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出版者:湖南科学技术出版社

作者:[美]约翰·巴利（John Bally）

出品人:

页数:278

译者:萧耐园

出版时间:2017-6

价格:68.00元

装帧:平装

isbn号码:9787535792600

丛书系列:第一推动 插图本套装

图书标签:

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群星的摇篮：宇宙演化中的物质与能量 一部深入探索宇宙结构、物质起源及能量流转的宏大叙事 导言：追溯宇宙的古老回响 我们的宇宙是一个充满了奇迹与未知的巨大剧场。从夸克到星系团，从引力坍缩到暗能量的扩张，每一个尺度的现象都蕴含着深刻的物理定律和演化历史。本书《群星的摇篮：宇宙演化中的物质与能量》并非聚焦于特定天体的形成，而是将目光投向构成这一切的基本粒子、力场以及它们如何组织、塑造了我们所观察到的宏观宇宙结构。 本书旨在为那些对宇宙学、粒子物理学和热力学交叉领域感兴趣的读者提供一个全面而深入的视角。我们将从普朗克尺度出发，探索宇宙的最初瞬间，逐步解析物质如何获得质量，能量如何转化为结构，以及支配这一切的物理法则的本质。 第一部分：时空的结构与起源 第一章：时空几何的重塑 本章首先回顾爱因斯坦的广义相对论，阐述引力如何作为时空曲率的体现。我们将详细讨论黎曼几何的基础概念，以及度规张量如何描述物质和能量的分布对时空产生的形变。重点将放在弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规上，它为理解宇宙整体的动力学演化提供了数学框架。我们将深入分析膨胀参数$H(t)$的意义，以及它如何揭示宇宙历史的速率。 第二章：暴胀时代的遗迹 宇宙诞生后极短时间内的暴胀理论是现代宇宙学的核心支柱之一。本章将详细阐述暴胀模型（如混沌暴胀和双场暴胀）的数学细节，以及它如何解决视界问题和磁单极子问题。我们将探讨暴胀结束后“再加热”的过程，即暴胀场势能如何转化为标准模型粒子，并分析从暴胀理论中预测出的原初引力波背景，以及当前探测这些波动的实验方法。 第三章：基本力的统一之路 从超统一理论（GUTs）到标准模型，本章追踪了四种基本力——强核力、弱核力、电磁力和引力——的演化轨迹。我们将讨论对称性破缺在粒子质量起源中的关键作用，特别是在电弱对称性破缺（希格斯机制）中。此外，本书还将探讨超越标准模型的理论尝试，例如大统一理论的能量尺度以及弦论在量子引力方面的潜力，但重点将放在这些理论对早期宇宙物质密度的影响上。 第二部分：物质的组装与相变 第四章：夸克-胶子等离子体与核合成 在宇宙冷却的早期阶段，物质经历了剧烈的相变。本章聚焦于夸克时代的终结，即夸克-胶子等离子的冷却和夸克（如上、下夸克）的形成。随后，我们将深入研究太初核合成（BBN）过程。详细计算各种轻元素（氢、氦、锂）的丰度，并展示这些丰度如何成为检验宇宙学模型的关键观测证据。核合成过程中涉及的反应截面和宇宙温度的精确依赖关系将被详尽分析。 第五章：物质的可见形态：原子与光谱 随着宇宙温度降至约3000开尔文，电子与原子核结合，形成了中性原子，这一事件标志着“复合期”的结束。本章讨论了汤姆逊散射的停止以及宇宙微波背景（CMB）辐射的解耦。我们还将探讨物质在不同能级上的激发、辐射和吸收过程，解释星际介质和早期宇宙等离子体发出的特定光谱线是如何揭示其化学组成、温度和运动状态的。 第六章：暗物质的性质与分布 尽管我们能“看见”的物质仅占宇宙总能量密度的不到5%，但暗物质构成了宇宙结构的主体框架。本章全面梳理了当前对暗物质的证据，包括旋转曲线、引力透镜效应和宇宙微波背景的各向异性。我们将详细对比各种候选者，如冷暗物质（CDM）的WIMPs模型、轴子模型以及温热暗物质的可能性，并评述直接探测（如XENON实验）和间接探测（如伽马射线信号）的实验进展与挑战。 第三部分：能量的循环与宇宙的命运 第七章：恒星的能量引擎：核聚变与元素合成 本部分从宏观结构的角度审视能量的转化。本书将分析恒星内部复杂的热力学与流体力学平衡。详细讨论质子-质子链和CNO循环在不同质量恒星中的主导地位。随后，我们将转向大质量恒星的晚期演化，解析氦聚变、碳聚变直至硅聚变的“洋葱皮”结构，以及最终如何通过慢速或快速中子捕获过程（s-过程和r-过程）合成了元素周期表上所有重元素。 第八章：极端天体的能级转换 本书探讨了宇宙中最剧烈的能量释放事件。我们将剖析中子星的物态方程（EoS），特别是其内部可能存在的超流体或夸克物质。随后，重点分析黑洞的形成机制和霍金辐射的量子效应。在更大尺度上，我们将讨论活动星系核（AGN）的能量来源——吸积盘的粘滞加热以及相对论性喷流的形成与加速机制，这些过程是宇宙中能量密度最高的区域之一。 第九章：宇宙学的未来：暗能量的驱动 宇宙的终极命运由暗能量的性质决定。本章深入探讨了暗能量的数学描述，从最简单的宇宙学常数（Λ）到更复杂的动态场模型（如昆虫模型或五次方的模型）。我们将分析观测数据如何限制了暗能量的状态方程参数$w$，并推演在不同$w$值下，宇宙是趋向热寂、大撕裂还是大挤压的未来。本书最后将整合所有信息，对当前模型预测的宇宙年龄、结构形成时间和最终命运进行综合评估。 结语：未解之谜的邀约 《群星的摇篮》带领读者穿越了从量子涨落到星系形成的全景，清晰地勾勒出物质和能量在时空舞台上编织的复杂图景。然而，宇宙学远未完成。本书最后提出了一些前沿的挑战性问题，例如暗物质的确切身份、引力量子化的完成、以及是否存在多重宇宙的证据等，激励读者继续探索和思考。

