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出版者:Pearson Scott Foresman

作者:Charles, Randall I./ Crown, Warren/ Fennell, Francis (Skip)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:702.00 元

装帧:

isbn号码:9780328263660

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• 数学
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《寰宇星图：宇宙的奥秘与探索》 一本深入探索宇宙宏大叙事、揭示天体物理前沿发现的权威著作。 本书旨在带领读者穿越浩瀚的时空，领略宇宙从诞生之初至今所经历的磅礴演化历程。我们不再满足于课本中对星辰的初步认知，而是要潜入宇宙学的深层结构，探究那些驱动恒星燃烧、星系形成乃至时空结构本身的根本力量。 第一部分：时空的基石——宇宙学基础与早期宇宙 本部分将奠定理解现代宇宙学的理论框架。我们将从爱因斯坦的广义相对论出发，解析时空弯曲的几何本质，并探讨其在描述引力现象中的核心地位。随后，内容将聚焦于宇宙学的两大支柱：哈勃膨胀定律和宇宙微波背景辐射（CMB）。 深入讲解如何通过观测红移来量化宇宙的膨胀速度，以及弗里德曼方程组如何描述这种膨胀的动力学演化。CMB 部分将详尽阐述其作为“宇宙婴儿期快照”的意义，分析其温度涨落的各项异性（如各向异性功率谱），并解释这些微小波动如何成为我们理解暴胀理论和早期物质分布的钥匙。 关于暴胀理论，本书将提供一个严谨而直观的论述，解释它如何解决了视界问题、平坦性问题和磁单极子问题，并讨论可观测的引力波张量扰动（B-modes）的潜在信号。我们还将追溯到普朗克时间之后，探讨夸克-胶子等离子体、核合成的精确条件，以及物质-反物质不对称性（重子生成）的可能机制。 第二部分：恒星的生命周期与元素工厂 本卷聚焦于宇宙中最基本、最活跃的结构——恒星。我们将从分子云的引力坍缩开始，详细剖析恒星形成过程中的湍流、磁场和角动量传递。 恒星内部的核聚变反应是理解宇宙化学演化的核心。我们将深入探讨质子-质子链、CNO 循环以及三阿尔法过程的能级细节和反应速率。对于不同质量恒星，其生命终结的方式截然不同： 低质量恒星（如太阳型）： 分析红巨星阶段的氦闪、热脉动，以及最终如何演化为白矮星，并探讨冷却曲线和钱德拉塞卡极限的物理意义。 大质量恒星： 重点描绘其在生命最后阶段发生的“洋葱层”式元素逐层燃烧，直至铁核的形成。铁核的失稳坍缩引发的II型超新星爆发，不仅是宇宙中最壮观的能量释放事件，也是重元素（铁及更重元素）合成的主要途径——特别是慢中子捕获过程（s-过程）。 本书特别设置一章讨论极端天体物理现象，包括沃尔夫-拉叶星、Ib/Ic 型超新星，以及我们对 Ia 型超新星作为标准烛光在测定宇宙加速膨胀中作用的精确校准方法。 第三部分：星系的形成与宇宙网 离开了孤立的恒星，我们进入星系这一宏大尺度的结构。本部分探讨物质如何从早期宇宙的微小密度涨落，通过引力作用，逐步凝聚成我们今天所见的旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。 我们将引入暗物质的理论基础和观测证据。从旋转曲线的异常，到引力透镜效应（弱透镜和强透镜），再到星系团的维里尔定理，全方位展示暗物质在塑造宇宙结构中的支配作用。本书将详细审视冷暗物质（CDM）模型，并对比介绍替代性的引力理论（如 MOND）及其面临的挑战。 星系演化的叙事线将贯穿：从原星系（Protogalaxies）的形成，到星系并合如何改变星系的形态和恒星形成率。特别是对于星系团的形成，我们将分析不 সন্ত 力的作用（如巴尔萨效应、星系移除机制）如何将星系群体塑造成我们今天观测到的巨大结构。 第四部分：宇宙的终极命运与暗能量之谜 本书的最后部分将聚焦于当前宇宙学最前沿、最具争议性的领域——暗能量。 我们将回顾上世纪末发现的宇宙加速膨胀现象，并引入描述暗能量状态方程 $omega$ 的概念。详细分析驱动这种加速膨胀的“负压”机制，并对比主流的宇宙学常数模型 ($Lambda$CDM) 与动态暗能量模型（如精质、夸克星）之间的差异。 本书将探讨如何通过测量高红移的重子声学振荡（BAO）和绘制大尺度结构来限制暗能量的性质。此外，我们还将推演宇宙在不同命运剧本下的结局：永恒的加速膨胀（大冻结）、最终的引力塌缩（大挤压），或更具推测性的时空撕裂（大撕裂）。 结语：前沿挑战与未来展望 本书最后总结了当前天体物理学和宇宙学面临的未解之谜：暗物质的粒子性质、引力理论在强场（如黑洞奇点附近）的适用性、早期宇宙的量子引力效应，以及我们是否能真正理解宇宙的初始条件。 《寰宇星图》不仅仅是一本知识的汇编，它是一次对人类求知本能的颂歌，引导读者以严谨的科学视角，去迎接宇宙深处每一个令人屏息的挑战。本书内容基于最新发表的同行评审文献和权威观测数据，力求在概念的深度和叙述的清晰度之间达到完美平衡，是所有对宇宙学抱有强烈好奇心的严肃读者和研究人员的必备参考书。

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