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出版者:

作者:Brent, Lynette

出品人:

页数:32

译者:

出版时间:2008-10

价格:$ 10.11

装帧:

isbn号码:9780778742463

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 酸碱
• 化学平衡
• pH值
• 滴定
• 缓冲溶液
• 化学反应
• 溶液
• 离子
• 酸碱指示剂

探秘宇宙的边界：暗物质与暗能量的恢弘史诗 内容简介： 本书带领读者踏入现代宇宙学最前沿的迷宫，深入探索那些定义了我们宇宙结构与命运的神秘实体——暗物质与暗能量。这不是一本冰冷的教科书，而是一部充满思辨、挑战与无限想象的宏大叙事，旨在揭示我们宇宙中高达95%的未知构成的本质。 第一部：失落的质量与宇宙的骨架 我们所能观测到的恒星、行星、气体和尘埃，构成了我们眼中熟悉的物质宇宙，然而，这一切仅仅是全部质量-能量的百分之五。本书从二十世纪初期的观测证据开始，构建了“暗物质”存在的逻辑链条。 星系的旋转曲线之谜： 我们将详细剖析弗里茨·兹维基（Fritz Zwicky）对后发座星系团的开创性工作，以及维拉·鲁宾（Vera Rubin）在测量螺旋星系旋转速度时发现的不可思议的现象：星系外围的物质运动速度并未如牛顿定律所预期的那样减慢，反而保持了惊人的恒定。这强有力地暗示，星系被一个巨大的、不可见的“光晕”所包裹。这个光晕的引力效应主导着星系的动力学，但它却不发光、不吸收光，也不发射任何已知的电磁波。 引力透镜的几何学： 随着观测技术的进步，引力透镜效应成为了暗物质存在的“直接”视觉证据。本书将深入浅出地解释爱因斯坦广义相对论如何预言光线在经过大质量物体附近时会发生弯曲。我们将剖析星系团尺度上的强引力透镜和弱引力透镜现象，展示宇宙中不同区域的质量分布图。特别地，对“子弹星系团”的分析将成为核心章节。这个星系团的合并事件清晰地分离了普通物质（由X射线观测到的热气体）和引力质量的分布，有力地证明了暗物质是一种区别于普通重子物质的全新粒子。 候选者与实验的困境： 确定暗物质的“身份”是当代物理学的圣杯之一。本书将系统梳理当前主流的候选理论：从WIMPs（弱相互作用重粒子）——那些被期待在早期宇宙中产生并遗留至今的重粒子，到轴子（Axions）——一种理论上用于解决强CP问题的轻量级粒子。我们将详尽介绍全球范围内的前沿实验：地下的深层探测器（如LUX-ZEPLIN，PandaX）如何试图捕捉暗物质粒子与原子核的微弱碰撞；太空中的实验（如AMS-02）如何搜寻暗物质湮灭或衰变产生的奇异粒子信号；以及粒子加速器（如LHC）如何尝试在极端能量下“创造”出暗物质粒子。本书将诚实地面对当前实验的“寂静”，探讨我们是否需要彻底重塑对弱相互作用的理解。 第二部：宇宙膨胀的加速与“虚空”的驱动力 如果说暗物质是宇宙的“建筑师”，那么暗能量就是宇宙的“加速器”。本书将时间线推回到1998年，那是宇宙学发生范式转变的一年。 超新星的警示： 我们将回顾利用Ia型超新星作为“标准烛光”的观测过程。这些特定的爆炸事件以极其稳定的亮度照亮了遥远的宇宙。观测结果令人震惊：遥远的超新星比预期的要暗得多，这意味着它们比我们原先估算的位置更远。宇宙的膨胀，非但没有因物质的引力而减速，反而在加速。 宇宙学常量的回归与挑战： 这种加速膨胀需要一种具有负压力的驱动力——暗能量。爱因斯坦的场方程允许引入一个“宇宙学常数”（Λ），代表真空本身的能量密度。本书将探讨为什么这个在历史上被认为是“错误的引入”如今却成为了最简洁的解释。然而，理论物理学对真空能量的预测值与实际观测值之间存在惊人的$10^{120}$倍的差异，这是人类物理学史上最大的理论与实验不一致，迫使我们质疑对量子场论和引力的理解。 暗能量的形态学： 除了静态的宇宙学常数外，暗能量是否是一个动态的场？本书将介绍“第五种力”的理论尝试，如精质（Quintessence）模型，这些模型假设暗能量的密度会随时间缓慢变化。我们将展示如何利用宇宙微波背景辐射（CMB）的精细结构、重子声学振荡（BAO）的“尺子”，以及最新的大尺度结构形成数据来约束暗能量方程的状态参数（$w$），以区分它到底是常数还是动态的。 第三部：宇宙的终极命运与下一代观测 暗物质和暗能量的精确含量（约27%和68%）决定了宇宙的几何形状（平坦的）和其最终的归宿。 未来视界： 随着暗能量的持续驱动，本书将描绘几种可能的宇宙末日场景：大冻结（Big Freeze）——星系相互远离，宇宙趋于热寂；或者，如果暗能量的负压持续增强，则可能面临大撕裂（Big Rip）——连原子都无法抵抗的膨胀力量。 展望未来项目： 本书的最后一部分将聚焦于正在进行和规划中的革命性观测项目。从欧洲空间局的欧几里得（Euclid）任务，到美国国家航空航天局的罗马空间望远镜（Nancy Grace Roman Space Telescope），这些仪器将以前所未有的精度绘制出数十亿星系的分布图，极大地缩小暗能量模型的不确定性。同时，地下深处的下一代暗物质探测器也将以更高的灵敏度继续追捕那些无声的幽灵。 结论： 《探秘宇宙的边界》不仅仅是回顾过去几十年的发现，更是对现有物理学框架发出的深刻挑战。它邀请每一位读者参与到这场人类认知边疆的探索中，思考我们所处的宇宙，究竟由什么构成，以及我们能否最终揭开这95%的宏伟谜团。这是一部关于引力、粒子、时间和我们自身位置的史诗。

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