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这本书《恒星与行星的诞生》对我来说，不仅仅是一本科普读物，更像是一次精神上的洗礼。作者以其深厚的学识和诗意的笔触，为我描绘了一幅幅壮丽的宇宙画卷。在阅读之前，我对恒星和行星的形成，总觉得模糊不清，缺乏一个清晰的概念。然而，通过这本书，我仿佛亲眼目睹了，那些巨大的、冰冷的分子云，是如何在自身引力的作用下，一点点收缩、变热，并最终点燃核聚变的火焰，成为我们所看到的闪耀恒星。 我尤其喜欢作者对恒星形成早期“吸引”和“碰撞”过程的描述。他详细地解释了，那些微小的尘埃颗粒是如何在引力的作用下，相互吸引，逐渐聚集，最终形成更大的天体。这种从微观到宏观的演化过程，让我对宇宙的运行规律有了更深刻的理解。它让我看到了，即使是最微小的粒子，也能通过微不足道的相互作用，最终汇聚成如此宏伟的存在。

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《恒星与行星的诞生》这本书，是一次令人沉醉的宇宙之旅，让我深深地感受到了知识的力量和宇宙的浩瀚。在阅读之前，我对恒星和行星的形成，仅仅停留在一些模糊的科普概念层面，但这本书却为我打开了一扇通往更深层次理解的大门。作者的文笔流畅而富有感染力，他能够将那些极其复杂的物理和化学过程，用一种引人入胜的方式呈现出来，让我在不知不觉中，便沉浸在了宇宙的奥秘之中。 我特别欣赏作者在描述恒星诞生过程中，对“偶然性”和“必然性”的探讨。他指出，虽然恒星的形成遵循着基本的物理定律，但在具体的形成过程中，却充满了各种不确定因素，例如分子云的初始密度分布、湍流的扰动等等。这些“偶然性”的因素，最终决定了恒星的质量、类型，甚至其围绕其旋转的行星系统的格局。这种对宇宙规律的深入剖析，让我看到了宇宙的复杂性和多样性，也让我对我们所处的这个独特而又普通的存在，有了更深刻的思考。

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坦白说，在翻开《恒星与行星的诞生》之前，我对天体物理学抱着一种既好奇又畏惧的态度。我总是觉得，这些关于宇宙的知识，离我们的生活太遥远，也太难以理解。然而，这本书彻底改变了我的想法。作者用一种极其平易近人的语言，将那些令人望而生畏的科学概念，解释得清晰而透彻。我仿佛看到，在作者的笔下，那些遥远的星云不再是冰冷、抽象的物质，而是充满了生命活力，正孕育着新生的太阳和行星的“宇宙摇篮”。 我尤其对书中关于“吸积盘”的描述感到着迷。作者详细地解释了，在年轻恒星周围，尘埃和气体是如何聚集形成一个旋转的盘状结构，以及在这个盘中，不同的物质是如何通过引力作用，逐渐聚集、碰撞、增长，最终形成行星的。这个过程的描述，让我联想到了地球上生命的起源，那些微小的有机分子是如何在原始地球的海洋中，通过化学反应，逐渐演变成复杂的生命形式。这种跨越宇宙尺度的“演化”逻辑，让我对生命以及宇宙本身，有了更广阔的视野。

