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出版者:

作者:曹国鉴

出品人:

页数:48

译者:

出版时间:2009-8

价格:19.00元

装帧:

isbn号码:9787539428055

丛书系列:

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《宇宙的低语：暗物质的追寻与时空涟漪的解读》 内容简介 本书并非面向初学者的入门读物，而是深入宇宙学前沿，聚焦于现代物理学两大核心谜团——暗物质的本质与时空涟漪的精妙机制。它以严谨的科学叙事和大胆的理论推测相结合，带领读者穿越广袤的星系尺度，潜入量子引力的幽微领域。 第一部分：不可见的统治者——暗物质的考古学 本部分旨在全面梳理人类对宇宙中“缺失质量”的认知历程。我们不从基础的牛顿力学讲起，而是直接切入20世纪30年代弗里茨·茨威基在后发座星系团中观测到的引力异常，并随后详述维拉·鲁宾在星系旋转曲线测量中提供的决定性证据。 第一章：引力的阴影与标准模型的裂痕 1.1 宏观尺度的不协调： 探讨早期宇宙学模型（如ΛCDM模型）的构建基础，并着重分析标准粒子物理模型（SMM）在解释星系形成、宇宙微波背景辐射（CMB）的精细结构（如重子声学振荡）时所暴露出的局限性。 1.2 候选者的谱系图： 详细剖析当前主流的暗物质候选粒子： 弱相互作用重粒子（WIMPs）： 重点分析超对称理论（SUSY）中的轻子/光微子等模型，以及直接和间接探测实验（如XENONnT、LZ、AMS-02）的局限性与未来方向。 轴子（Axions）： 阐述CP破坏问题与轴子质量的理论联系，并深入探讨超灵敏磁力计（如ADMX）的探测原理。 惰性中微子与其他“轻度”粒子： 讨论温和相互作用重粒子（SIMPs）的可能性，以及它们在低质量区对星系矮星系形成的影响。 第二章：宇宙网的结构与非热起源 本章将重点关注暗物质如何塑造宇宙的大尺度结构，并探讨其“非热”起源的可能性，即暗物质可能并非在热大爆炸的早期即时产生。 2.1 模拟的胜利与偏见： 介绍诸如Millennium Run和IllustrisTNG等大型N体模拟，分析模拟中暗物质晕（Halos）的中心密度峰值问题（Cusp-Halo Problem），以及“反核问题”（Too Big To Fail）。这部分将着重探讨需要修正的暗物质相互作用模型（如自相互作用暗物质，SIDM）。 2.2 幽灵的产生： 探讨暗物质的“冻结出”（Freeze-out）和“稀释”（Dilution）机制。特别分析“再加热”（Reheating）过程可能对早期宇宙中暗物质谱带产生的影响，提出暗物质可能在暴胀结束后通过特定的衰变链条产生的理论模型。 第二部分：时空的褶皱与引力波的天文学 本部分转向爱因斯坦场方程的动态解，聚焦于引力波——时空本身的涟漪——作为研究极端天体物理现象的革命性工具。我们假设读者对基础的洛伦兹不变性和黎曼几何已有初步认知。 第三章：从场论到波的传播 3.1 线性化引力与四极辐射公式的精炼： 详细推导黑洞并合过程中引力波的功率辐射公式，强调其与电磁四极辐射的深刻类比与关键区别（如缺乏电荷的类比物）。 3.2 极化模式与背景噪音： 深入分析引力波的两种自由度（+ 和 × 偏振态），及其在探测器（LIGO/Virgo/KAGRA）中的响应函数。同时，探讨随机的宇宙引力波背景（Stochastic Gravitational Wave Background, SGWB）的潜在来源，包括早期宇宙的相变和超大质量黑洞并合。 第四章：极端事件的信号源解析 本章是应用篇，侧重于对探测到的引力波信号的复杂物理参数反演。 4.1 双黑洞并合（BBH）的“啁啾”信号： 详细解析从视界附近的潮汐锁定到最终的并合与“敲击”（Ringdown）阶段的波形特征。重点讨论后牛顿展开（Post-Newtonian Expansion）的精确度限制以及数值相对论在模拟高旋量黑洞并合中的关键作用。 4.2 中子星的“歌唱”与物质状态方程： 对GW170817事件的后续分析进行批判性回顾。侧重于引力波信号中包含的中子星潮汐变形参数（Tidal Deformability Parameter, $Lambda$）如何约束高密度核物质的状态方程（EoS）。讨论在极端压力下夸克物质或奇异物质存在的可能性，及其对伽马射线暴（GRB）的关联。 第五章：超越经典引力的疆界 本章是理论的展望，探索在引力波和暗物质交汇处可能出现的更深层次的物理学。 5.1 修正引力理论的信号印记： 分析修改的引力理论（如张量-矢量-标量引力，TeVeS，或特定f(R)重力模型）如何改变引力波的传播速度，以及它们在强场区域预测的额外极化模式（如标量模式）的探测前景。 5.2 暗物质对引力波的微扰： 探讨如果暗物质粒子具有非零自旋或弱引力耦合，它们是否会在星系团或黑洞周围形成特定的势阱，从而微弱地调制经过的引力波信号。这部分将涉及对“暗光子”等模型的推测性检验。 本书面向具有扎实高等数学基础、熟悉量子场论和广义相对论的专业研究人员、高年级研究生及热衷于前沿物理学的资深爱好者。全书的论证逻辑严密，数据引用基于最新的实验观测结果，力求在揭示当前已知的基础上，清晰勾勒出未来数十年物理学探索的航向图。

