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出版者:

作者:霍国耀

出品人:

页数:232

译者:

出版时间:2009-9

价格:27.80元

装帧:

isbn号码:9787560147895

丛书系列:

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寰宇星尘：宇宙未解之谜的探索之旅 宇宙，这片浩瀚无垠的黑暗画布，自诞生之初便悬挂着无数令人心驰神往的谜团。从微不可见的粒子到横亘亿万光年的星系，每一个角落都隐藏着等待被揭示的奥秘。本书《寰宇星尘》并非旨在解答所有宇宙的终极问题，而是邀请您踏上一段深度探索的旅程，从多个维度审视我们对宇宙的认知边界，并激励我们对未知保持永恒的好奇。 第一章：起源的低语——宇宙大爆炸的涟漪 宇宙的开端，是人类思想能够触及的最遥远，也最令人困惑的起点。大爆炸理论，作为当前主流的宇宙起源模型，为我们描绘了一幅壮丽的图景：一个无限致密、炽热的奇点，在某个不可思议的时刻，瞬间膨胀，释放出构成我们现在所见宇宙的全部物质与能量。然而，大爆炸之前是什么？它真的是“绝对的开端”，还是某种更宏大循环的一部分？本书将深入剖析大爆炸理论的证据，从宇宙微波背景辐射的细微不均，到轻元素的丰度，再到星系形成和演化的早期迹象。我们将探讨“暴胀理论”如何解决了早期宇宙的平坦性和视界性问题，并审视那些挑战现有模型的新发现，例如可能暗示宇宙并非唯一存在的“多重宇宙”假说。我们还将追溯科学家们如何利用引力波探测器，如LIGO和Virgo，尝试捕捉宇宙最初时刻的“震动”，以及这可能为我们理解宇宙最早期阶段提供的革命性视角。本书不会直接给出“大爆炸之前”的答案，但会带领您理解科学家们是如何一步步逼近这个终极问题的，并体验他们如何在有限的观测数据中寻找无限的可能。 第二章：暗物质与暗能量——宇宙的隐形主宰 当我们以为已经基本了解宇宙的构成时，科学家们却发现，我们所能直接观测到的普通物质，仅仅占据了宇宙总能量密度的不足5%。那么，那剩余的95%去了哪里？本书将为您揭开宇宙中最神秘的两位“隐形主宰”——暗物质和暗能量的神秘面纱。暗物质，顾名思义，不发光，不与电磁波相互作用，但它通过引力效应，如星系旋转速度异常、引力透镜效应以及宇宙大尺度结构的形成，显露出其真实存在。我们将探讨目前主流的暗物质候选粒子，如弱相互作用大质量粒子（WIMPs）、轴子（Axions）等，以及科学家们正在进行的各种探测实验，包括地下探测器、粒子加速器实验以及天文学观测，试图直接或间接捕捉到这些幽灵般的粒子。 而比暗物质更加难以捉摸的，是暗能量。正是暗能量，驱动着宇宙加速膨胀，将遥远的星系越推越远。我们将深入分析“宇宙加速膨胀”这一革命性发现背后的历史，以及“宇宙学常数”、“精质”等不同的暗能量模型。本书将阐述科学家们如何通过观测 Ia 型超新星、宇宙微波背景辐射以及重子声学振荡等手段，来测量暗能量的性质，并揭示当前暗能量研究面临的理论困境，例如“宇宙学常数问题”——理论预期的真空能密度与观测值之间巨大的差距。通过理解暗物质和暗能量，我们才能更全面地认识宇宙的演化轨迹和最终命运。 第三章：黑洞的引力陷阱——时空的扭曲与信息的消失 黑洞，是宇宙中最极端的天体之一，是爱因斯坦广义相对论预言的产物，也是无数科幻作品的灵感来源。本书将带领您走进黑洞的“引力陷阱”。我们将从恒星级黑洞开始，描述它们是如何由大质量恒星在生命末期引力坍缩形成的，以及黑洞的“视界”——一个物质一旦越过便无法逃脱的边界。然后，我们将目光投向宇宙中最庞大、最神秘的巨型黑洞，它们潜藏于几乎所有星系的中心，吞噬着周围的一切，甚至塑造着星系的演化。 本书将深入探讨黑洞的几个核心谜团。首先是“事件视界望远镜”（EHT）项目如何首次捕捉到黑洞的“影子”，以及这对于验证广义相对论在强引力场下的准确性具有怎样的意义。