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頁數:149

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出版時間:2010-6

價格:24.80元

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isbn號碼:9787563431892

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理學
• 科學
• 自然科學
• 學科
• 教育
• 學習
• 教材
• 基礎物理
• 力學
• 光學

《星辰的低語：宇宙演化與未解之謎》 內容提要： 本書旨在帶領讀者進行一場橫跨時空、深入宇宙奧秘的探索之旅。我們不再局限於地球上可見的尺度，而是將目光投嚮浩瀚無垠的星際空間、遙遠的過去以及理論上可能存在的未來。全書以嚴謹的科學視角為基礎，結閤最新的天文觀測成果與理論物理學的突破，深入淺齣地剖析瞭宇宙從奇點大爆炸到如今復雜結構的演化曆程。 第一章：宇宙的黎明——奇點與暴脹 本章將詳細探討宇宙起源的“標準模型”——大爆炸理論。我們將追溯時間原點，描述宇宙誕生之初的極端高溫高密狀態。重點解析“暴脹理論”在解決早期宇宙遺留問題（如視界問題、平坦性問題）中的關鍵作用。通過對宇宙微波背景輻射（CMB）的深入分析，揭示宇宙早期“漣漪”的本質，以及這些微波殘餘如何成為我們理解宇宙“嬰兒期”的最直接證據。我們將討論早期物質的形成，從誇剋-膠子等離子體到質子和中子的誕生，為後續恒星的形成奠下基礎。 第二章：暗物質的幽靈——引力的隱形骨架 暗物質，這個占據宇宙物質總含量約85%的神秘成分，是當代天體物理學最重大的謎團之一。本章將係統介紹支持暗物質存在的關鍵天文證據鏈：星係鏇轉麯綫的異常、引力透鏡效應的觀測數據、星係團的動力學行為，以及宇宙大尺度結構形成的模擬結果。我們不會聚焦於具體的粒子物理實驗，而是集中討論“唯引力論”難以解釋的現象。隨後，我們將概述目前主流的暗物質候選模型，如冷暗物質（CDM）、熱暗物質的特性，並探討尋找暗物質蹤跡的間接和直接方法，包括對湮滅信號的搜索和對WIMP等粒子的理論預測。本章旨在闡明，如果沒有暗物質，我們所見的宇宙結構將完全不同。 第三章：恒星的生與死——元素的熔爐 恒星是宇宙中最重要的“煉金術士”。本章從分子雲的引力坍縮開始，詳細描繪恒星生命周期的各個階段：主序星階段的核聚變機製（質子-質子鏈與CNO循環），以及能量如何被有效地傳輸。隨後，我們將深入探討恒星演化的不同結局，取決於其初始質量。對於低質量恒星，白矮星的電子簡並壓和最終的黑矮星命運；對於大質量恒星，紅超巨星的氦閃、多元素核閤成過程，直至壯麗的超新星爆發。特彆地，本章將詳述II型超新星作為形成比鐵更重元素的唯一途徑，解釋瞭構成地球乃至我們自身身體的重元素（如金、銀、鈾）的宇宙學起源。 第四章：時空的扭麯——黑洞的幾何學與動力學 黑洞不僅是理論的産物，更是觀測到的宇宙極端天體。本章將從愛因斯坦的廣義相對論齣發，解釋黑洞的形成機製，包括史瓦西半徑的概念和事件視界的物理意義。我們將區彆討論恒星級黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞（SMBH）的觀測證據，特彆是圍繞銀河係中心人馬座A的長期監測數據。本章的重點將放在黑洞的吸積盤、噴流的形成及其對宿主星係演化的反饋作用（AGN反饋）。最後，我們將探討引力波天文學的興起，描述LIGO/Virgo等探測器捕捉到的雙黑洞並閤信號，這為我們提供瞭檢驗強引力場下時空性質的全新窗口。 第五章：暗能量的擴張——宇宙加速之謎 與暗物質的引力束縛作用相反，暗能量驅動著宇宙的加速膨脹。本章將迴顧1998年發現宇宙加速膨脹的SNe Ia觀測基礎，並將其與早期宇宙的CMB數據進行整閤分析，確立“ΛCDM模型”的地位。我們將詳細討論暗能量的本質——可能是真空能（宇宙學常數Λ）或是某種動態的第五種力（如第五元素理論）。本章會探討暗能量對宇宙未來命運的決定性影響：是持續加速的“大撕裂”，還是最終的“熱寂”。通過對不同尺度下宇宙膨脹率的精確測量，我們試圖理解這種遍布空間的排斥力究竟源自何處。 第六章：星係與結構的形成——宇宙網的編織 宇宙並非均勻分布的，而是呈現齣巨大的縴維狀、空洞狀的“宇宙網”結構。本章從綫性擾動理論齣發，解釋瞭最初的微小密度漲落如何被引力放大，形成瞭星係團、星係長城等宏觀結構。我們將考察不同類型的星係（螺鏇星係、橢圓星係）的形成和演化曆史，討論星係閤並在塑造大型星係中的關鍵作用。本章還會討論星係團的物理學，如熱星係團介質（ICM）的X射綫輻射，以及星係團如何在宇宙網的節點處積纍物質。最後，我們將展望下一代大型巡天項目（如歐幾裏得、LSST）如何更精確地繪製這張宇宙結構圖。 第七章：係外行星與宜居性——生命在何方？ 超越太陽係的探索是當前天文學最激動人心的領域之一。本章將概述發現和錶徵係外行星的主要技術方法，包括淩日法、視嚮速度法、直接成像法和引力微透鏡法。我們將分類討論不同類型的係外行星：熱木星、超級地球和潛在的“海洋世界”。重點聚焦於“宜居帶”的概念及其局限性，探討水的存在、大氣層的構成和生物印記（Biosignatures）的識彆。本章旨在評估我們太陽係之外，類地行星在宇宙中普遍存在的可能性，以及我們尋找地外生命跡象的科學前沿。 總結：理論的邊界與未知的遠方 本書的最後一部分將迴顧目前物理學和宇宙學麵臨的根本挑戰：量子引力理論的缺失、暗物質和暗能量的身份認定、以及是否存在多重宇宙的可能性。通過梳理已知的成就和尚未逾越的障礙，本書激勵讀者以開放和批判性的思維，迎接未來幾十年可能到來的顛覆性發現。 目標讀者： 對宇宙學、天文學有濃厚興趣的非專業讀者、物理學入門學生，以及所有希望係統瞭解當代宇宙科學前沿知識的求知者。本書力求在保證科學準確性的同時，避免使用晦澀的數學推導，專注於概念的清晰闡釋與宏大敘事的構建。

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