非孤立存在，它们会聚集在更大的结构中，形成星系群、星系团，乃至更大尺度的超星系团和宇宙网。我们将解析这些宏大结构的形成机制，包括暗物质晕的增长、星系的合并以及宇宙网的形成过程。此外，本书还将关注宇宙学中的几个关键参数，例如暗物质和暗能量的性质及其对结构形成的影响。暗能量，作为驱动宇宙加速膨胀的神秘力量，对结构的最终形成规模和分布模式产生了深远的影响。我们将讨论当前观测如何约束这些宇宙学参数，以及它们如何帮助我们构建一个完整而精确的宇宙模型。最后，本书还将探讨当前宇宙学研究的前沿问题和未来展望。例如，是否存在不同于标准模型的其他结构形成机制？早期宇宙是否存在我们尚未理解的物理过程？新的观测技术和理论发展将如何帮助我们更深入地揭示宇宙结构的形成之谜？总而言之，本书旨在为读者呈现一幅全面而深入的宇宙结构形成图景。通过对早期宇宙扰动的演化、暗物质和暗能量的作用、以及各种宇宙结构的形成机制的详细阐述，本书将带领读者一同探索宇宙从一个光滑的起点，如何演变成我们今天所见到的这个充满规律性、层次分明的宏伟结构的壮丽过程。