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出版者:

作者:佘春巍 编

出品人:

页数:78

译者:

出版时间:2010-5

价格:10.00元

装帧:

isbn号码:9787539745022

丛书系列:

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探索未知边界：一部关于宇宙起源与演化的宏大史诗 书名： 《星尘的回响：宇宙的黎明与终焉》 作者： 艾萨克·凡·德·霍夫 出版社： 环宇视野出版社 页数： 780页 装帧： 精装，附赠星空观测图谱及16开高分辨率宇宙图像集 定价： 188.00 元 --- 内容提要： 《星尘的回响：宇宙的黎明与终焉》并非一本面向初级读者的科普读物，而是一部深入探索宇宙学最前沿理论、跨越时间尺度、追溯物质与能量起源的深度学术专著。本书以其严谨的论证结构、对复杂物理模型的精妙阐释，以及令人震撼的哲学思辨，为专业天体物理学家、宇宙学家以及对宇宙终极问题抱有强烈求知欲的资深爱好者提供了一幅包罗万象的宇宙全景图。 全书共分为五大部分，共计二十七章，每一部分都聚焦于宇宙演化历史中的关键阶段，并辅以最新的观测数据和理论推导。 第一部：太初的瞬间——量子引力与大爆炸的“零点” (约180页) 本部分是全书最具挑战性也最引人入胜的部分。作者从普朗克尺度开始，细致地剖析了我们对宇宙大爆炸奇点前夕状态的理解。 第一章：时空的诞生与普朗克纪元：重点阐述了时空曲率在极高能量密度下的行为。书中详尽对比了圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）和弦理论（String Theory）在描述“量子泡沫”和避免奇点产生方面的核心差异和数学模型。作者没有回避这些理论的局限性，而是深入剖析了它们在预测宇宙初始状态时的微妙区别。 第二章：暴胀理论的精确检验与修正：探讨了暴胀理论如何解决早期宇宙的平坦性问题和视界问题。书中包含对多尺度暴胀模型（Multi-scale Inflation）的详细数学推导，特别是关于“原初引力波背景”（Primordial Gravitational Wave Background）的观测信号预测。作者引用了最新一代的宇宙微波背景（CMB）实验数据，如普朗克卫星的LFI和HFI通道数据，对其自相关和非高斯性参数进行了严苛的检验。 第三章：物质-反物质不对称的起源：这一章聚焦于重子生成（Baryogenesis）的机制。它超越了简单的萨哈罗夫条件，深入探讨了电弱重子生成（Electroweak Baryogenesis）与大统一理论（GUT）尺度下的不对称机制，并引入了对“暗重子”存在的潜在可能性分析。 第二部：结构的塑造——早期宇宙的动力学 (约150页) 第二部分将叙事从微观的量子领域转向宏观的结构形成，关注宇宙在冷却过程中，基本粒子如何凝结成可见物质。 第四章：夸克-胶子等离子体的冷却与核合成：详细描述了从温度极高时的夸克-胶子等离子体退禁闭（Deconfinement）过程，这是理解质子和中子形成的物理基础。紧接着，对太初核合成（Big Bang Nucleosynthesis, BBN）的物理模型进行了再评估，重点分析了氘、氦-3、氦-4和锂-7的丰度预测与当前观测值之间的微小偏差，及其对中微子味数和暗物质密度的潜在暗示。 第五章：暗物质的本性与引力作用：本书对暗物质的探讨不局限于“粒子”层面，而是从广义相对论框架下分析其对大尺度结构（Large Scale Structure, LSS）的影响。书中包含了对冷暗物质（CDM）模型的修正版本，如温热暗物质（WDM）和自相互作用暗物质（SIDM）的模拟结果对比，特别是对星系团内部的“核心-Cusp”问题的解释。 第六章：宇宙微波背景的深度解码：这一章专注于CMB的非均匀性——声子振荡的“牛顿山峰”结构。作者运用玻尔兹曼方程（Boltzmann Equation）的数值解，精确模拟了声学峰值的位置和高度，并讨论了如何利用CMB偏振（E-模式和B-模式）来分离早期宇宙和后期结构对光子的影响。 