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出版者:

作者:段仙飞 编

出品人:

页数:294

译者:

出版时间:2010-4

价格:17.80元

装帧:

isbn号码:9787530375150

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 基础
• 入门
• 化学基础
• 高中化学
• 大学化学
• 理科
• 科学
• 学习
• 教材

探秘宇宙的构建：现代物理学前沿与宇宙演化史 一、 宏观宇宙的编年史：从奇点到星系团的恢弘画卷 本书带领读者穿越时空，追溯宇宙自大爆炸以来的全部历史。我们首先聚焦于“暴胀”理论及其对早期宇宙微观涨落的解释，详述了宇宙微波背景辐射（CMB）如何成为理解创世之初最直接的证据。通过分析CMB的各项异性图谱，我们将揭示物质、暗物质和暗能量的精确比例，这些构成宇宙万物的基本要素如何决定了我们今天所见的结构。 随后，我们将深入探讨宇宙的“黑暗时代”，即原初恒星诞生之前，氢和氦原子尚未形成、宇宙一片混沌的漫长时期。重点阐述了引力如何在均匀的物质分布中播下结构的种子，并最终导致了第一代恒星——“第三星族星”的形成。这些宇宙中的“创世之光”不仅点燃了早期宇宙，更通过超新星爆发，将重元素播撒到广袤的空间中，为后续恒星、行星乃至生命的诞生奠定了物质基础。 我们将详细剖析星系的形成与演化过程。从矮星系间的相互吞并到大型螺旋星系和椭圆星系的成熟，本书运用最新的观测数据（如来自詹姆斯·韦伯空间望远镜的深度场图像），解析星系团的形成机制、星系合并的动力学过程，以及星系中心超大质量黑洞与宿主星系共同演化的复杂反馈机制。读者将理解为什么星系团是宇宙中最大尺度的结构，以及它们如何通过引力相互作用，塑造出我们今日所见的宇宙网状结构。 二、 量子之巅与粒子之微：超越标准模型的边界 本书的第二部分将目光从宏大转至微观，深入探讨现代物理学的核心理论——量子场论及其在粒子物理学中的应用。我们将构建一个清晰的框架来理解标准模型，阐述夸克、轻子、规范玻色子（光子、W和Z玻色子、胶子）如何通过基本相互作用（强核力、弱核力、电磁力）紧密联系在一起。费曼图将作为重要的可视化工具，帮助理解粒子间复杂的作用过程。 关键在于，本书不满足于对标准模型的复述，而是将重点放在其局限性与前沿探索上。我们将深入讨论费米子质量的起源——希格斯机制，并详细分析LHC等大型对撞机实验如何验证了希格斯玻色子的存在，以及后续实验对精确测量其性质的努力。 更重要的是，本书将详细介绍超越标准模型的物理学猜想。我们将探讨“暗物质之谜”——为什么CMB和星系旋转曲线都指向了占宇宙物质总含量约85%的未知物质？我们将对比WIMP（弱相互作用重粒子）、轴子、惰性中微子等主流暗物质候选者，并介绍直接和间接探测实验的原理与挑战。同时，“中微子振荡”的现象及其对中微子质量的暗示，将被视为标准模型亟需修正的关键证据。 三、 时空结构与引力本质的再思考：广义相对论的深层含义 爱因斯坦的广义相对论是理解宇宙几何与时空动态的基石。本书将以几何学的视角，详细解释弯曲时空的概念，并推导出史瓦西解，揭示黑洞的不可思议性质。我们将细致分析事件视界、奇点、以及光线在强引力场中的偏折现象。 本章的重点在于引力波天文学的革命性进展。从理论预测到LIGO/Virgo的首次探测，我们将重构双黑洞并合、中子星并合的物理场景。读者将学习如何通过引力波信号（如啁啾信号）反演出并合体的质量、自旋和最终产物的性质。特别是中子星并合产生的电磁对应体——千新星，如何证实了重元素（如金、铂）主要来源于此类宇宙剧烈事件，这极大地丰富了我们对元素起源的理解。 此外，本书还将探讨引力理论的深层挑战。例如，在极短距离下（普朗克尺度），广义相对论与量子力学如何产生不可调和的矛盾？我们将介绍弦理论、圈量子引力等尝试统一这两种理论的努力，分析它们在解决信息悖论、黑洞热力学等前沿问题上的潜力与局限。 四、 生命的化学基础：从无机物到复杂分子的跃迁 本书的最后一部分转向生命起源的物理化学前沿，但这部分内容将严格聚焦于非生物化学过程，即生命出现前的物质转化。我们将探讨原始地球环境（富含还原性气体的大气、深海热液喷口）对有机分子合成的影响。 重点分析米勒-尤里实验的现代修正版，以及其他可能的合成途径，如通过陨石携带的氨基酸和核酸前体。我们将详细梳理从简单无机物到单体（如核苷酸、氨基酸）的聚合过程，探讨这在地球早期水环境或矿物表面是如何被催化的。 随后，我们转向“生命起源的难题”之一——遗传物质的出现。RNA世界假说的物理化学基础将被深入探讨，包括核糖的形成、磷酸骨架的稳定化，以及核苷酸聚合成为自我复制的RNA链的可能机制。本书将仅描述构成这些分子的物理化学机制，而不涉及生物体内的代谢、遗传信息读取或细胞结构的形成，所有这些都属于生物学或生物化学的范畴。最终，我们将探讨这些复杂有机分子如何在特定环境中（如脂质双层的形成）初步实现“区室化”，为随后生物学意义上的生命诞生创造物理化学条件。 本书旨在为那些渴望理解宇宙如何从基本粒子、通过引力与量子效应演化出星系、黑洞，并最终为复杂有机分子合成提供舞台的读者，提供一个全面、深入且前沿的知识图谱。

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