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出版者:Prentice Hall

作者:Goss, Dixie J.

出品人:

頁數:336

译者:

出版時間:2004-8

價格:$ 89.50

裝幀:Pap

isbn號碼:9780131403475

叢書系列:

圖書標籤:

• 化學
• 普通化學
• 大學教材
• 科學
• 化學原理
• 化學反應
• 物質結構
• 化學鍵
• 熱力學
• 溶液化學

《宇宙的織錦：從量子泡沫到星係宏大結構》 一部探索宇宙終極奧秘的宏偉敘事 本書並非一部基礎化學教材，它將帶領讀者脫離實驗室的燒杯與元素周期錶的束縛，潛入一個由引力、時空、能量和物質共同編織的、更廣闊無垠的實在領域——宇宙學與粒子物理學的交匯點。 第一部分：時空的幾何與創世的瞬間 本書的旅程始於宇宙的黎明，一個被“奇點”的神秘概念所籠罩的開端。我們不再關注原子核的穩定性和分子鍵的形成，而是深入探討愛因斯坦的廣義相對論如何將引力從一種力轉化為時空的彎麯。 第一章：時空的概念重塑 我們將詳細剖析黎曼幾何在描述引力中的核心作用。讀者將理解，行星的軌道運動並非受到看不見的拉力，而是沿著彎麯時空中的“測地綫”滑行。我們將審視洛倫茲變換如何揭示時間與空間並非絕對，而是觀察者運動狀態的函數。本書將通過嚴謹的數學推導（適度簡化，側重概念理解），闡釋愛因斯坦場方程的含義，即物質和能量告訴時空如何彎麯，而時空告訴物質如何運動。我們將探討黑洞的形成機製，包括史瓦西半徑的精確計算，以及事件視界內光綫不可逃逸的本質。蒂普勒圓柱體和封閉類時麯綫等極端情況下的理論模型也將被引入，用以探究時間旅行的可能性及其悖論。 第二章：暴脹與宇宙的誕生 我們拋棄瞭對標準模型化學反應的熱衷，轉而聚焦於宇宙學中的“暴脹理論”。本書將詳細描述，在大爆炸後的極短時間內，宇宙如何經曆指數級的快速膨脹。我們將分析這種機製如何解決瞭視界問題和磁單極子問題，並解釋瞭宇宙微波背景輻射（CMB）中微小溫度漲落的起源——正是這些量子漲落被暴脹拉伸成瞭星係團的種子。我們將探討標量場（如Inflaton場）的動力學，以及其勢能景觀如何驅動瞭這一早期加速階段。 第二部分：基本粒子與力的統一 在理解瞭宇宙的結構之後，我們將目光聚焦於構成這一切的基本磚塊。本書的這部分內容完全獨立於常規的化學反應機理，而是探討構成物質的亞原子實體和支配它們相互作用的四種基本力。 第三章：粒子物理學的標準模型全景 本書將係統介紹粒子物理學的標準模型，包括十二種費米子（六個誇剋和六個輕子）的性質、電荷和自鏇。我們將深入探討誇剋的顔色荷、禁閉現象，以及為什麼我們從未觀察到自由的誇剋。與化學中對價電子的討論不同，我們關注的是強核力如何通過膠子傳遞，將誇剋束縛在質子和中子內部。湯川秀樹的中間玻色子理論，以及核力的殘餘作用機製，將被置於量子色動力學（QCD）的框架下進行分析。 第四章：希格斯機製與質量的起源 我們探討瞭標準模型中最關鍵的缺失環節——質量的起源。本書將詳細闡釋希格斯機製的原理：一個無處不在的標量場如何通過與基本粒子的耦閤（或稱“拖拽”），賦予它們靜止質量。我們將區分規範玻色子（如光子和W/Z玻色子）和費米子獲得質量的不同方式。這本書不會討論化閤物的生成熱或活化能，而是側重於計算粒子通過希格斯勢能麵時的有效質量項。 第五章：引力與量子的鴻溝 這是現代物理學麵臨的最大挑戰。本書將闡述為何廣義相對論在普朗剋尺度（極小距離和極高能量）下會失效，以及量子場論在描述引力相互作用時的睏難。我們將介紹弦理論（String Theory）的基本思想，即粒子並非點狀，而是微小振動的能量弦，以及這些理論對額外空間維度的預測。盡管弦理論尚未被實驗證實，但其在數學上對統一所有四種基本力的潛力，將作為本部分的高潮。 第三部分：宇宙的演化與終極命運 在本書的最後部分，我們將從微觀尺度迴歸到宏觀，探究宇宙在數十億年間的動態演變，以及它最終的可能歸宿。 第六章：暗物質與宇宙的骨架 我們分析瞭大量天文觀測數據——如星係鏇轉麯綫、引力透鏡效應以及星係團的動力學——如何無可辯駁地指嚮“暗物質”的存在。本書將詳細探討目前主要的暗物質候選者，如弱相互作用重粒子（WIMPs）或軸子（Axions）。我們將對比標準化學物質（重子物質）的密度，說明暗物質在宇宙能量密度中占主導地位的證據，並討論如何通過直接或間接的實驗去探測這些不與電磁波相互作用的物質。 第七章：暗能量與加速膨脹 在發現宇宙正在加速膨脹之後，我們引入瞭“暗能量”的概念。本書將深入探討宇宙學常數（$Lambda$）的含義，以及它在愛因斯坦場方程中的角色。我們將對比描述暗能量的幾種模型，例如精質（Quintessence），並分析未來觀測（如對Ia型超新星和大尺度結構的精確測量）將如何幫助我們區分這些理論。理解暗能量的性質，是理解宇宙最終命運的關鍵。 第八章：宇宙的終極未來 基於對暗能量的理解，本書將模擬宇宙可能走嚮的幾種劇本：永恒的膨脹（“大冷寂”），如果暗能量持續占據主導；“大撕裂”（Big Rip），如果暗能量強度隨時間增加；以及在極少數情況下，宇宙可能重新收縮的“大擠壓”（Big Crunch）。每一場景都建立在對基本物理定律的精確外推之上，為讀者提供瞭一個跨越數萬億年的宏大時間尺度視角。 總結 《宇宙的織錦》是一次對物質、能量、空間和時間本質的深刻探索。它完全側重於理論物理學和宇宙學的核心問題，不涉及化學鍵的形成、酸堿平衡、熱力學第一定律在封閉係統中的應用，或是有機閤成的任何具體步驟。它關注的是普朗剋尺度上的量子引力、早期暴脹場的標量勢能，以及支配星係團演化的非重子物質。這是一本獻給那些渴望瞭解宇宙如何運作，而非物質如何反應的求知者的指南。

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