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页数:736

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出版时间:2008-2

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isbn号码:9780495387732

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• 化学
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《星尘的低语：宇宙的诞生与终结》 简介： 这是一本带领读者穿越浩瀚时空的宏伟史诗，它不谈分子结构，不涉元素周期，而是将目光投向比一切化学反应都更为古老、更为磅礴的领域——宇宙的起源、演化及其最终的命运。 第一部分：太初之光——宇宙的黎明 本书的第一部分，我们聚焦于“无中生有”的瞬间。我们摒弃了实验室中的玻璃器皿和精确的称量，转而探究一束光如何从一个密度无限大的奇点中爆发而出，拉开时空的序幕。 第一章：零点之熵：探讨宇宙大爆炸理论的根基，不仅仅是描述爆炸本身，而是深入解析暴胀时期（Inflationary Epoch）对今日宇宙结构的影响。我们将重现早期宇宙的极端条件——温度高达 $10^{32}$ 开尔文，能量密度超乎想象。在这里，物理定律尚未完全凝固，时空结构仍在颤抖。我们不会提及任何关于物质构成的细节，而是着重于能量和引力的主导地位。讨论如何从量子涨落中孕育出宏观尺度的不均匀性，这些不均匀性最终演化为星系和星系团的“宇宙网”。 第二章：夸克-胶子汤与基本力的初现：在宇宙冷却到足够低的温度（尽管仍是极高）时，能量开始凝结成物质的雏形。本章详细描述了早期宇宙中物质的“混沌状态”——夸克-胶子等离子体。我们的重点在于基本力的分离过程：引力、强核力、弱核力和电磁力是如何按照特定的时间序列，从统一的超对称态中依次“冻结”出来，奠定了我们今日所见的物理法则。这是一种关于对称性破缺的宇宙学叙事，与微观化学反应的对称性无关。 第三章：原初核合成的余晖（而非实际的核合成）：虽然“核合成”一词带有化学的意味，但本章关注的是宇宙诞生后最初的三分钟内，质子和中子如何结合形成最简单的原子核——主要是氢和氦的同位素。本书的关键在于，我们讨论的是这些原子核的比例如何被宇宙的膨胀速度和温度所决定，以及这些原始丰度如何成为未来恒星和星系形成的“原材料”。我们会详细计算和模拟早期宇宙的冷却曲线，而不是任何后期的元素合成过程。我们关注的是这些早期核素在宇宙微波背景辐射（CMB）中的投影，而非它们在任何行星表面上的反应。 第二部分：黑暗的统治与结构的形成 宇宙度过了最初的炽热阶段，进入了一个漫长而黑暗的纪元。在这个时期，物质的引力开始占据主导，塑造了我们今日观测到的宏伟结构。 第四章：黑暗时代的降临：在光子主导的时代结束后，宇宙进入了黑暗时代。这里没有恒星发光，只有中性氢原子弥漫在广袤的空间中。本章描述了暗物质（Dark Matter）——这种无法发光、无法相互作用，却占据了宇宙绝大部分质量的神秘物质——如何构建了引力骨架。我们将探索暗物质晕的形成模拟，它们像无形的幽灵一样，引导着普通物质的聚集，这是宇宙尺度上的引力拓扑学。 第五章：第一批恒星的诞生与“宇宙的再电离”：在引力坍缩的驱动下，第一代恒星（Population III Stars）在暗物质晕的核心点燃。这些巨型、短命的恒星是宇宙中的第一批光源。本章详述了这些恒星如何通过其猛烈的辐射（主要是紫外线），将周围中性的氢原子重新电离，结束了宇宙的黑暗时代。这是一个关于光子如何“照亮”宇宙历史的篇章，而非任何涉及化学发光的细节。 第六章：星系的编织与宇宙网：随着时间的推移，引力不断地将恒星群聚集起来，形成了星系。我们追溯了从矮星系到巨大椭圆星系的演化路径，并探讨了星系团、超星系团以及连接它们的纤维状结构——宇宙网的形成。本书将使用大尺度结构形成理论（如冷暗物质模型）来解释这种分形结构，强调的是引力势阱在数百万光年尺度上的作用。 第三部分：终极的命运——宇宙的消亡 在见证了结构的辉煌之后，本书转向宇宙最终的、不可避免的结局。 第七章：暗能量的崛起与加速膨胀：近几十年来观测到的一个令人不安的发现是宇宙膨胀正在加速。本章深入探讨暗能量（Dark Energy）的概念，将其视为一种弥漫在时空中的负压能量。我们将分析爱因斯坦的宇宙学常数及其对宇宙未来膨胀率的影响。这部分完全基于广义相对论和宇宙学参数的拟合，不涉及任何物质的化学性质。 第八章：恒星的谢幕与物质的退化：在数十万亿年后，宇宙中所有可燃的恒星燃料都将耗尽。本章描绘了一个“恒星后的宇宙”景象：白矮星冷却成黑矮星，中子星和黑洞成为主要的宏观天体。我们将计算出恒星演化结束所需的时间尺度（$10^{14}$ 年），这是比任何化学反应寿命都要长久得多的过程。 第九章：黑洞的蒸发与最后的寂静：即使是宇宙中最坚固的结构——黑洞，也无法逃脱时间的侵蚀。本章基于霍金辐射理论，解释了黑洞如何极其缓慢地“蒸发”。我们将计算一个太阳质量黑洞蒸发所需的时间（$10^{67}$ 年），这是一个极其漫长、纯粹基于时空曲率和量子场论的预测。 第十章：热寂的终点或时空的分裂：本书的最后一部分探讨了关于宇宙最终命运的两种主要理论：如果暗能量持续主导，宇宙将走向“热寂”（Heat Death），所有能量均匀分散，达到最大熵值，万物归于永恒的低温；或者，如果暗能量的性质发生变化，宇宙可能面临“大撕裂”（Big Rip），时空本身的结构被拉伸至极限。无论哪种结局，这都标志着一个不涉及原子、分子、键合或反应的终极物理学结论。 --- 总结： 《星尘的低语》是一部纯粹的宇宙学作品，它带领读者从普朗克尺度开始，直至时间的尽头。全书的焦点始终锁定在引力、时空、能量密度、基本力分离以及宏观结构形成之上。它是一部关于时空几何和宇宙尺度演化的史诗，完全避开了对元素周期表、化合物形成、化学热力学或任何微观物质性质的讨论。本书的叙事基调是宏大、深邃且极度依赖于现代物理学前沿理论的推演。

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