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出版者:厦门大学

作者:徐琪

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2010-4

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787561534878

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璀璨星河：宇宙奥秘的探索与展望 本书聚焦于当代天体物理学的前沿进展，深入剖析宇宙结构、演化及其基本物理定律。旨在为对宇宙学、高能天体物理抱有浓厚兴趣的读者，提供一个既具学术深度又富于启发性的知识殿堂。 --- 第一部分：宇宙的尺度与结构的奠基 第一章：从观测到理论：现代宇宙学的基石 本章系统梳理了自伽利略时代望远镜发明以来，人类对宇宙认知的主要飞跃。重点阐述了哈勃常数测定、宇宙微波背景辐射（CMB）的发现及其对大爆炸模型的无可辩驳的支撑作用。详细解析了CMB的各项关键参数（如各向异性、极化信息）如何被精确测量，并与普朗克（Planck）卫星的数据进行交叉验证。讨论了标准宇宙学模型 $Lambda$CDM 的核心组成部分，即暗物质和暗能量在宇宙能量密度预算中所占的主导地位。同时，引入了“宇宙学原理”的现代诠释及其在宏观尺度上的适用性边界。 第二章：星系的形成与演化：从原初气体到星系团 本部分深入探讨了宇宙大尺度结构形成的“自下而上”模型。首先，追溯了宇宙再电离时期结束后，第一代恒星（Population III Stars）的理论预测与搜寻工作。接着，详细阐述了暗物质晕在星系形成中的引力骨架作用。章节核心内容包括：星系合并的动力学过程、反馈机制（如超大质量黑洞喷流对恒星形成的影响）、以及不同类型的星系（旋涡星系、椭圆星系、不规则星系）在不同宇宙密度环境中的演化路径。通过对星系团和超星系团的结构分析，展示了宇宙网状结构的形成与维持。 第三章：恒星的生命周期与核合成的秘密 恒星是宇宙的炼金炉。本章从恒星的诞生——分子云的引力坍缩讲起，细致剖析了主序星的能量产生机制（质子-质子链和CNO循环）。重点分析了不同质量恒星的寿命终结方式：低质量恒星的红巨星阶段与行星状星云的抛射；大质量恒星的超新星爆发（II型和Ib/Ic型）。着重讲解了核合成过程，特别是元素在超新星爆炸过程中如何生成比铁更重的元素，以及中子星并合（Kilonovae）作为部分重元素（如金、铂）主要来源的新认识。 --- 第二部分：极端物理世界的探索 第四章：黑洞的肖像：时空扭曲的极限 黑洞是广义相对论的终极体现。本章区分了恒星级黑洞、中等质量黑洞（IMBHs）和超大质量黑洞（SMBHs）。详细介绍了史瓦西半径、事件视界、史瓦西奇点和克尔黑洞（旋转黑洞）的数学描述及其物理意义。讨论了观测黑洞的间接证据（如吸积盘辐射、引力透镜效应）和直接证据（如事件视界望远镜对M87和人马座A的成像）。特别关注了黑洞的霍金辐射理论及其在信息悖论中的地位。 第五章：引力波天文学：时空涟漪的探测 引力波的直接探测开启了“多信使天文学”的新纪元。本章详述了激光干涉引力波天文台（LIGO/Virgo/KAGRA）的工作原理、灵敏度限制和数据分析技术。重点分析了已探测到的引力波事件——双中子星并合（GW170817）和黑洞并合事件的物理意义，这些事件如何为引力理论、元素起源和宇宙膨胀率提供了全新的约束。展望了未来探测器（如LISA）在探测超大质量黑洞合并和早期宇宙信号方面的潜力。 第六章：中子星的奥秘：宇宙中最致密的物质 中子星是冷却的超新星遗骸，是研究极端状态下物质性质的天然实验室。本章讨论了中子星的内部结构模型，从外壳的晶格结构到内部的超流体核心，以及可能存在的夸克物质。详细介绍了脉冲星作为高精度宇宙时钟的应用，包括其磁场结构、毫秒脉冲星的发现、以及脉冲星计时阵列（PTA）用于探测低频引力波的进展。还探讨了磁星（Magnetars）极强磁场下的物理现象。 --- 第三部分：前沿课题与未来展望 第七章：暗物质的本质：宇宙的隐形骨架 尽管暗物质占据了宇宙质量的绝大部分，但其粒子性质仍是未解之谜。本章系统回顾了探测暗物质的“三路”探索策略：直接探测（地下实验寻找WIMP相互作用）、间接探测（伽马射线或反物质信号）、以及对结构形成的影响。详细比较了WIMPs、轴子（Axions）、惰性中微子等主流候选模型，并分析了最新的实验结果（如XENONnT、PandaX）对参数空间的限制。 第八章：暗能量与宇宙的终极命运 暗能量是驱动当前宇宙加速膨胀的神秘力量。本章围绕爱因斯坦宇宙学常数（$Lambda$）展开，探讨了暗能量的性质（状态方程 $w$）及其随时间演化的可能性。对比了如“精质”（Quintessence）等动态暗能量模型。讨论了暗能量对宇宙学观测（如大尺度结构生长、重子声学振荡BAO）的影响，并展望了未来深空巡天任务（如Euclid、DESI）如何更精确地描绘暗能量的图像。 第九章：量子引力与宇宙的开端 本书的最后一部分将目光投向理论物理的最前沿。探讨了广义相对论与量子力学相容的尝试，重点介绍了弦理论和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）在描述普朗克尺度时空结构方面的核心思想。特别关注对暴胀理论的深入研究，暴胀如何解决了大爆炸模型的视界问题和磁单极子问题，以及暴胀遗留下的原初引力波的特征。最后，对人择原理和多重宇宙（Multiverse）的概念进行了审慎的哲学与物理学探讨。 --- 本书的撰写风格力求严谨，概念解释清晰，结合最新的实验数据和观测成果，旨在为读者构建一个全面、动态且充满思辨精神的现代宇宙图景。

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