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《恒星与行星的诞生》这本书，让我深刻地体会到了宇宙的宏伟与生命的渺小。在阅读之前，我对恒星和行星的形成，仅停留在一些模糊的科普知识层面。而这本书，则以其严谨的科学态度和生动的语言，为我揭示了宇宙中最古老、最神秘的奥秘之一。作者的叙述方式极其吸引人，他能够将那些晦涩的天体物理学概念，转化为我能够理解和欣赏的文字，让我仿佛身临其境地感受到了宇宙的“呼吸”。 我尤其对作者在描述行星形成时，对“分化”过程的阐述感到着迷。他解释了，在年轻恒星周围的尘埃盘中，由于温度的差异，不同的物质会在不同的区域凝结，从而导致了内侧行星多为岩石质，而外侧行星则多为气体巨星。这种精细的“宇宙筛选”过程，让我看到了宇宙的智慧和效率。它不仅仅是物质的简单堆积，更是充满了各种物理化学条件的限制和引导，最终造就了我们今天所看到的丰富多彩的行星系统。

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《恒星与行星的诞生》这本书，与其说是一本科普读物，不如说是一首献给宇宙的壮丽史诗。作者以其深厚的学识和独特的视角，为我们描绘了一幅波澜壮阔的宇宙画卷。我一直对星空充满好奇，尤其是在晴朗的夜晚，仰望繁星点点，总会引发我无限的遐想。然而，对于那些恒星和行星是如何形成，它们又如何在那浩瀚的黑暗中上演着生与死的轮回，我始终缺乏一个清晰的认知。直到我翻开了这本书，那些曾经模糊不清的疑问，如同晨雾被初升的太阳驱散般，一点点明朗起来。 作者对于恒星诞生初期的描述，尤其令我印象深刻。他细致地描绘了那些巨大的、寒冷的分子云，它们在自身引力的作用下，缓慢而坚定地收缩，最终点燃了核聚变的火焰，成为我们所看到的闪耀的恒星。我仿佛看到了无数个宇宙熔炉，在默默地锻造着生命之光。而随后关于行星形成的章节，更是让我大开眼界。那些围绕着年轻恒星旋转的尘埃和气体盘，是如何通过碰撞、吸积，最终凝聚成大小不一的行星，这个过程的逻辑性和科学性，让我叹为观止。我曾经想象过行星的诞生，但从未像现在这样，对其背后的物理过程有了如此深刻的理解。

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在我拿起《恒星与行星的诞生》这本书之前，我一直以为“诞生”这个词，仅仅是人类世界的一个概念，与那些遥远的、冰冷的宇宙天体无关。然而，这本书彻底颠覆了我的这种认知。作者以其细腻的笔触和深刻的洞察力，将恒星和行星的形成过程，描绘成了一场场波澜壮阔的宇宙史诗。我仿佛亲眼目睹了，那些巨大的、冰冷的分子云，是如何在引力的作用下，开始收缩、变热，并最终点燃核聚变的火焰，成为我们所熟知的耀眼恒星。 让我特别着迷的是，作者在描述行星形成时，对“碰撞与吸积”过程的细致描绘。他解释了，在年轻恒星周围的尘埃和气体盘中，微小的尘埃颗粒是如何通过静电吸附和碰撞，逐渐聚集，形成越来越大的石块，然后是行星胚胎，最终演变成我们今天所看到的行星。这个过程的描述，让我看到了宇宙中“从无到有”的奇迹，也让我对我们所生活的地球，有了更深的敬畏之情。

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《恒星与行星的诞生》这本书，就像一位经验丰富的向导，带领我深入探索宇宙最根本的奥秘。在我阅读这本书之前，我虽然知道恒星和行星会形成，但具体的过程却是一知半解。而这本书，则为我提供了一个系统、完整且引人入胜的解释。作者的叙事风格非常独特，他能够将科学事实与深刻的洞察力完美结合，让我不仅仅是“知道”了这些知识，更是“理解”了它们背后的意义。 我印象最深刻的是，作者在描述恒星形成时，对“角动量守恒”定律的巧妙运用。他解释了，当巨大的分子云在自身引力作用下收缩时，为了保持角动量守恒，它会加速旋转，并逐渐被压扁成一个盘状结构。而正是这个盘状结构，为行星的形成提供了必要的条件。这种从宏观的引力坍缩，到微观的角动量守恒，再到最终形成行星的逻辑链条，让我对宇宙演化的精确性和普遍性感到由衷的赞叹。

