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出版者:华东师范大学出版社

作者:依·沙雷金

出品人:

页数:204

译者:吕乃刚

出版时间:2001-1-1

价格:22.0

装帧:平装

isbn号码:9787561724484

丛书系列:

图书标签:

• 数学
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深入宇宙的奥秘：从星系碰撞到暗物质的引力波 图书名称： 宇宙深空：引力波、暗物质与星系演化 图书简介： 《宇宙深空：引力波、暗物质与星系演化》是一部面向对现代天体物理学前沿领域怀有浓厚兴趣的读者所撰写的深度科普著作。本书不满足于对经典天文学概念的简单回顾，而是将聚光灯投向了当前宇宙学研究中最激动人心、也最具挑战性的三大主题：引力波的侦测与解读、暗物质的性质探究，以及星系在宇宙演化历史中的动态重塑。 本书的结构围绕着我们如何通过全新的“感官”——引力波——来观测宇宙的“肌肉运动”展开，进而探讨支撑起我们所见宇宙结构背后的隐形骨架——暗物质，并最终将视角聚焦到星系这一宏大尺度的结构如何在其生命周期中被这些看不见的力量所塑造。 第一部分：时空涟漪的低语——引力波天文学的新纪元 本部分是全书的基石，它详细介绍了爱因斯坦广义相对论预言的“时空涟漪”——引力波——是如何从理论走向实验验证的。我们将追溯激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座干涉仪（Virgo）的建设历程，深入剖析它们精妙的激光干涉测量原理，以及如何从令人难以置信的微小信号中分辨出宇宙中最剧烈的事件所产生的时空扭曲。 重点章节将放在对几次里程碑式探测事件的详尽解读上： 1. 双黑洞并合（BBH）： 详细模拟和分析了GW150914等事件的波形，解释了如何通过信号反推出合并前黑洞的质量、自旋和距离。讨论了这些并合事件对修正早期黑洞形成模型的意义，以及它们是否能为超大质量黑洞的“种子”起源提供线索。 2. 中子星并合（BNS）与多信使天文学： 专门开辟章节探讨GW170817事件的深远影响。通过引力波信号与电磁波（伽马射线暴、千新星Kilonova）的同步观测，本书阐释了如何确定快中子星物质的方程状态（EOS），以及中子星并合如何成为宇宙中大部分重元素（如金和铂）的“熔炉”。 3. 未知信号的探索： 探讨了对低频引力波背景（可能源自超大质量黑洞并合）的搜寻，以及对未来更灵敏的第三代探测器（如宇宙尺度上的LISA任务）的展望。 我们强调，引力波并非仅仅是验证广义相对论的工具，它提供了一种全新的、不受电磁辐射干扰的“聆听”宇宙的方式，能够观测到光学望远镜永远无法触及的黑暗、致密的天体事件。 第二部分：不可见的架构师——暗物质的引力签名 如果说引力波揭示了宇宙的动态过程，那么暗物质则定义了宇宙的静态骨架。本部分将全面梳理暗物质的证据链条，并深入探讨当前物理学界对“它到底是什么”的激烈辩论。 我们将从星系旋转曲线的经典测量入手，逐步升级到更宏观的证据： 1. 引力透镜效应的几何学： 详细解析强引力透镜和弱引力透镜现象。通过对遥远星系背景的图像畸变分析，我们可以精确勾勒出星系晕中暗物质分布的密度轮廓，这比仅凭恒星运动的推断更加直观和精确。 2. 星系团的动力学： 运用维里里定理（Virial Theorem）和子团分散分析，展示星系团内部星系的高速运动如何证实了可见物质质量的数倍以上的额外引力源的存在。对“子弹星系团”的分析将作为暗物质与普通物质分离的决定性证据被详细阐述。 3. 宇宙微波背景（CMB）的烙印： 探讨CMB的功率谱分析如何精确地测定出宇宙中普通物质、暗物质和暗能量的相对丰度，这是现代宇宙学的基石之一。 在理论探索方面，本书将审视主流的候选者，如弱相互作用重粒子（WIMPs）、轴子（Axions），并介绍对它们的直接探测（地下实验室实验）和间接探测（高能粒子对撞机和宇宙射线）的最新进展和实验局限性。我们不会给出确切答案，而是引导读者理解为什么寻找暗物质如此困难，以及它对构建我们当前标准宇宙学模型（Lambda-CDM）的关键作用。 第三部分：在时空结构中成形——星系的形成与演化 本书的最后一部分将目光转向宇宙中最大的、由引力主导的结构——星系。我们探索星系如何从早期宇宙的微小密度涨落中诞生，并如何持续地被内部过程（恒星形成、超新星反馈）和外部环境（暗物质晕、星系并合）所塑造。 核心主题包括： 1. 暗物质晕的支配作用： 解释为什么星系的形成被认为是从暗物质晕的坍缩开始的。模拟部分将展示暗物质“冷”的特性（冷暗物质模型）如何确保了星系结构的层次性——从小到大的积累过程。 2. 星系合并与形态转变： 详细研究大质量星系的演化路径，重点分析星系合并事件（无论是“鼠吞”还是“狮吞”）如何驱动了从旋涡星系到椭圆星系的形态转换，以及这种转变与活动星系核（AGN）反馈的复杂耦合关系。 3. 星系际介质与反馈机制： 讨论恒星诞生和黑洞活动如何向周围空间喷射能量和物质，形成“星系风”（Galactic Winds）。这些反馈过程对调节星系内的恒星形成率至关重要，并决定了星系最终能“锁住”多少物质。 4. 宇宙网的宏大图景： 将星系置于宇宙网的背景之下，讨论星系如何沿着暗物质的纤维状结构分布，在空洞（Voids）与长城（Filaments）之间形成壮观的宇宙尺度结构。 通过对引力波、暗物质和星系演化的跨尺度、多信使集成分析，本书旨在构建一幅连贯的现代宇宙图景。读者将领略到，我们对宇宙的理解正处于一个范式转变的时代，旧的理论边界正被新的观测数据所挑战，而那些看不见的力量，恰恰是理解宇宙演化全貌的关键所在。本书力求在保持科学严谨性的同时，以引人入胜的叙事方式，带领读者直面这些人类知识前沿的宏伟挑战。

