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出版者:

作者:李天博

出品人:

页数:326

译者:

出版时间:2004-8

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787810896702

丛书系列:

图书标签:

• 计算机软件技术
• 软件工程
• 编程基础
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• 算法
• 计算机科学
• 软件开发
• 编程入门
• 基础教程
• 计算机

深空探索：宇宙起源与未来疆域 （图书简介） 一、 导言：仰望星空，叩问本源 自古以来，人类对头顶那片浩瀚无垠的夜空，便怀揣着无尽的好奇与敬畏。我们是谁？我们从哪里来？宇宙的尽头在哪里？这些终极问题的探索，从未停歇。本书《深空探索：宇宙起源与未来疆域》，并非一部冰冷的科学教科书，而是一次带领读者穿越时空、横跨尺度的史诗级旅程。它立足于现代天体物理学、宇宙学、粒子物理学的最新发现，以严谨的科学态度为基石，辅以引人入胜的叙事笔触，力求揭示宇宙诞生之谜，并展望人类文明未来可能抵达的疆域。 本书的核心使命是构建一个清晰、连贯且富有启发性的宇宙图景，从普朗克尺度上的奇点爆炸，到星系团的宏伟结构，再到生命存在的概率与地外文明的探寻。我们不满足于已知的公式和理论，更着重于那些悬而未决的重大科学挑战，以及人类运用智慧去征服这些挑战的宏伟蓝图。 二、 卷一：万物的起源——从无到有的宇宙创世纪 本卷聚焦于宇宙诞生之初的极端物理状态，这是人类理解自然法则的终极前沿。 1. 奇点与暴胀：时间的起点 我们将深入探讨标准大爆炸模型的理论框架，追溯至$10^{-43}$秒（普朗克时间）的奇点。然而，本书并未止步于此，而是将重点放在“暴胀理论”的精妙之处。我们将解析暴胀如何解决了平坦性问题和视界问题，并解释量子涨落如何被拉伸成今日我们所见的星系和结构的“种子”。读者将了解到，我们所见的一切结构，都源于宇宙诞生瞬间的一个微观不确定性。 2. 基本力的统一与标准模型的破碎 宇宙的冷却过程，是基本力分离的壮丽舞台。本卷将详细阐述电磁力、强核力、弱核力和引力是如何从统一的“超力”中依次“冻结”出来。我们会考察对称性破缺的物理机制，并讨论超对称理论（SUSY）等前沿假说，试图在希格斯场之外，寻找更深层次的粒子物理学结构，以期构建一个完备的“万有理论”。 3. 原始核合成与宇宙微波背景辐射（CMB）的密码 我们将重构宇宙诞生三分钟后氢、氦、锂等轻元素形成的复杂过程——原初核合成。随后，视角将聚焦于38万年后，光子得以自由传播的“去耦”时刻。CMB并非仅仅是宇宙的“余晖”，而是宇宙初期温度、密度波动的精确记录。本书将引导读者解读CMB图谱中那些微小的温度起伏（各向异性），如何被精确地映射到宇宙学参数（如物质密度、暗能量密度）的精确数值上。 三、 卷二：星辰的演化与结构的编织 宇宙在物质主导阶段，如何在引力的作用下，从均匀状态演变成我们今天观测到的宏伟结构。 1. 暗物质的幽灵：引力的架构师 暗物质，这个占据宇宙物质总质量约85%的神秘成分，是理解星系形成的关键。本卷将全面梳理支持暗物质存在的观测证据链条：从星系旋转曲线的异常，到引力透镜效应的畸变，再到星系团尺度的动力学不平衡。本书将对比弱相互作用重粒子（WIMP）、轴子（Axion）等主流候选粒子模型，并介绍正在进行中的直接和间接探测实验，描述科学家如何“捕捉”这种不发光、不吸收光的物质。 2. 星系的诞生、成长与命运 我们将描绘恒星诞生的过程，从分子云的引力坍缩，到核聚变的点燃，再到超新星爆发对重元素的播撒。