第三部：星系的编年史——从原初密度涨落到星系团 (约160页) 第三部是全书的“中流砥柱”，描述了物质如何在引力的主导下，从近乎均匀的状态演化出我们今天所见的宇宙网（Cosmic Web）。 第七章：密度涨落的线性与非线性演化：详细介绍了傅里叶分析在描述密度谱（Power Spectrum）中的应用，并展示了如何从初始的绝热（Adiabatic）和等熵（Isentropic）扰动，通过引力不稳定性和物质的自由落体，过渡到非线性的暗物质晕的形成。 第八章：第一批恒星——星族III的模拟：聚焦于宇宙黑暗时代（Dark Ages）结束时的事件。本书深入分析了在缺乏重元素时，由纯氢和氦构成的、质量可能高达数百太阳质量的第一代恒星的形成机制、寿命及其超新星爆发模式（可能直接形成黑洞），以及它们对早期再电离（Reionization）过程的贡献。 第九章：主动星系核与反馈机制：探讨了超大质量黑洞（SMBHs）在星系形成中的双向作用。书中不仅讨论了吸积盘的物理，更侧重于“反馈”（Feedback）过程——喷流和风如何将能量和重元素输送到星系际介质（IGM）中，从而调节了后续恒星形成的效率。 第四部：时空的几何学——广义相对论与极端天体 (约140页) 此部分从宇宙学尺度转向局部但极端的时空结构，验证了爱因斯坦场方程的极限应用。 第十章：黑洞的拓扑结构与信息悖论：详尽解析了史瓦西、克尔、莱文诺夫-燕布尔（Reissner-Nordström-Yemmer-Braking, RNYB）解，并深入探讨了事件视界内的物理过程。关于信息悖论的部分，作者清晰地阐述了霍金辐射的半经典推导，并对比了防火墙理论（Firewall Theory）和软毛理论（Soft Hair Theory）的最新进展。 第十一章：引力波天文学的新纪元：结合LIGO/Virgo/KAGRA的观测结果，本书分析了双黑洞并合（BBH）、双中子星并合（BNS）产生的引力波信号。书中包含对“后平移运动”（Post-Newtonian）修正项的详细矩阵推导，以及如何利用引力波信号来独立测量哈勃常数（Standard Sirens）。 第十二章：暗能量的本质与宇宙学常数危机：对暗能量的研究占据了重要篇幅。作者审视了ΛCDM模型，并详细分析了试图解释“宇宙学常数问题”（即量子场论预测值与观测值之间高达$10^{120}$倍的差异）的修正引力理论，如$f(R)$引力、卡鲁扎-克莱因理论的现代应用等。 第五部：宇宙的最终命运——熵增与新物理学 (约130页) 本书以对宇宙最终结局的预测和对未来物理学方向的展望收尾。 第十三章：热力学与宇宙的终局：基于当前加速膨胀的观测事实，本书详细推演了“大撕裂”（Big Rip）、“热寂”（Heat Death）和“大收缩”（Big Crunch）三种情景的概率和物理条件。重点探讨了在极端稀疏的未来宇宙中，质子衰变（Proton Decay）对信息保存的终极影响。 第十四章：弦理论与M理论的宇宙学承诺：这一章将视角投向更高维度的可能性。作者谨慎地讨论了景观理论（Landscape Theory）带来的“多重宇宙”概念，以及如何从更高维度的几何结构中推导出我们四维时空的物理定律。 第十五章：超越标准模型的遗留问题：最后，作者总结了当前观测与理论预测之间的主要“裂痕”，包括暗物质、暗能量的身份，以及标准模型中对引力缺乏量子描述的困境，并提出了未来十年内（如下一代CMB实验、詹姆斯·韦伯空间望远镜的深场观测）可能解决这些问题的研究方向。 --- 读者定位与学术价值： 《星尘的回响》要求读者具备扎实的微积分、线性代数基础，并对经典力学和电磁学有深入了解。它不是一本轻松的阅读材料，而是需要读者投入大量精力去理解其推导和论证。本书的价值在于它将理论物理的抽象性与天文学的实证性完美结合，为科研工作者提供了一个全面、深入且极具批判性的参考框架。书中大量的图表、方程式和模拟数据，使其成为一个高质量的工具书和研究起点。

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