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这本《恒星与行星的诞生》简直就像一本通往宇宙心脏的通行证，让我深深地着迷。在阅读的过程中，我仿佛置身于一片由无数光点组成的宏伟画卷之中，每一次翻页都像是在探索一个全新的星系，每一次深入的描述都如同在揭示宇宙最古老的秘密。作者的笔触细腻而富有诗意，将那些遥远而抽象的天体物理概念，转化成了我能够触摸、能够感受的生动景象。我惊叹于作者如何将如此复杂的科学原理，用如此清晰易懂的方式呈现在我眼前。那些关于原恒星如何从巨大的分子云中坍缩，释放出炽热光芒的场景，在我脑海中不断回放，仿佛我就是那个见证了新生命诞生的古老先知。 我尤其喜欢作者对恒星生命周期各个阶段的深入剖析。从一颗年轻、充满活力的年轻恒星，到它在超新星爆发中将自己撕裂，将构成新星系的物质洒向宇宙深处，这个过程的描述充满了戏剧性和震撼力。我曾一度认为，了解这些知识会让我感到遥远和疏离，但事实恰恰相反，作者通过对恒星“诞生”这一主题的聚焦，却让我感受到了更深层次的联系。我们所熟知的地球，所呼吸的空气，甚至我们自身的构成，不都是亿万年前那些恒星爆炸后留下的残骸吗？这种宇宙尺度的“家族史”让我感到既渺小又伟大，一种无法言喻的归属感油然而生。

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当我从《恒星与行星的诞生》这本书中抬起头时，感觉整个世界都变得不一样了。这不仅仅是因为我学到了许多关于宇宙的知识，更是因为我的思维方式被彻底地改变了。作者用一种极其生动和富有启发性的方式，将那些抽象的天体物理学概念，变成了我能够理解和欣赏的画面。我一直认为，科学知识的学习应该是一种严谨而枯燥的过程，但这本书彻底颠覆了我的认知。它让我看到了科学的浪漫，看到了宇宙的诗意。 书中最令我着迷的部分，是作者对恒星形成过程中那些“细节”的捕捉。他不仅仅描述了宏观的引力坍缩，更深入地探讨了那些微观的尘埃粒子是如何相互作用，如何通过静电吸附和动量交换，最终积累成巨大的天体。这种从微观到宏观的连贯性描述，让我深刻地理解了宇宙演化的复杂性和精妙性。我曾经在夜晚仰望星空，只看到了那些闪烁的光点，而现在，我看到了它们背后那漫长而艰辛的“孕育”过程。我开始思考，我们人类的出现，是否也是遵循着相似的、但更加复杂的演化路径？

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《恒星与行星的诞生》这本书，为我打开了一扇窥探宇宙生命起源的窗户。在阅读之前，我对宇宙的认知，大多停留在中学课本上的简单介绍，而这本书，则以一种极其专业且易懂的方式，让我深入了解了恒星和行星是如何在茫茫宇宙中孕育而生的。作者的叙事方式非常吸引人，他能够将那些枯燥的物理定律，融入到引人入胜的故事中，让我感觉自己仿佛正在亲历一场宇宙级的“创世纪”。 我尤其欣赏作者对“原行星盘”的详细阐述。他解释了，在年轻恒星周围，物质是如何聚集形成一个扁平的、旋转的盘状结构，以及在这个盘中，不同的区域又有着不同的温度和化学成分，从而导致了不同类型行星的形成。这种对细节的关注，让我看到了宇宙演化的精密和复杂。它不仅仅是简单的“聚集”，而是充满了各种精妙的物理和化学过程，共同作用，最终塑造了我们今天看到的多元化的行星系统。

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【说唱诗人】 知识体系的业力地图 和探索宇宙现象是一致的 第一步观察，内化于心 搜集资料，海量速读 第二步设计制作知识容器 由内而外，即输入即输出 第三步研发超限健心课程系统化 互化，激活，头脑风暴 第四步认知跃迁快速迭代 转化衍生各种应用场景 听说读写画唱演 有人的地方就会有 禅熵顿悟认知的一席之地

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很精美的书。我们对宇宙的探索才刚刚开始。

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