其次，我们将探讨“信息丢失佯谬”——根据量子力学，信息不应丢失，但掉入黑洞的信息似乎就此消失，这一悖论如何挑战了我们对物理学基本原理的理解，以及霍金辐射和全息原理等可能的解决方案。我们还将探讨黑洞合并时产生的引力波，如何为我们提供了全新的观测手段，让我们能够“听到”宇宙中最剧烈的事件，并揭示黑洞的性质。本书旨在让读者理解黑洞并非仅仅是宇宙中的“吞噬者”，更是理解时空本质、量子引力和宇宙信息流动的关键窗口。 第四章：系外行星的曙光——寻找地球的“近邻” 在浩瀚的宇宙中，地球是否孤独？这是人类自古以来便追问的终极问题。近几十年来，天文学家们以前所未有的速度，在太阳系之外发现了成千上万颗行星，即系外行星。本书将带您踏上这场波澜壮阔的“寻找地球”之旅。我们将回顾系外行星探测技术的飞速发展，从早期的凌星法（Transit Method），如开普勒空间望远镜和TESS任务，到精确测量行星质量的视向速度法（Radial Velocity Method），以及直接成像技术（Direct Imaging）的突破。 本书将深入分析科学家们如何通过分析系外行星的轨道、大小、质量、大气成分等信息，来评估它们是否具备“宜居性”。我们将探讨“宜居带”的概念，以及它如何随着恒星类型和行星大气性质的变化而变化。我们将详细介绍目前发现的最令人兴奋的系外行星系统，例如那些可能拥有液态水、且位于其恒星宜居带内的“类地行星”。本书还将探讨未来系外行星探测的重点，包括下一代空间望远镜（如詹姆斯·韦伯空间望远镜）如何能够更精确地分析系外行星的大气光谱，以寻找生命的生物标记物（Biosignatures），如氧气、甲烷等。尽管我们还未直接发现外星生命，但本书将向您展示，我们正以前所未有的速度，接近这个历史性问题的答案，并激发您对宇宙中其他生命存在的无限遐想。 第五章：宇宙的终极命运——收缩、膨胀还是永恒的寂静？ 宇宙的未来，与它的起源一样，同样充满了未知与猜想。本书的最后一章，将引导您思考宇宙的终极命运。我们将回顾历史上关于宇宙命运的几种主要模型，从最初认为宇宙会因引力而最终收缩（大挤压），到后来的认为会永远膨胀下去（大撕裂或热寂）。 随着暗能量的发现，宇宙加速膨胀成为目前主流的观测结果，这为宇宙的终极命运增添了新的维度。本书将深入分析几种可能的未来场景： 热寂（Heat Death）： 如果宇宙持续膨胀，并且暗能量保持不变，那么恒星最终会耗尽燃料，黑洞会蒸发，宇宙将趋于一种均匀、低温、无活力的状态，一切活动停止。 大撕裂（Big Rip）： 如果暗能量的性质随着时间推移而增强（例如，其状态方程参数w < -1），那么膨胀的速度会越来越快，最终可能撕裂星系、恒星，甚至原子本身。 大挤压（Big Crunch）的回光返照： 尽管目前观测不支持，但仍存在理论上的可能性，即暗能量会减弱，宇宙的膨胀会停止并开始收缩，最终回到一个奇点。 循环宇宙模型： 一些理论提出，宇宙可能经历着一系列膨胀和收缩的循环，每一次循环都可能带来新的开始。 本书不会断言哪种命运将是最终的结局，而是通过介绍相关的科学理论和观测证据，让您理解科学家们是如何通过研究宇宙的膨胀率、暗物质密度以及暗能量的性质，来预测宇宙的未来。我们将探讨这些模型所面临的挑战，以及科学家们如何试图在复杂的观测数据中找到线索，为我们描绘出宇宙可能走向的无数种结局。 《寰宇星尘》是一次思想的远航，它不提供现成的答案，而是点燃您探索宇宙奥秘的火种。通过对宇宙起源、神秘物质、极端天体、宜居星球以及未来命运的深入剖析，本书旨在拓展您的视野，激发您对科学探索的热情，并让您深刻体会到，在浩瀚的宇宙面前，人类的渺小与伟大，以及求知之路的永无止境。

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