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出版者:

作者:白云 编

出品人:

页数:157

译者:

出版时间:2010-6

价格:19.80元

装帧:

isbn号码:9787538544558

丛书系列:

图书标签:

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探秘星辰大海：宇宙的起源与演化 内容简介 本书是一部宏大叙事与精微剖析完美结合的科普巨著，旨在带领读者踏上一段穿越时空的史诗旅程，从宇宙诞生之初的奇点爆炸，到如今我们所见浩瀚无垠的星系图景，系统梳理现代天体物理学和宇宙学的前沿发现与核心理论。这不是一本枯燥的教科书，而是一次充满想象力与求知欲的探险，将复杂深奥的科学概念，通过生动详实的叙述和精妙的比喻，化为触手可及的知识盛宴。 第一部分：太初之光——宇宙的黎明与膨胀 我们将从人类对夜空的最初凝视开始，回顾从古希腊的宇宙模型到哥白尼的日心说的历史性转折。随后，重点聚焦于二十世纪最伟大的革命之一——大爆炸理论。我们将详细探讨宇宙微波背景辐射（CMB）的发现及其意义，它如同宇宙婴儿时期的“胎记”，为我们提供了关于早期宇宙温度、密度和均匀性的决定性证据。 本部分深入解析了暴胀理论（Inflation），解释了宇宙如何在诞生后的极短时间内经历了指数级的快速膨胀，从而解决了视界问题和磁单极子问题。读者将跟随理论的推导，理解暴胀的物理机制，以及它如何播下了后来形成星系团的“种子”——早期宇宙的微小密度涨落。我们还会探讨暗物质和暗能量的提出背景，它们是现代宇宙学中两个最大的未解之谜，但却是构建标准宇宙学模型（ΛCDM 模型）不可或缺的基石。 第二部分：物质的编年史——从夸克到星系 宇宙在膨胀冷却的过程中，物质的形态经历了惊人的转变。本章将详尽描绘从基本粒子（夸克、轻子）的形成，到核合成阶段（Big Bang Nucleosynthesis, BBN）中氢、氦、锂等轻元素的诞生过程。我们将量化计算这些元素的丰度，并将其与实际观测结果进行比对，以此佐证大爆炸理论的精确性。 接着，我们将步入“黑暗时代”——光子尚未能自由传播的时期，以及随后原子的形成（复合时期）。随着宇宙的进一步冷却，引力开始发挥主导作用。本章详细介绍了恒星的诞生：分子云的引力坍缩、原恒星的形成、核聚变的启动，以及不同质量恒星的生命周期。我们将深入剖析恒星内部的核反应过程，包括质子-质子链反应、CNO 循环，以及对氦核的燃烧。 更引人入胜的是对恒星死亡的描述。我们将依次探讨白矮星的稳定极限（钱德拉塞卡极限）、中子星的极端物理状态（如脉冲星的精确计时），以及黑洞的形成与性质。爱因斯坦的广义相对论将在这里得到直观的阐释，帮助读者理解时空的弯曲如何定义了黑洞的事件视界。 第三部分：结构的交响——星系的诞生与宇宙网 恒星并非孤立存在，它们汇集成宏伟的星系。本部分专注于星系的形成与演化。我们将考察星系的分类（螺旋星系、椭圆星系、不规则星系），并探讨星系合并与相互作用在塑造现有星系形态中的关键作用。 宇宙学模型预言，物质并非均匀分布，而是形成了巨大的“宇宙网”（Cosmic Web）结构——由星系团、超星系团和巨大的空洞构成的三维网络。我们将运用计算机模拟的结果，展示暗物质晕如何充当星系形成的“骨架”，引导普通物质聚集。 读者将接触到星系团（Galaxy Clusters）的观测证据，包括它们发出的X射线辐射，以及通过引力透镜效应（Gravitational Lensing）测量到的暗物质分布。引力透镜技术，无论是强透镜还是弱透镜，都为我们提供了一种间接“称量”宇宙中不可见物质的强大工具。 第四部分：探索未知——暗物质、暗能量与未来 本书的最后一部分聚焦于当前宇宙学研究的最前沿和最令人困惑的领域。 暗物质之谜： 我们将梳理寻找暗物质粒子（如WIMPs或轴子）的多种实验途径，包括直接探测实验（在地下深处寻找与原子核的微弱碰撞）、间接探测（寻找湮灭产物如伽马射线）和对撞机实验。同时，我们将考察替代理论，例如修正牛顿动力学（MOND），尽管它们在解释大尺度结构方面面临挑战。 暗能量的本质： 暗能量的发现是物理学界最令人震惊的事件之一。我们将详细解读“加速膨胀”的观测证据，主要来自于Ia型超新星的红移测量。什么是宇宙学常数（Λ）？它与真空能密度有何关系？读者将了解托斯和量子场论对暗能量的不同解释框架，以及如何通过测量宇宙膨胀历史的不同阶段（如重子声学振荡BAO）来约束暗能量的性质——它是恒定的还是随时间变化的（即所谓的“仙女座方程”w）。 宇宙的终局： 基于当前的ΛCDM模型，我们将推演宇宙可能面临的几种未来命运：热寂（Heat Death/Big Freeze）、大撕裂（Big Rip）或大挤压（Big Crunch）。这些推测将引导读者思考，宇宙学作为一门科学，其研究范畴如何延伸至时间和空间的最远边界。 本书旨在激发读者对宇宙的敬畏之心，并提供坚实的科学基础，去理解我们身处的这个宏大、美丽而又充满未解之谜的宇宙。

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