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出版者:高等教育

作者:天津大学物理化学教研室 编

出品人:

页数:471

译者:

出版时间:2010-7

价格:36.40元

装帧:

isbn号码:9787040291780

丛书系列:

图书标签:

• 物理化学
• 热力学
• 化学动力学
• 量子化学
• 统计热力学
• 分子结构
• 相平衡
• 溶液化学
• 电化学
• 谱学

瀚海星辰：宇宙演化与暗物质探秘 这是一部带领读者穿越时空，探索宇宙宏大叙事与微观奥秘的科普巨著。 它不聚焦于分子间作用力或热力学定律的精妙推导，而是将视野投向了宇宙的边界，追溯了从奇点爆发至今，物质、能量与时空结构所经历的史诗般演变。 本书旨在为那些对浩瀚星空、对宇宙终极命运充满好奇心的求知者提供一张详尽的“宇宙地图”。我们将避开复杂的化学平衡和量子化学的细枝末节，转而深入探讨那些塑造了我们存在基础的物理学原理及其在宇宙尺度上的体现。 --- 第一部分：创世之初——奇点的回响 本部分将我们带回到时间原点的瞬间，描述宇宙如何从一个无限致密、无限炽热的状态中诞生。 第一章：时间的起点与暴胀理论的构建 我们首先剖析大爆炸理论的基石——宇宙微波背景辐射（CMB）的发现及其意义。随后，我们将详细阐述暴胀理论（Inflationary Theory）如何解决了标准大爆炸模型中的视界问题和磁单极子问题。读者将了解到，正是这次极速的指数膨胀，播下了后来星系形成的微小密度涨落的种子。我们将用清晰的语言描述暴胀场（Inflaton Field）的动态过程，以及它对未来宇宙结构形成的深远影响。 第二章：夸克-胶子等离子体的熔炉 宇宙诞生后的前几微秒是物质形态最为奇特的阶段。本章聚焦于夸克时代。我们将描述夸克和胶子如何在高能环境下自由运动，形成炙热的夸克-胶子等离子体。随后，随着宇宙的冷却，我们将详述强子化过程——夸克如何被“禁闭”形成质子和中子。这一过程是理解核物理和元素起源的关键前奏。我们还将探讨CP破坏现象在早期宇宙中的作用，解释为何物质最终战胜了反物质，构成了我们今天所见的宇宙。 第三章：核合成的熔炉——轻元素的诞生 在大爆炸发生后的前三分钟，宇宙的温度和密度恰好适合进行太初核合成（Big Bang Nucleosynthesis, BBN）。本章将细致描绘质子和中子如何结合，形成氘、氦-3、氦-4以及微量的锂-7。我们将对比理论预测的轻元素丰度与现代观测数据的惊人一致性，这是大爆炸理论最强有力的证据之一。此外，我们也会探讨BBN过程对后来恒星演化中燃料储备的决定性影响。 --- 第二部分：结构的形成与宏观疆域 随着宇宙的膨胀和冷却，引力开始主导物质的聚集，形成了我们今天观测到的恒星、星系乃至星系团的宏伟结构。 第四章：黑暗时代的终结与第一批恒星（Population III） 在核合成结束后，宇宙进入了长达数亿年的“黑暗时代”。本章聚焦于再电离时期（Epoch of Reionization）的开启。我们将探讨气体云如何首次在引力的作用下坍缩，点燃了宇宙中的第一代恒星。这些恒星（Population III Stars）的特性——它们几乎只由氢和氦构成，巨大且寿命短暂——将如何通过它们壮烈的死亡（超新星爆发），将重元素播撒到周围的星际介质中，为后续恒星和行星系统的形成奠定物质基础。 第五章：星系的演化与引力的编织 本章深入星系的形成与演化动力学。我们将分析冷暗物质晕（Cold Dark Matter Halos）如何作为引力支架，吸引普通物质（重子物质）聚集。读者将了解星系合并（Galaxy Mergers）如何塑造了螺旋星系和椭圆星系的形态差异。我们将通过分析星系团的结构和星系际介质的性质，揭示引力如何无情而精确地在宇宙网（Cosmic Web）中编织出我们今天观测到的宏观结构。 第六章：黑洞的阴影与时空涟漪 从恒星级黑洞到占据星系中心的超大质量黑洞，它们是时空几何的极端表现。本章将解释黑洞的形成机制、事件视界的物理意义，以及它们如何通过吸积盘辐射出强大的能量。我们将讨论引力波天文学的兴起，解释LIGO/Virgo等探测器如何捕捉到黑洞和中子星合并产生的时空涟漪，为我们提供了检验广义相对论的全新窗口。 --- 第三部分：未解之谜——宇宙的隐形骨架 现代宇宙学面临的最大挑战，在于解释构成宇宙绝大部分能量密度的神秘成分——暗物质和暗能量。 第七章：暗物质的证据链——引力的不在场证明 本章系统梳理支持暗物质存在的关键观测证据，完全从动力学角度出发，不涉及粒子物理的内部细节。我们将分析维里亚尔定理在星系旋转曲线分析中的应用，以及引力透镜效应如何揭示了不可见质量的存在。读者将理解，暗物质虽然不与电磁波相互作用，但其强大的引力塑造了星系的运动轨迹，是宇宙结构的真正主导者。我们还将探讨当前搜寻暗物质的几种主要实验路径（如直接探测、间接探测和对撞机实验的预期信号）。 第八章：暗能量的困惑——宇宙加速膨胀的驱动力 本章探讨了二十世纪末最令人震惊的发现：宇宙的膨胀正在加速。我们将详细分析Ia型超新星观测如何提供了决定性的证据。随后，我们将聚焦于暗能量的本质。本书将介绍“宇宙学常数”（Lambda）模型以及第五种场（Quintessence）等替代性理论，探讨这些理论对宇宙未来命运的预测差异——是趋于热寂、撕裂还是新的收缩？ 第九章：物理学的统一前沿与多重宇宙的假说 在总结部分，我们将超越标准模型，展望未来物理学可能的发展方向。我们将简要介绍弦理论/M理论的宏大构想，及其为解决量子引力问题提供的潜在框架。最后，我们将探讨“景观理论”（Landscape）和多重宇宙（Multiverse）的概念，思考我们的宇宙在更广阔的实在结构中可能占据的位置。 --- 《瀚海星辰：宇宙演化与暗物质探秘》 是一场关于尺度的哲学之旅。它不提供化学反应式的计算指南，而是描绘了一幅跨越138亿年的动态画卷，让你在星辰的序列和时空的扭曲中，重新认识物质、能量和存在的意义。

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