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出版者:

作者:胡建生 编

出品人:

页数:174

译者:

出版时间:2010-8

价格:17.00元

装帧:

isbn号码:9787115225573

丛书系列:

图书标签:

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探寻宇宙深处的奥秘：一部关于天体物理学的宏大叙事 书名：星际回响 图书简介： 《星际回响》并非一部描绘钢铁、齿轮或精确几何线条的实用手册，它是一部带领读者穿越浩瀚宇宙，深入理解物质、能量与时空基本规律的深度学术探索之旅。本书聚焦于当代天体物理学的前沿领域，从宇宙的起源、恒星的诞生与死亡，到极端天体现象的物理机制，再到暗物质与暗能量的本质追问，构建了一幅波澜壮阔的宇宙图景。 本书的核心价值在于其对理论物理与观测天文学的精妙融合。我们不再局限于地球的尺度，而是以普朗克尺度为起点，直至可观测宇宙的边缘，系统阐述了支配这些尺度的基本物理定律。 第一部分：宇宙的黎明与演化 本部分首先回顾了宇宙学的基础框架——基于广义相对论的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规。我们详细解析了标准宇宙学模型 $Lambda$CDM 的核心参数及其观测证据，包括宇宙微波背景辐射（CMB）的各项异性、大尺度结构的形成以及元素丰度问题。 重点章节将深入探讨暴胀理论（Inflation Theory）。我们不仅描述了暴胀机制如何解决了平坦性、视界和磁单极子三大难题，更细致分析了不同势能驱动下的暴胀模型，例如混沌暴胀（Chaotic Inflation）和再加热过程（Reheating），以及它们在未来引力波探测中可能留下的特征信号。 随后，本书将转向宇宙的早期历史：夸克-胶子等离子体（QGP）的冷却、核合成（Nucleosynthesis）的精确计算及其与早期宇宙物质密度的关联，以及宇宙再电离时期（Epoch of Reionization）的复杂物理过程，包括第一代恒星（Population III Stars）的形成与它们对早期宇宙透明度的影响。 第二部分：恒星的生命周期与能量工厂 恒星，作为宇宙中的主要发光体和重元素制造者，占据了本书的中心位置。我们抛弃了对恒星结构简单的壳层模型，转而采用流体力学、辐射传输方程和核物理交叉的复杂模型。 章节详述了恒星形成过程中的分子云坍缩（Jeans Instability）、角动量耗散以及原恒星吸积盘的形成。对于主序星，本书着重分析了不同质量恒星的内部能量传输机制——对流与辐射的平衡，以及围绕微子中微子（Neutrinos）的能量损失路径。 高潮部分在于恒星的终结。我们对白矮星的电子简并压力极限（钱德拉塞卡极限）进行了严格的数学推导，并讨论了Ia型超新星作为标准烛光（Standard Candle）在宇宙学测量中的关键作用。对于大质量恒星，本书详细描绘了核心的铁（Iron）核形成、光致蒸发（Photodisintegration）与引力坍缩（Gravitational Collapse）的动态过程，最终导致II型超新星的爆发，以及镍-铁循环在元素富集中的作用。 第三部分：极端天体与时空几何 本书的这一部分将读者的视角带入物理学的极限领域，探索时空结构被剧烈扭曲的区域。 黑洞物理是核心内容之一。我们不仅复习了史瓦西（Schwarzschild）和克尔（Kerr）度规，更深入探讨了事件视界（Event Horizon）的物理本质，霍金辐射（Hawking Radiation）的热力学解释，以及信息悖论（Information Paradox）的最新进展。对于观测天文学家而言，如何通过吸积盘的X射线光谱（Fe K-alpha 线展宽）以及引力波信号来识别和区分这些天体的性质，是重要的实践环节。 中子星，作为宇宙中最致密的物质形态，其状态方程（Equation of State, EoS）至今仍是凝聚态物理的未解之谜。本书整合了核物理、夸克物理模型，并结合快速射电暴（FRBs）和毫秒脉冲星的观测数据，讨论了超大质量中子星的质量上限和可能存在的奇异物质形态，如夸克星或奇异星。 第四部分：暗的疆域——暗物质与暗能量 天体物理学面临的最大挑战，即构成宇宙约95%物质和能量的“暗部门”，是本书的收官之作。 关于暗物质（Dark Matter），本书系统梳理了 WIMPs（弱相互作用重粒子）、轴子（Axions）以及模糊暗物质（Fuzzy Dark Matter）等主流理论模型的粒子物理图像。在观测层面，本书详细对比了直接探测（如XENONnT实验的低能散射信号）、间接探测（如伽马射线和反物质信号）以及通过引力透镜（Gravitational Lensing）和动力学效应（Galaxy Rotation Curves）对暗物质分布的约束。 暗能量（Dark Energy）的部分，则聚焦于对宇宙加速膨胀的解释。我们审视了宇宙学常数 $Lambda$ 模型的局限性，并探讨了各种修正引力理论（Modified Gravity Theories），如 $f(R)$ 引力，以及动态暗能量模型（如Quintessence）如何试图在几何与能量之间架起桥梁。本书强调，对早期宇宙重子声波振荡（BAO）和未来对棕矮星（Brown Dwarfs）等天体的精确测光，是区分这些模型的关键。 结论：未竟的探索 《星际回响》最终将目光投向了未来。它不仅是一部总结现有成就的著作，更是一份对未解问题的宣言。从量子引力理论的构建，到对系外行星宜居性的深入评估，本书旨在激励下一代物理学家，勇敢地跃入尚未被光线触及的宇宙深处。本书语言严谨，数学论证充分，适合对现代天体物理学有深入了解需求的物理学专业学生、研究人员及资深爱好者阅读。

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