随后，视角拉升至星系尺度，阐述星系的类型（旋涡星系、椭圆星系、不规则星系）的形成演化路径，以及星系并合在构建更大尺度结构——星系团和超星系团——中的核心作用。 3. 超大质量黑洞与宇宙的“调频器” 活动星系核（AGN）的能量输出是宇宙早期历史中不可忽视的现象。本卷将探讨位于几乎所有大质量星系中心的超大质量黑洞，它们如何通过吸积盘的辐射和相对论性喷流，对周围环境的恒星形成和气体冷却产生强大的反馈效应，有效地调节着星系的“成长速度”。 四、 卷三：时空的尽头——暗能量与宇宙的终极归宿 本卷转向当代宇宙学中最具颠覆性的发现，并对宇宙的未来进行科学推演。 1. 暗能量的谜团：加速膨胀的驱动力 1998年的观测结果彻底改变了我们对宇宙命运的预测。本书将详细介绍Ia型超新星作为“标准烛光”的测量方法，以及如何由此推导出宇宙膨胀正在加速的事实。我们将深入剖析“暗能量”的物理本质，对比爱因斯坦的宇宙学常数模型（真空能量）与更具动态性的“第五元素”（Quintessence）理论。暗能量密度在宇宙历史中占据主导地位的转折点，被视为宇宙学研究的圣杯之一。 2. 量子引力与时空的极限 当探讨宇宙的终极命运时，必须正视广义相对论与量子力学的冲突。本卷将引入弦理论和圈量子引力等尝试统一两者的方法论，讨论在极高能量或极小尺度下，时空本身可能呈现的非连续性或“量子泡沫”状态。 3. 宇宙的终极判决：大撕裂、大冻结或大坍缩？ 基于当前对暗能量性质的理解，我们将严谨地评估三种主要的宇宙终极情景： 大冻结（Heat Death）： 恒星耗尽燃料，黑洞蒸发，宇宙趋于最大熵状态，温度趋于绝对零度。 大撕裂（Big Rip）： 如果暗能量是“幻影能量”，其负压持续增强，最终撕裂星系、恒星、原子乃至基本粒子。 大坍缩（Big Crunch）： 如果暗能量的效应被未来的某种物理机制逆转，宇宙可能重新收缩回一个奇点。 五、 卷四：生命的星际回响——系外行星与文明的未来 本书的最后一部分，将视角从纯粹的物理学转向生命与智慧在宇宙中的定位。 1. 宜居带之外：行星系统的多样性 通过开普勒、TESS等太空望远镜的观测数据，我们将展示系外行星系统的惊人多样性：热木星、超级地球、海洋行星、碳基世界乃至可能存在的硅基生命环境。我们将解析“宜居带”的狭隘定义，探讨潮汐锁定、行星磁场、大气成分等多种因素如何共同决定一个星球的生命潜力。 2. 德雷克方程的现代诠释与费米悖论 我们将重审德雷克方程中的各项参数，用最新的天文学数据来修正我们对银河系内智慧生命数量的估计。随后，深入探讨著名的“费米悖论”——“他们都在哪里？”。本书将细致分析“大过滤器”理论的各个阶段假设（生命起源极难、智慧演化极难、自我毁灭），以及SETI（搜寻地外文明计划）面临的技术与哲学挑战。 3. 人类文明的星际前哨：殖民与技术奇点 展望未来数百年，本书将探讨星际航行的可行性，包括曲速驱动的理论基础（如阿库别雷引擎的能量需求分析）、核聚变推进技术以及世代飞船的概念。最后，我们将审视技术奇点（Technology Singularity）可能对人类文明在宇宙中定位带来的根本性转变，思考智慧生命在跨越物理限制后，将如何定义自身的“疆域”。 结语：永恒的探索精神 《深空探索：宇宙起源与未来疆域》旨在激发读者对自然界最深层奥秘的敬畏感。宇宙的伟大不在于其已知的知识，而在于其无穷无尽的未知。本书承诺，通过严谨的科学梳理和富有想象力的论述，带领每一位求知者，在浩瀚的宇宙图景中，找到属于人类文明的坐标与永恒的探索方向。

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