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对于一个工程技术背景的读者来说，我更看重知识的实用性和工具价值。《直观几何》在这方面表现得非常出色。它没有沉溺于纯数学的象牙塔，而是大量引入了现实世界中的工程案例和设计原理来佐证几何概念。例如，在讲解曲率和张力分布时，书中引用了桥梁结构和汽车流线型的例子，这使得原本晦涩的微分几何概念立刻变得具象化和可操作。阅读这本书的过程，更像是在进行一场高水平的跨学科研讨会，几何学的原理被置于实际应用的环境中进行检验和阐释。它让我重新审视了许多习以为常的结构，理解了它们背后的数学必然性。这本书的价值在于，它有效地弥合了理论与实践之间的鸿沟，让人明白，掌握了这些“直观”的几何规律，就能更好地去设计和创造未来的世界。

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这本书的阅读体验是极其愉悦且令人沉思的。它有一种独特的节奏感，时而缓慢深入地剖析一个复杂的空间关系，时而又轻快地跳跃到另一个领域，展示几何学惊人的普适性。作者对几何学的热情是感染人心的，字里行间流露出对形式之美的无限热爱。我特别注意到，书中关于拓扑学的介绍部分，处理得非常巧妙。它避开了繁复的代数语言，转而使用“橡皮泥几何”的比喻，让读者轻松理解哪些属性在形变中是保持不变的。这种深入浅出的叙事方式，极大地拓宽了我的思维边界，让我开始思考“连接”、“边界”和“连续性”这些更本质的问题。这本书不是那种读完就束之高阁的参考书，它更像是一个思想的引路人，会持续激发你去观察、去质疑、去用几何的视角重新构建你所感知到的一切。

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我花了很长时间才找到一本真正能让我深入理解空间想象的书籍，而这本《直观几何》无疑是其中佼佼者。这本书的图文排版非常讲究，每一张插图都恰到好处地服务于文字的解释，它们不是简单的装饰，而是理解复杂三维结构的关键钥匙。我特别欣赏作者在处理那些高维概念时的处理手法。面对那些我们肉眼无法直接感知的空间，作者没有放弃，而是通过一系列巧妙的“切片”和“投影”的比喻，将高维的抽象性转化为可操作的低维模型。这种层层递进的引导，让我感觉自己不是在被动接受知识，而是在主动参与一个智力建构的过程。这本书的深度是足够的，它能满足那些想进一步探究几何学本质的读者，但它的广度又足够包容初学者，因为它始终保持着对“直观”的尊重。读完后，我发现自己看世界的方式都有了微妙的变化，对结构美学的鉴赏力也提升了不少。

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说实话，一开始我对这种名字略带“科普”色彩的书是持保留态度的，总怕它流于表面，无法深入。然而，《直观几何》完全出乎我的意料。它在保持极高直观性的同时，对几何学的逻辑基础也进行了严谨的梳理。它不是简单地告诉你“这是怎么回事”，而是细致地解释了“为什么会是这样”。书中的论证过程流畅得像一篇优美的散文，逻辑链条清晰可见，每一步推理都建立在前一步扎实的基础上，让人心悦诚服。我尤其喜欢作者在介绍欧几里得几何到非欧几何过渡时的处理方式。那种“打破常规，但又合乎新的逻辑”的思维转变，对于培养批判性思维非常有益。这本书对于想把几何学作为工具来应用到建筑、设计乃至物理学领域的人来说，简直是一份宝藏，因为它教会的不仅仅是知识点，更是一种严谨而又灵活的思维框架。

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这本《直观几何》简直是数学学习的一剂强心针！我一直觉得几何这种东西，要么是枯燥的公式堆砌，要么就是抽象到让人抓狂的证明过程。但这本书完全颠覆了我的认知。它没有一上来就甩给你一堆复杂的定理和符号，而是非常巧妙地用我们日常生活中能观察到的现象来引入概念。比如，讲到对称性时，它会引导你去观察树叶的脉络、建筑的结构，甚至是天空中云朵的形状，让你感觉到几何并非空中楼阁，而是真实世界运行的基本法则。作者的讲解风格非常亲切自然，就像一个经验丰富的老师，耐心地在你耳边为你拆解那些原本看起来高深莫测的概念。读起来丝毫没有压力，反而充满了探索的乐趣。特别是对于那些曾经在数学课上感到挫败的朋友们，这本书绝对能帮你重建对几何的信心，让你发现原来理解事物空间关系，可以是一件如此赏心悦目的事情。它真的做到了“直观”，让你在脑海中立刻就能构建出清晰的图像，而不是靠死记硬背去应付考试。

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