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出版者:

作者:Not Available (NA)

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页数:12

译者:

出版时间:2007-12

价格:$ 5.59

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isbn号码:9780312503000

丛书系列:

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《星辰的低语：宇宙深空探索指南》 内容简介 浩瀚无垠的宇宙，自古以来便激发着人类最深沉的好奇心。从肉眼可见的星辰到遥不可及的暗物质，我们所处的宇宙是一个充满未知与奇迹的宏大剧场。《星辰的低语：宇宙深空探索指南》并非一本教授基础词汇的入门读物，而是一部深入探索现代天体物理学、宇航工程学以及未来宇宙殖民可能性的深度学术与科普结合之作。本书旨在为对宇宙前沿探索充满热情的读者，提供一个全面而细致的知识框架，带领他们领略人类探索边界的勇气与智慧。 本书共分为六个主要部分，层层递进，构建起一个从理论基石到前沿实践的知识体系。 第一部分：宇宙的蓝图——从标准模型到宇宙学 本部分详尽阐述了现代物理学如何构建我们对宇宙的理解。我们首先回顾了粒子物理学的“标准模型”，解释了夸克、轻子以及四种基本力的作用机制。随后，我们将视角拉升至宇宙尺度，深入探讨广义相对论的几何学基础，爱因斯坦场方程的意义，以及它如何塑造了时空的结构。 重点章节包括：“膨胀的奥秘：哈勃常数与宇宙微波背景辐射（CMB）的精细分析”，该章详细解析了CMB的各项功率谱数据，并讨论了早期宇宙暴胀理论的观测证据。此外，我们还用大量篇幅讨论了“暗物质的猎捕：WIMP、轴子与引力透镜的间接证据”，剖析了当前全球多个大型地下实验的最新进展与挑战，以及如何通过对星系晕的引力效应来推断暗物质的分布形态。对于暗能量，本书提供了一个综合性的评估，比较了ΛCDM模型与修正引力理论（如$f(R)$引力）的优劣，并预测了未来詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）对高红移星系演化的观测将如何进一步约束这一神秘力量的性质。 第二部分：星际旅行的工程学挑战 本部分将理论物理的宏大叙事转化为切实可行的工程学难题。深空探索不仅仅是理论上的突破，更是对材料科学、推进系统和生命支持系统的极限考验。 本书详细分析了当前主流的几种深空推进技术：“化学火箭的理论极限与再思考”，回顾了土星五号、猎鹰重型火箭的成功经验，并分析了液氧/液氢系统的能效瓶颈。随后，我们聚焦于更具前景的方案：“核热推进（NTR）与核电推进（NEP）的复兴”，评估了其比冲潜力与安全顾虑。对于更遥远的未来，本书探讨了“曲率驱动的理论边界”——虽然目前仍处于理论推测阶段，但本书尝试从爱因斯坦场方程的特定解出发，审视了米格尔·阿库别瑞（Alcubierre）度规的物理可行性，并讨论了负能量密度需求的可替代方案。 生命支持系统方面，本书特别关注“闭环生态生命支持系统（CELSS）的冗余设计”，这是保证长期火星任务乃至更远星际任务存活的关键。内容涉及水循环、氧气再生、食物生产（如藻类培养与水培技术）的复杂集成，以及面对太空辐射的有效屏蔽策略。 第三部分：系外行星的搜寻与特征描述 在过去二十年中，系外行星的发现数量呈指数级增长，本书致力于提供一个系统性的分类与分析框架。 我们首先回顾了开普勒（Kepler）和TESS任务的观测原理，对比了“凌日法与视向速度法的互补性”。随后，本书的重点转向了对宜居带行星的深度表征：“大气光谱学的革命：寻找生物印记（Biosignatures）”。详细解释了如何通过分析行星凌日时恒星光线的吸收谱线，识别水蒸气、氧气、甲烷甚至氨等分子信号。我们还探讨了下一代巨型望远镜（如欧洲极大望远镜ELT）在直接成像系外行星方面的技术路线图，以及如何利用日冕仪技术有效抵消主星的亮度。 本部分特别设立了一章“类地行星的行星地质学：从超级地球到海洋世界”，分析了不同质量和轨道参数的岩石行星可能具备的地质活动、磁场生成机制及其对宜居性的潜在影响。 第四部分：太阳系的后花园——前沿探测任务 本书将焦点投向我们太阳系内最引人入胜的目标。除了对火星历史气候和生命痕迹的持续追踪，本书更侧重于对冰冷巨行星卫星的研究。 “木卫二的地下海洋：冰壳穿透技术与热流探测”被视为未来十年内最关键的探测目标之一。我们详细分析了“欧罗巴快船”（Europa Clipper）的任务设计，并推演了未来可能的着陆器或潜水器（Cryobot）的工程概念。对于土星的卫星，书中对比了“泰坦的甲烷循环与土卫二的羽流采样”，讨论了如何利用气球探测器在泰坦浓厚的大气层中进行化学分析，以及如何安全地穿过恩塞拉多斯（Enceladus）喷出的水汽羽流，采集其地下海洋的样本。 第五部分：人类向外扩展——行星定居点的生态学与社会学 如果说前几部分是关于“如何去”，那么本部分则探讨“去了以后如何生存和发展”。本书超越了简单的工程学，开始探讨长期太空定居的复杂性。 我们深入探讨了“火星重力下的生物适应与骨骼退化”，以及如何通过人工引力模拟或遗传学干预来应对长期低重力环境的挑战。在社会学层面，本书提出了“星际殖民地的治理模式初探”，分析了在资源极度稀缺和与地球通信延迟极大的环境下，殖民地可能自发形成的法律、经济和政治结构，并引用了现有空间法的前瞻性条款进行辩论。 第六部分：理论物理的前沿边缘与未来展望 本书的收官部分回到了理论的深处，审视那些可能彻底颠覆我们对宇宙认知的概念。 “虫洞的拓扑学与跨越时空的理论障碍”，分析了爱因斯坦-罗森桥的理论基础，以及维持其开放所需的奇异物质的性质。此外，本书还对“弦理论的景观（String Theory Landscape）与多重宇宙的可能性”进行了审慎的探讨，解释了如何将这些高维理论与我们观测到的四维时空联系起来，以及我们如何（或是否可能）通过观测引力波的特定模式来寻找多重宇宙存在的间接线索。 《星辰的低语》是一部面向具有扎实科学基础，渴望理解当前最前沿宇宙探索工作的读者而撰写的综合性著作。它力求在严谨的科学论证与对人类探索精神的赞美之间，找到完美的平衡点。

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