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页数:263

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出版时间:2010-8

价格:32.00元

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isbn号码:9787122088062

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• 药物分析
• 分析化学
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• 分析方法

巨著《星辰的低语：宇宙学与时空几何的交响》内容概要 引言：超越感官的疆域 《星辰的低语：宇宙学与时空几何的交响》并非一本面向特定学科的教科书，而是一部跨越物理学、数学、哲学和前沿想象力的宏大叙事。它以一种近乎诗意的精确性，带领读者深入探索宇宙的起源、结构、演化以及其最深层的物理定律。本书的核心在于揭示我们赖以生存的时空本身，是如何以一种极其精妙且动态的方式运作的，并将现代科学的尖端发现与人类对“终极实在”的永恒追问紧密结合。 全书分为六大部分，逻辑层层递进，从最基础的数学语言构建时空模型，逐步推演至宇宙的宏观结构，最终触及多维空间和意识在物理学中的潜在角色。 --- 第一部：欧几里得的边界与黎曼的拓扑——几何学的革命 本部分着重于奠定理解现代宇宙学的数学基础，但采取了一种叙事性的方法，而非枯燥的公式推导。它追溯了从古希腊的完美几何到十九世纪非欧几里得几何的诞生历程。 从平面到曲面： 详细阐述了高斯对曲面测量的深刻洞察，并引入了黎曼几何的核心概念——张量和度规。在这里，几何不再是关于固定形状的学科，而是关于“距离如何变化”的动态系统。 微分方程与自然法则： 探讨了为什么自然界的规律如此依赖于微分方程。重点分析了泊松方程和拉普拉斯方程，如何作为连接物质分布与场强度的桥梁。 拓扑学的视角： 介绍了拓扑学对“不变性”的研究，并讨论了拓扑学在描述宇宙大尺度结构（如宇宙的形状是否有限或无限）中的潜力。 --- 第二部：光速的铁律与引力的织布——狭义与广义相对论的重构 这是本书的核心支柱之一，深入剖析了爱因斯坦对时间和空间的彻底颠覆。作者力求让读者“感受”到相对论的逻辑必然性。 狭义相对论的悖论与和谐： 不仅仅罗列洛伦兹变换，而是探讨了对同时性的质疑如何必然导致时间膨胀和长度收缩。引入了“世界线”的概念，将物质的存在理解为时空中的一条轨迹。 引力的几何化： 广义相对论的精髓被分解为“物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动”的简洁表达。详细讲解了爱因斯坦场方程的结构（非线性与张量方程的复杂性），以及黑洞的数学描述——史瓦西解的推导与物理意义。 引力波的涟漪： 探讨了引力波作为时空自身的振动如何被预测，以及LIGO等探测器如何捕捉到遥远黑洞合并事件所留下的“宇宙回声”。 --- 第三部：奇点的诞生与膨胀的火焰——标准宇宙学模型 本部分将理论物理学应用于观测数据，构建了我们所知的宇宙图像。 弗里德曼方程的谱系： 详细解析了基于均匀性和各向同性假设推导出的弗里德曼方程组，展示了宇宙的膨胀如何依赖于其内容物（物质、辐射、暗能量）。 大爆炸的证据链： 详尽回顾了哈勃的红移观测、宇宙微波背景辐射（CMB）的发现与分析（特别是其偶极子与偶极各向异性），以及轻元素丰度的核合成计算，论证了宇宙有一个热密集的开端。 暴胀理论的必要性： 解释了暴胀（Inflation）如何解决视界问题、平坦性问题和磁单极子问题。计算了暴胀结束后释放的能量如何重新加热宇宙，启动了后来的热大爆炸阶段。 --- 第四部：暗物质的幽灵与暗能量的推手——现代宇宙学的两大谜团 本书的创新之处在于，它将目前最前沿的、尚未被统一的领域置于中心位置进行深入探讨。 动力学证据与粒子物理的交集： 深入分析了星系旋转曲线、星系团的引力透镜效应，以及宇宙结构形成对冷暗物质（CDM）模型的依赖。探讨了WIMPs、轴子等候选粒子，以及直接探测实验的原理。 宇宙的加速膨胀： 聚焦于Ia型超新星观测，确立了暗能量的存在。详细讨论了暗能量的几种主流模型：宇宙学常数（$Lambda$）、托斯（Quintessence）标量场，以及它们对未来宇宙演化的不同预测。 修正引力理论的挑战： 探讨了替代暗物质/暗能量假设的尝试，如MOND（修正牛顿动力学）等，并评估了它们在解释所有观测数据方面的局限性。 --- 第五部：量子幽灵与时空的颗粒——量子引力学的探索前沿 本部分是全书最具思辨性的部分，试图弥合广义相对论（宏观）与量子力学（微观）之间的鸿沟。 量子场论在弯曲时空中的应用： 讨论了霍金辐射的半经典推导，以及黑洞信息悖论的深刻含义——物理定律的完备性受到了挑战。 弦论的几何化尝试： 介绍了弦理论的基本构想——物质的基本单元是振动的弦。重点阐述了卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds）在提供额外维度紧致化方面的作用，以及它如何自然地产生标准模型中的粒子谱。 圈量子引力（LQG）： 提出了一种完全不同的路径，即对时空本身进行“量子化”。描述了“时空泡沫”的概念，以及它如何可能从根本上消除奇点问题，暗示在普朗克尺度下，时空不再是连续的背景，而是由离散的“圈”构成。 --- 第六部：多重宇宙的图景与观察者的地位——形而上学的边界 最后一部分将视角投向了比我们自身宇宙更大的概念，探讨了物理学如何影响我们对实在本质的理解。 多重宇宙的类型学： 详细区分了平铺式多重宇宙（Level I）、永恒暴胀产生的气泡宇宙（Level II）、量子力学的多世界诠释（Level III），以及基于不同物理常数的数学结构宇宙（Level IV）。 人择原理的争议： 讨论了弱人择原理和强人择原理在解释宇宙精细调节参数时的应用与局限性。 时空与意识的联结： 尽管是高度推测性的，作者仍审慎地探讨了在某些量子引力框架下，观察者（意识）是否在定义“实在”中扮演了某种不可或缺的角色，将物理学推向了哲学的最前沿。 结论：永恒的探索 《星辰的低语》总结道，我们对宇宙的理解是一个不断迭代的过程。今天的“标准模型”很可能只是未来更深层理论的一个近似。本书的最终目的，是激发读者以全新的、充满几何美感和数学力量的视角，去仰望夜空，并在每一个原子内部，看到宇宙亘古不变的法则正在低语。

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