一学必会 新手学

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出版者:
作者:居维玲 编
出品人:
页数:312
译者:
出版时间:2010-6
价格:39.80元
装帧:
isbn号码:9787802435346
丛书系列:
图书标签:
  • 新手入门
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具体描述

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《星辰之语:宇宙探索与高等文明初探》 内容简介 浩瀚宇宙,无垠星海,自古以来便激发着人类无尽的好奇与遐想。本书并非聚焦于基础知识的零散罗列,而是致力于构建一套系统化、前瞻性的宇宙探索理论框架,并深入剖析当代天体物理学与宇宙学研究的前沿热点。我们旨在为那些对宇宙深层奥秘抱有强烈求知欲的读者,提供一趟既严谨又充满想象力的精神旅程。 第一部分:跨越光年的尺度——宇宙结构与演化模型 本部分将带领读者跳脱出太阳系的局限,进入到宏观的宇宙尺度。我们将详细阐述当前主流的宇宙学模型,从哈勃定律的精确测量到暴胀理论的数学基础,剖析我们如何理解宇宙的起源——大爆炸的证据链条。 暗物质与暗能量的谜团: 宇宙中约95%的物质与能量仍是未知的幽灵。我们将深入探讨引力透镜效应、宇宙微波背景辐射(CMB)的各项异性分析,以及最新的斯隆数字巡天(SDSS)数据如何共同指向暗物质和暗能量的存在。本书不会满足于简单的概念介绍,而是会详细剖析WIMP、轴子等候选粒子的理论特性及其在现有实验装置(如地下氙探测器)中的探测策略。关于暗能量,我们将对比Lambda-CDM模型与修正引力理论(如f(R)引力)的优劣,讨论宇宙加速膨胀的物理驱动力。 星系形成与演化: 从最小的矮星系到壮观的星系团,我们将探讨恒星形成的速度、反馈机制(如超新星爆发和活动星系核喷流对周围气体的加热与清除作用),以及星系合并的动力学过程。特别地,我们会引入“宇宙学烟囱”理论,解释早期宇宙如何通过气体流将物质输送至新生恒星团的形成区域。 时空几何与广义相对论的应用: 本部分将用清晰的数学工具(非入门级,而是面向有一定物理基础的读者)来解释爱因斯坦场方程的物理含义。我们将细致分析黑洞的史瓦西解、克尔解的物理边界,并讨论事件视界以外的区域如何影响周围时空结构。引力波天文学的兴起是本领域革命性的进步,我们将深入解析LIGO/Virgo的干涉仪工作原理,以及它们对双黑洞、中子星并合事件的探测如何验证广义相对论的强场极限。 第二部分:地外生命探寻——宜居性与生物特征信号 人类对外星生命的探索从未止步。本部分将构建一个评估地外文明潜力的多维度评估体系,超越传统的“宜居带”概念。 行星系统的多样性与行星形成的新范式: 开普勒任务和TESS任务已经揭示了系外行星的惊人多样性,例如“超级地球”和“迷你海王星”。我们将探讨传统行星形成模型(如核心吸积)如何解释这些极端行星的形成,并引入“快速迁移”和“巨行星散射”等理论来解释系统内部的动态平衡。 生物特征信号(Biosignatures)的精确界定: 寻找生命迹象并非简单地寻找水。我们将分析大气光谱学中用于识别生命代谢产物的特征分子,例如氧气、臭氧、甲烷与一氧化二氮的特定比例。本书将详细论证为何某些组合(如高浓度甲烷与氧气的共存)在非生物过程中难以维持,从而成为强烈的生命指示器。此外,我们还将探讨非碳基生命(如硅基或氨基生命)的潜在代谢路径及其对环境的要求。 技术特征信号(Technosignatures)的分析: SETI(搜寻地外文明计划)的最新进展将是重点。我们将评估诸如戴森球等巨型工程结构的理论模型,分析它们可能产生的红外辐射特征。对于无线电信号的搜寻,我们将深入探讨背景噪声过滤技术、信号调制分析,以及对潜在智能信号的统计学显著性评估标准。 第三部分:超越标准模型——前沿物理学与时空旅行的悖论 本部分将涉及理论物理学的最深层问题,探讨我们当前物理学框架的局限性,并审视一些大胆的理论推测。 量子引力与弦理论的景观: 标准模型在描述黑洞奇点或大爆炸初期时失效。我们将简要介绍圈量子引力(LQG)与超弦理论的数学框架,重点讨论它们试图解决的物理问题,如信息悖论和高维空间的紧致化。读者将了解到“景观”(Landscape)的概念——宇宙常数可能存在的巨大数量级解空间,以及这如何影响我们对“为什么我们的宇宙是这样的”的理解。 虫洞与曲速驱动的理论可行性: 基于爱因斯坦方程的广义解,虫洞(爱因斯坦-罗森桥)和曲速泡(Alcubierre Drive)在理论上是允许的。本书将严格分析维持这些结构所需的条件——即负能量密度或奇异物质的存在性。我们将讨论卡西米尔效应等是否能提供微小的负能量输入,以及宏观尺度上实现曲速驱动所面临的能量障碍与因果律约束。 多重宇宙的哲学与物理边界: 永恒暴胀理论、弦理论的景观以及量子力学的多世界诠释,都指向了多重宇宙的可能性。我们将区分不同层次(Level I到Level IV)多重宇宙的概念,探讨可观测性边界,并讨论在严格的科学框架下,如何构建可证伪的实验来检验我们宇宙之外的结构。 总结:认知边界的拓展 本书旨在提供一种结构化的、深入的知识体系,而非零碎的科普知识点。它要求读者愿意面对复杂的数学概念和深刻的哲学思辨,去探索人类理性所能触及的宇宙极限。通过对当前最尖端科学发现的梳理与理论框架的深入剖析,我们希望激发读者建立起一个宏大而严谨的宇宙观,认识到科学探索的真正魅力在于不断推翻已知,直面未知。

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