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出版者:Morgan Kaufmann

作者:Ian H. Witten

出品人:

页数:371

译者:

出版时间:1999-10-25

价格:USD 57.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781558605527

丛书系列:

图书标签:

数据挖掘
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具体描述

《星辰的低语：宇宙的边界与生命的起源》内容简介：宇宙，一片浩瀚无垠、亘古不变的寂静之地，隐藏着无数未解之谜。本书并非关于数据挖掘的枯燥集合，而是一次对宇宙宏大叙事的深度探索，一次对生命终极起源的哲学叩问。我们聚焦于天体物理学的尖端发现、粒子物理学的基本定律，以及生命在极端环境下诞生的可能性。第一部分：时空的织网——宇宙的拓扑与演化本书的开篇，我们将穿越人类观测能力的极限，审视宇宙的起源。从普朗克时代那不可思议的密度与热量，到暴胀理论对早期宇宙不均匀性的解释，我们试图勾勒出可见宇宙诞生的蓝图。第一章：量子引力的幽灵我们从爱因斯坦的广义相对论出发，探讨引力如何弯曲时空，定义了宇宙的几何结构。然而，在黑洞的奇点或宇宙大爆炸的最初瞬间，经典物理学的框架开始瓦解。本章深入剖析弦理论、圈量子引力等尝试统一量子力学与广义相对论的前沿理论。我们讨论了额外的空间维度——如果它们存在，它们是如何被“卷曲”起来，对我们日常感知产生限制的。重点关注了信息悖论在黑洞视界上的体现，以及防火墙假说对信息守恒定律的挑战。第二章：暗物质与暗能量的迷局占据宇宙物质-能量构成的绝大部分的“暗”成分，是现代天体物理学面临的最大谜团。本书详细梳理了观测证据——从星系旋转曲线的异常到宇宙微波背景辐射（CMB）的各项异性。我们探究了弱相互作用重粒子（WIMPs）、轴子等候选粒子，并审视了对修改引力理论（如MOND）的争论。暗能量，作为驱动宇宙加速膨胀的神秘力量，其负压力的本质仍然扑朔迷离。本章将介绍最新的欧几里得（Euclid）太空望远镜任务，及其旨在绘制宇宙大尺度结构以期揭示暗能量性质的努力。第三章：星系的生命周期与元素熔炉恒星的诞生、演化与死亡，是宇宙中重元素得以丰富的基础。我们不再将恒星视为简单的光球，而是将其视为宇宙化学的工厂。本章详述了恒星核合成的过程，从氢到氦的聚变，再到超新星爆发（Ia型和Ib/c型）中铁以上元素的铸造。我们追踪了宇宙中第一代恒星（Population III Stars）的假想特征——它们完全由氢和氦构成，它们的爆发如何播撒了构建行星和生命的基石。同时，本章也考察了活动星系核（AGN）和类星体对星系演化的反馈机制，以及超大质量黑洞在塑造其宿主星系形态中的关键作用。第二部分：生命之锚——复杂性的涌现与地外探索宇宙的宏大为生命的出现提供了广阔的舞台，但生命的诞生，尤其是智慧生命的出现，需要的条件是何等苛刻与精确？第四章：生命的化学前奏本书将焦点收缩至行星尺度，探讨生命起源的化学基础。我们超越了米勒-尤里实验的范畴，深入研究了“RNA世界假说”——即RNA在早期生命中扮演了遗传物质和催化剂的双重角色。我们考察了深海热液喷口、冰下海洋（如木卫二的欧罗巴）等非传统环境作为生命摇篮的可能性。重点分析了手性分子（Chirality）的形成——为何地球生命倾向于使用左旋氨基酸和右旋糖类，这在无机化学中是极难解释的偏向性。第五章：宜居带的再定义与系外行星的拓扑开普勒和TESS任务彻底改变了我们对行星系统的认知，系外行星已成为常态，而非例外。本章探讨了传统“宜居带”（Goldilocks Zone）的局限性，引入了“有效宜居带”的概念，考虑了行星磁场、大气成分和潮汐锁定等复杂因素。我们详细分析了超级地球、迷你海王星这类在太阳系中不存在的行星类型，它们对生命存在的影响是正面的还是负面的。此外，对TRAPPIST-1系统等复杂多行星系统的深入案例分析，展示了行星与恒星的动态平衡如何影响长期气候稳定性。第六章：信息，秩序与熵的对抗生命本质上是一种局域的、对抗熵增的有序结构。本章从信息论的角度审视生命。我们探讨了生命系统如何通过高效的信息传递（DNA/RNA复制、蛋白质折叠）来维持其复杂性。我们讨论了生命体如何巧妙地从环境中捕获负熵流（如恒星辐射），以维持自身结构。这部分内容融合了理论生物学和信息物理学的交叉领域，思考智慧的出现是否是宇宙演化的必然趋势，还是一种极其罕见的偶然事件。第三部分：边界之外——哲学与终极问题本书的收尾部分，我们将视角提升到人类对自身在宇宙中位置的哲学反思。第七章：费米悖论的当代诠释如果宇宙如此古老、如此辽阔，行星系统如此普遍，那么“他们都在哪里？”费米悖论依然是悬在我们头顶的达摩克利斯之剑。我们不再仅仅关注“大过滤器”理论，而是探讨更细致的解释：例如，高级文明可能已经跨越了我们所能感知的物理维度（如转化为纯信息态），或者他们主动选择了“技术静默”以避免宇宙层面的风险。本章也对SETI（搜寻地外文明计划）的未来方向，特别是对技术信号（Technosignatures）的搜寻策略进行了批判性评估。第八章：时间的方向性与宇宙的终局我们回到时间本身。为什么时间之箭只有一个方向？这与热力学第二定律紧密相关，但更深层次的疑问在于，早期宇宙的低熵状态是如何产生的？本书追溯了“时间之箭”的起源，探讨了彭罗斯关于“引力熵”的理论。最后，我们展望宇宙的几种可能结局：热寂（Heat Death）、大撕裂（Big Rip）或大坍缩（Big Crunch），以及这些终局对我们现存物理学规律的意义。结语：谦逊的探索者《星辰的低语》旨在激发读者对宇宙深层规律的敬畏与好奇心。它是一次关于光、时间、物质和生命的史诗般旅程，提醒我们，尽管知识不断积累，但宇宙的真正尺度，仍远超我们的想象。我们是这浩瀚剧场中短暂而闪光的意识，而探索，就是我们存在的意义。