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出版者:中国法制出版社

作者:周明哲

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:2003-1-1

价格:35.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787801820495

丛书系列:

图书标签:

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《宇宙的低语：暗物质与超新星的交响》 第一部分：虚空的咏叹调 自古以来，人类仰望星空，试图解读那片深邃的黑暗。我们所见的星辰、星云、星系，不过是宇宙宏大剧目中微不足道的一幕。真正的舞台，隐藏在光芒之外，由那些我们无法直接观测的“幽灵”物质所主宰。本书将带领读者潜入宇宙最深层的奥秘，探索暗物质和暗能量——这两种构成了宇宙绝大部分质量与能量的神秘实体。 我们将从爱因斯坦的广义相对论出发，回顾二十世纪物理学如何一步步揭示我们对宇宙认知的局限性。开篇详述宇宙学观测的里程碑，特别是对遥远星系红移的精确测量，如何无可辩驳地指向一个正在加速膨胀的宇宙。但这加速的背后，需要一种强大的、具有负压力的驱动力，即暗能量。我们将剖析各种暗能量模型，从最简单的宇宙学常数（Lambda），到更复杂的动态场理论，如昆虫理论（Quintessence）。我们不仅探讨这些理论如何拟合当前的观测数据，更重要的是，它们对宇宙未来命运的深远影响——是“大撕裂”（Big Rip），还是永恒的、稀薄的“热寂”（Heat Death）？ 紧接着，我们将聚焦于构成宇宙绝大部分质量的——暗物质。这并非一个新概念，早在20世纪30年代，弗里茨·茨威基（Fritz Zwicky）对后发座星系团的观测就暗示了“缺失的质量”。我们将细致梳理支持暗物质存在的关键证据链条：星系旋转曲线的平坦化、星系团的动力学稳定性、引力透镜效应的畸变，以及宇宙微波背景（CMB）的精细结构。这些证据，尽管间接，却构建了一个坚不可摧的理论框架。 第二部分：粒子的低语与猎捕 暗物质究竟是什么？这是一个横跨粒子物理学和宇宙学的终极难题。我们排除了传统的重子物质的可能性，将目光投向了假设中的非重子粒子。本书将系统梳理当前最热门的候选者。 首先是弱相互作用重粒子（WIMPs）。它们是超对称理论（Supersymmetry）自然而然的产物，其质量和相互作用强度恰好处于我们目前实验能够探测的敏感区间。我们将深入讲解WIMP的生成机制，即宇宙早期“热遗迹”的冻结过程（Freeze-out），以及如何计算其在当前宇宙中的预期丰度。 随后，我们将探讨更轻的候选者，比如轴子（Axions）。这些理论粒子最初是为了解决强相互作用中CP破坏问题而提出的，却意外地成为了一个极具吸引力的暗物质来源。轴子的探测需要极其精密的实验，利用它们在强磁场中转化为光子的特性。本书将详细介绍当前正在进行的各种轴子实验，如ADMX（Axion Dark Matter eXperiment）。 我们还将审视一些更具投机性但潜力巨大的理论，例如原始黑洞（Primordial Black Holes），以及某些涉及“隐形扇区”（Hidden Sector）的粒子模型。 在实验层面，本书将全面介绍“三驾马车”式的暗物质直接探测方法： 1. 直接探测（Direct Detection）： 位于地下深处的氙气（如XENONnT, LZ）或凝固氙/锗晶体探测器，旨在捕捉暗物质粒子撞击原子核产生的微弱反冲信号。我们将解析背景噪音的消除技术，以及如何区分来自暗物质与中微子的信号。 2. 间接探测（Indirect Detection）： 利用暗物质粒子在宇宙高密度区域（如银河系中心或矮星系中）湮灭或衰变产生的可探测粒子，如伽马射线、正负电子或反质子。费米伽马射线空间望远镜（Fermi-LAT）和AMS-02（阿尔法磁谱仪）的数据分析将是重点。 3. 产生探测（Collider Production）： 在大型强子对撞机（LHC）这样的粒子加速器中，尝试通过高能质子碰撞“撞出”暗物质粒子，通过测量缺失的能量和动量来推断其存在。 第三部分：超新星的谢幕与创生 暗物质和暗能量对宇宙结构形成的影响是不可磨灭的。本书的第三部分将转向宏观结构演化和恒星死亡的壮丽景象。 我们将探讨暗物质如何在宇宙网（Cosmic Web）的骨架中扮演核心角色。暗物质晕（Dark Matter Halos）是星系诞生的摇篮。通过N体模拟（N-body Simulations），我们可以追踪数以亿计的暗物质粒子如何在引力的作用下聚集、合并，最终形成我们今天观测到的螺旋星系和椭圆星系。这些模拟的输出，如“子结构问题”（Substructure Problem），也为我们检验和完善不同的暗物质模型提供了关键的压力测试。 随后，我们将把焦点转向宇宙中最剧烈的爆炸——超新星（Supernovae）。这不仅是恒星生命的终结，也是重元素工厂的熔炉。我们将区分Ia型超新星（白矮星失控热核爆炸）和II型/Ib/Ic型超新星（大质量恒星核心坍缩）。 特别是Ia型超新星，因其相对一致的峰值光度，被用作“标准烛光”来测量遥远距离。正是对遥远Ia型超新星的系统性观测，导致了暗能量的发现。我们将重温1998年的突破性发现，分析其对宇宙学标准模型（Lambda-CDM）的塑造过程。 本书还将探讨超新星爆发与周围环境的复杂相互作用，包括喷射出的物质如何重塑星系介质，并为下一代恒星的形成提供原材料。我们甚至会触及中子星合并产生的千新星（Kilonovae）现象，这被认为是宇宙中大部分重元素（如金和铂）的终极来源。 结语：未竟的探索 《宇宙的低语》旨在展示现代天体物理学和粒子物理学前沿的激动人心面貌。我们已经取得了令人瞩目的成就，从描绘出宇宙的加速膨胀，到构建出暗物质主导的结构形成图景。然而，本书的最终目的，是强调我们认知的边界。暗物质和暗能量的本质仍然是物理学中最深刻的谜团。每一次新的实验结果，每一次更精细的望远镜观测，都在低语着宇宙尚未完全揭示的秘密。本书结束的地方，正是新一轮探索开始的地方。