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这本书的装帧设计非常吸引人，简洁大方的封面，让人一眼就能感受到一种清爽、易懂的风格。拿在手里，纸张的触感也很舒适，不是那种过于光滑容易留下指纹的材质，而是带着一点点磨砂质感，非常适合长时间翻阅。我个人特别喜欢这种注重细节的设计，因为它能直接影响阅读的体验。拿到书后，我迫不及待地翻开了第一页，就被作者在开篇的那段话深深打动了。那段话没有华丽的辞藻，却饱含着真挚的情感，像是一位老朋友在轻声地诉说着心事，瞬间拉近了与读者的距离。我能感受到作者在文字里倾注的心血，仿佛他不是在写一本“书”，而是在分享一种“方法”，一种能让生活变得更美好的“秘诀”。整个排版也非常舒服，字号大小适中，行间距也恰到好处，长时间阅读眼睛不容易疲劳，这是很多技术类书籍或者教材所忽略的一点。我甚至可以想象，在某个阳光明媚的午后，捧着这本书，坐在窗边，悠闲地品读，那将是多么惬意的一件事。这本书的出现，让我对阅读本身又多了一份期待，不仅仅是为了获取知识，更是为了享受这个过程。

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刚开始翻阅这本书的时候，我其实是带着一种观望的态度，毕竟市面上关于“XX方法”的书籍琳琅满目，很多都显得雷同，甚至有些故弄玄虚。然而，随着阅读的深入，我逐渐发现这本书有着它独特的魅力。作者的叙述方式非常平实，没有那些深奥难懂的理论术语，也没有故作高深的引经据典。他就像一位经验丰富的老师傅，用最接地气的方式，一点点地引导你进入一个全新的领域。我特别欣赏的是，作者在讲解每一个概念的时候，都会配以生动形象的比喻，或者是一些生活中的小例子，让原本可能枯燥的知识变得鲜活起来，仿佛就在我的眼前发生了。这种“润物细无声”的教学方式，让我一点点地放下戒备，开始真正地思考和尝试。我能感受到作者的用心良苦，他不是要把“洪水猛兽”般的知识塞给你，而是希望通过循序渐进的引导，让你在不知不觉中掌握要领。这种由浅入深的逻辑，让我这个在相关领域并不算专业的人，也能轻松跟上他的节奏，并且时不时会冒出“原来是这样！”的惊喜感。

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我一直认为，一本好的书，不仅仅是能提供信息，更重要的是它能引发读者的思考，甚至改变读者的认知。这本书在这方面做得非常出色。作者在论述每一个观点时，都会提供多角度的分析，并鼓励读者去质疑，去探索。他并没有强求读者接受他的所有观点，而是提倡一种开放的、批判性的思维方式。我记得其中有一章，作者详细地阐述了一种看似“反常识”的理论，当时我读的时候，脑子里充满了疑问，甚至觉得有点难以接受。但是，作者并没有回避这些疑问，反而主动地去解释，去论证，并且引用了一些实际案例来支撑他的观点。读完之后，我才恍然大悟，原来很多我们习以为常的观念，可能并非是唯一的真理，甚至可能是需要被颠覆的。这种挑战固有思维的勇气和能力，正是这本书最吸引我的地方。它不仅仅是一本“指南”，更像是一位“引路人”，带领我走出认知的迷宫，看到更广阔的天地。

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这本书的逻辑结构设计得相当精妙。作者并没有采用那种“一刀切”式的教学方法，而是将整个知识体系分解成了一个个相对独立但又相互关联的小单元。每个单元都像是一块精心打磨的拼图，虽然单独拿出来就能自成一体，但当它们组合在一起时，便能构建出一幅宏大而清晰的图景。我尤其喜欢的是，在每一个章节的结尾，作者都会设置一些小练习或者思考题，这些题目不是为了刁难读者，而是鼓励读者将刚刚学到的知识融会贯通，并且尝试着运用到实际中去。我尝试着做了一些，发现这些练习真的非常有帮助，它们能迅速帮你巩固刚刚掌握的知识点，并且在解决问题的过程中，你会获得一种成就感，这种成就感又会激发你继续深入学习的动力。这种“学以致用”的设计理念，贯穿了整本书，让阅读不再是单方面的输入，而是一个互动的过程。我能够清晰地感受到，作者是真正地站在读者的角度思考，如何才能让知识更易于理解和掌握，而不是为了堆砌内容而堆砌。

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这本书带给我的最大惊喜，在于它所蕴含的“生命力”。我说的生命力，是指它不仅仅是一堆静态的文字，而是充满了动态的、可操作的指导。作者在书中反复强调，学习的过程应该是持续的、不断迭代的，而不是一次性的“灌输”。他提供的方法，不仅仅是纸上谈兵，更重要的是强调实践中的调整和优化。我能从中感受到一种积极向上的力量，仿佛作者在鼓励我，不要害怕失败，要勇于尝试，并且在尝试中不断进步。我甚至觉得，这本书更像是一个“工具箱”，里面装着各种各样的“工具”，你可以根据自己的实际情况，灵活地选择和运用。我尝试着按照书中的一些建议去实践，虽然过程中遇到了一些挫折，但每次都能从书中找到新的启发，或者发现新的解决思路。这种“陪伴式”的学习体验，让我觉得不再孤单，仿佛有一个看不见的伙伴在一直支持着我，鼓励我向前。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种精神的赋能。

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