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出版者:

作者:Brent, Lynette

出品人:

頁數:32

译者:

出版時間:2008-10

價格:$ 10.11

裝幀:

isbn號碼:9780778742463

叢書系列:

圖書標籤:

• 化學
• 酸堿
• 化學平衡
• pH值
• 滴定
• 緩衝溶液
• 化學反應
• 溶液
• 離子
• 酸堿指示劑

探秘宇宙的邊界：暗物質與暗能量的恢弘史詩 內容簡介： 本書帶領讀者踏入現代宇宙學最前沿的迷宮，深入探索那些定義瞭我們宇宙結構與命運的神秘實體——暗物質與暗能量。這不是一本冰冷的教科書，而是一部充滿思辨、挑戰與無限想象的宏大敘事，旨在揭示我們宇宙中高達95%的未知構成的本質。 第一部：失落的質量與宇宙的骨架 我們所能觀測到的恒星、行星、氣體和塵埃，構成瞭我們眼中熟悉的物質宇宙，然而，這一切僅僅是全部質量-能量的百分之五。本書從二十世紀初期的觀測證據開始，構建瞭“暗物質”存在的邏輯鏈條。 星係的鏇轉麯綫之謎： 我們將詳細剖析弗裏茨·茲維基（Fritz Zwicky）對後發座星係團的開創性工作，以及維拉·魯賓（Vera Rubin）在測量螺鏇星係鏇轉速度時發現的不可思議的現象：星係外圍的物質運動速度並未如牛頓定律所預期的那樣減慢，反而保持瞭驚人的恒定。這強有力地暗示，星係被一個巨大的、不可見的“光暈”所包裹。這個光暈的引力效應主導著星係的動力學，但它卻不發光、不吸收光，也不發射任何已知的電磁波。 引力透鏡的幾何學： 隨著觀測技術的進步，引力透鏡效應成為瞭暗物質存在的“直接”視覺證據。本書將深入淺齣地解釋愛因斯坦廣義相對論如何預言光綫在經過大質量物體附近時會發生彎麯。我們將剖析星係團尺度上的強引力透鏡和弱引力透鏡現象，展示宇宙中不同區域的質量分布圖。特彆地，對“子彈星係團”的分析將成為核心章節。這個星係團的閤並事件清晰地分離瞭普通物質（由X射綫觀測到的熱氣體）和引力質量的分布，有力地證明瞭暗物質是一種區彆於普通重子物質的全新粒子。 候選者與實驗的睏境： 確定暗物質的“身份”是當代物理學的聖杯之一。本書將係統梳理當前主流的候選理論：從WIMPs（弱相互作用重粒子）——那些被期待在早期宇宙中産生並遺留至今的重粒子，到軸子（Axions）——一種理論上用於解決強CP問題的輕量級粒子。我們將詳盡介紹全球範圍內的前沿實驗：地下的深層探測器（如LUX-ZEPLIN，PandaX）如何試圖捕捉暗物質粒子與原子核的微弱碰撞；太空中的實驗（如AMS-02）如何搜尋暗物質湮滅或衰變産生的奇異粒子信號；以及粒子加速器（如LHC）如何嘗試在極端能量下“創造”齣暗物質粒子。本書將誠實地麵對當前實驗的“寂靜”，探討我們是否需要徹底重塑對弱相互作用的理解。 第二部：宇宙膨脹的加速與“虛空”的驅動力 如果說暗物質是宇宙的“建築師”，那麼暗能量就是宇宙的“加速器”。本書將時間綫推迴到1998年，那是宇宙學發生範式轉變的一年。 超新星的警示： 我們將迴顧利用Ia型超新星作為“標準燭光”的觀測過程。這些特定的爆炸事件以極其穩定的亮度照亮瞭遙遠的宇宙。觀測結果令人震驚：遙遠的超新星比預期的要暗得多，這意味著它們比我們原先估算的位置更遠。宇宙的膨脹，非但沒有因物質的引力而減速，反而在加速。 宇宙學常量的迴歸與挑戰： 這種加速膨脹需要一種具有負壓力的驅動力——暗能量。愛因斯坦的場方程允許引入一個“宇宙學常數”（Λ），代錶真空本身的能量密度。本書將探討為什麼這個在曆史上被認為是“錯誤的引入”如今卻成為瞭最簡潔的解釋。然而，理論物理學對真空能量的預測值與實際觀測值之間存在驚人的$10^{120}$倍的差異，這是人類物理學史上最大的理論與實驗不一緻，迫使我們質疑對量子場論和引力的理解。 暗能量的形態學： 除瞭靜態的宇宙學常數外，暗能量是否是一個動態的場？本書將介紹“第五種力”的理論嘗試，如精質（Quintessence）模型，這些模型假設暗能量的密度會隨時間緩慢變化。我們將展示如何利用宇宙微波背景輻射（CMB）的精細結構、重子聲學振蕩（BAO）的“尺子”，以及最新的大尺度結構形成數據來約束暗能量方程的狀態參數（$w$），以區分它到底是常數還是動態的。 第三部：宇宙的終極命運與下一代觀測 暗物質和暗能量的精確含量（約27%和68%）決定瞭宇宙的幾何形狀（平坦的）和其最終的歸宿。 未來視界： 隨著暗能量的持續驅動，本書將描繪幾種可能的宇宙末日場景：大凍結（Big Freeze）——星係相互遠離，宇宙趨於熱寂；或者，如果暗能量的負壓持續增強，則可能麵臨大撕裂（Big Rip）——連原子都無法抵抗的膨脹力量。 展望未來項目： 本書的最後一部分將聚焦於正在進行和規劃中的革命性觀測項目。從歐洲空間局的歐幾裏得（Euclid）任務，到美國國傢航空航天局的羅馬空間望遠鏡（Nancy Grace Roman Space Telescope），這些儀器將以前所未有的精度繪製齣數十億星係的分布圖，極大地縮小暗能量模型的不確定性。同時，地下深處的下一代暗物質探測器也將以更高的靈敏度繼續追捕那些無聲的幽靈。 結論： 《探秘宇宙的邊界》不僅僅是迴顧過去幾十年的發現，更是對現有物理學框架發齣的深刻挑戰。它邀請每一位讀者參與到這場人類認知邊疆的探索中，思考我們所處的宇宙，究竟由什麼構成，以及我們能否最終揭開這95%的宏偉謎團。這是一部關於引力、粒子、時間和我們自身位置的史詩。

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