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关于这本书的检索和参考系统的构建，体现了编纂者对读者使用习惯的深刻理解和周到的考虑。书后附带的索引部分做得非常详尽和精确，无论是关键术语、重要案例还是引用的文献，都能通过字母顺序或主题分类迅速定位到原文的具体页码。这在进行跨章节的对比研究或快速查找特定论点时，起到了决定性的作用，极大地节省了时间成本。此外，参考文献部分的引用格式规范统一，格式严谨，这不仅是对前人研究成果的尊重，也方便了有志于进一步深挖某一领域的读者，可以顺藤摸瓜地追踪到一手资料的出处。全书的页边距留白也处理得恰到好处，既方便读者在阅读时进行批注和划重点，又保证了文字区域的充实感。总而言之，从内容到载体，从结构到辅助工具，这部作品展现出极高的专业水准和对读者的关怀，它不仅仅是一本书，更是一个结构完善、易于使用的知识工具箱。

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这本书的配图和图表设计，简直是教科书级别的范例，完全颠覆了我对学术著作中图示的刻板印象。它们并非简单地重复文字内容，而是承担了复杂信息梳理和可视化表达的重任。例如，在阐述某个复杂的流程或多重因果关系时，作者精心设计的流程图和层级图，如同手术刀般精准地剖开了难点，使得原本需要花费数页文字才能解释清楚的关系，在一张图表中便一目了然。图表的色彩搭配极其克制，主要采用黑白灰和少量强调色，完全服务于信息传递的效率，没有任何多余的装饰成分。更值得称赞的是，每张图表下方都有详尽的文字说明，不仅解释了图表的构成要素，还点明了其在整体论证中的作用，真正做到了图文相辅相成，互相印证。这极大地提升了阅读的效率和体验，尤其是在回顾和对比不同理论模型时，这些视觉辅助工具简直是无可替代的利器。

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翻开这本书的目录，那一栏栏清晰的章节标题，如同精心规划的迷宫入口，每一个术语的排列都透露出编纂者极强的体系化思维。我花了不少时间在目录上流连，那些并列和从属的关系，逻辑链条清晰可见，从宏观的概念界定，到微观的条文解析，层层递进，构建起一座坚固的知识堡垒。尤其是一些复杂的概念，作者似乎用了大量篇幅去梳理其历史沿革和理论基础，这对于理解其内在的精髓而非仅仅停留在表面定义至关重要。阅读过程中，我发现作者在阐释新的规则或理论时，常常会穿插引用经典的学说或学者的争鸣，这种对话式的写作手法，极大地丰富了文本的层次感，避免了那种单向灌输的枯燥。它不是一本简单的“操作手册”，而更像是一份导览图，指引读者在复杂的理论丛林中，找到最有效率、最深入的路径。这种严谨的结构布局，让人感到踏实，知道自己每一步的探索都是在坚实的基础上。

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这部著作的装帧设计着实引人注目，硬皮精装，触感温润，那种沉甸甸的分量感，初次捧起时便给人一种庄重肃穆之感。扉页上的烫金字体在灯光下熠熠生辉，散发着一种古典而又专业的韵味，仿佛预示着即将翻开的篇章蕴含着深厚的学识与严谨的逻辑。内页的纸张选用上乘，米白色调，既不刺眼，又使得排版显得格外清晰舒展，那细密的宋体字，墨色浓郁，间距适中，即便是长时间阅读，眼睛的疲劳感也似乎减轻了不少。装帧的细节处理得非常到位，书脊的装订牢固，线条流畅，可以预见即便是经常翻阅，也能保持其形态的完整。整体而言，这是一件集实用性与艺术性于一体的阅读载体，仅仅是放在书架上，也是一道沉静而有力的风景线，让人油然而生敬意，期待着深入探索其中包罗万象的知识体系。我尤其欣赏它在保持传统学术书籍厚重感的同时，融入了现代印刷工艺的细腻，这种平衡掌握得恰到好处，让人感受到出版方对知识本身的尊重。

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我必须指出，阅读此书的过程，更像是一场与作者的智力交锋，而非轻松的闲暇消遣。作者的语言风格极其凝练，每一个句子都仿佛经过了千锤百炼，用词精准，不留一丝含糊地带。初接触时，确实会感到一定的门槛，那些专业的名词和高度抽象的论述，需要读者付出极高的专注力去消化吸收。我时常需要停下来，对照着注释或在脑海中进行多次的推演，才能真正捕捉到作者想要表达的细微差别。这种挑战性，恰恰是我认为它价值所在——它拒绝迎合浅薄的理解，而是要求读者主动提升自己的思维水平来匹配文本的深度。它很少使用华丽的辞藻或生动的比喻来软化内容，而是直面核心，用力量感十足的句式去陈述观点。对于那些真正渴望深入探究事物本质的人来说，这种硬碰硬的学术对话，才是最令人满足的阅读体验，让人在攻克难关后，收获的不仅仅是知识，更是一种思维上的拓展和韧性。

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