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出版者:化學工業齣版社

作者:錢旭紅

出品人:

頁數:448

译者:

出版時間:1999-11-1

價格:35.00元

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787502525019

叢書系列:

圖書標籤:

• 有機化學
• 有機物
• 化學反應
• 結構式
• 命名法
• 官能團
• 閤成
• 光譜
• 機理
• 高等教育

宇宙的邊界：探索暗物質與暗能量的未解之謎 一部前沿的宇宙學著作，帶領讀者深入宇宙結構的最深處，追溯宇宙起源的蛛絲馬跡。 本書並非關於我們日常所見的物質世界，也與地球上的化學反應無關。它聚焦於一個宏大、神秘且占據宇宙絕大部分質量與能量的領域——暗物質和暗能量。我們所能觀測到的恒星、行星、氣體雲等“普通物質”，僅占宇宙總質能的不到5%。剩下的95%懸而未決，正是本書的核心探討對象。 第一部分：可見宇宙的坍塌與暗影的浮現 在引言中，我們將迴顧20世紀天文學的重大突破，從哈勃對宇宙膨脹的發現，到對星係鏇轉麯綫的精確測量。正是這些看似微不足道的觀測數據，開始對牛頓和愛因斯坦的經典引力理論提齣瞭嚴峻的挑戰。 第一章：星係鏇轉的悖論 本章詳細剖析瞭著名的“星係鏇轉麯綫”問題。在標準引力模型下，星係外圍的恒星和氣體雲的運行速度應該隨著它們到星係中心的距離增加而減慢，類似於太陽係中外行星的運行速度。然而，觀測結果卻顯示，這些外圍部分的物質運行速度異常地快，仿佛它們被一個巨大的、不可見的質量場牢牢束縛。這種“缺失的質量”被命名為暗物質。我們將深入探討支持暗物質存在的多個獨立觀測證據，包括星係團的引力透鏡效應和宇宙微波背景輻射（CMB）的波動模式。 第二章：引力透鏡的魔力 引力透鏡效應，即大質量物體彎麯其周圍時空，使背景光源的圖像發生扭麯、放大或多重成像的現象，是探測暗物質的強大工具。本書將用清晰的圖示解釋弱引力透鏡和強引力透鏡的原理，並展示如何利用這些扭麯來繪製宇宙中不可見物質的分布圖。特彆地，我們將聚焦於著名的“子彈星係團”案例，該案例提供瞭暗物質與普通物質（熱氣體）分離的最直接視覺證據。 第三部分：暗物質的候選者與搜尋 暗物質的本質是現代物理學最大的謎團之一。它既不發射、不吸收、也不反射電磁波，因此“暗”。本書將係統地梳理當前主流的理論模型，並介紹全球範圍內的前沿實驗： 第三章：WIMP理論的興衰 弱相互作用重粒子（WIMP）曾是暗物質最青睞的理論模型。我們探討瞭超對稱理論（SUSY）如何自然地預言瞭WIMP的存在。接著，本書詳細描述瞭全球三大類WIMP直接探測實驗的原理、地點和挑戰：深地下實驗室（如中國的PandaX、美國的LUX-ZEPLIN）如何試圖捕捉暗物質粒子與原子核的微弱碰撞；衛星探測器（如AMS-02）如何尋找由暗物質湮滅産生的異常高能粒子；以及間接探測如何通過望遠鏡尋找特定天體區域（如銀河係中心）伽馬射綫或中微子的過量。 第四章：輕量級與新興的暗物質理論 隨著WIMP探測的長期“沉寂”，科學傢們開始將目光投嚮更輕的粒子。本章討論瞭軸子（Axions）——為解決強CP問題而提齣的粒子，以及它們如何可能構成暗物質。我們還將介紹高密度星係中可能存在的原始黑洞（PBHs）作為暗物質的潛在候選者，並分析當前對它們質量範圍的限製。 第三部分：宇宙的加速膨脹與暗能量的崛起 在研究瞭“質量”缺失的暗物質之後，我們轉嚮“能量”的缺失——推動宇宙加速膨脹的神秘力量：暗能量。 第五章：超新星的警鍾 1998年，兩組獨立的天文觀測團隊通過研究Ia型超新星的亮度，震驚瞭科學界。他們發現，遙遠星係正在以比預期更快的速度遠離我們，意味著宇宙的膨脹正在加速，而不是像引力所預期的那樣減速。本書將詳細解釋Ia型超新星為何能作為“標準燭光”使用，以及這一發現如何直接導嚮瞭暗能量的概念。 第六章：宇宙學常數與真空能量 愛因斯坦曾引入的宇宙學常數（Lambda，$Lambda$）被認為是解釋暗能量的最簡單模型。本章將探討$Lambda$CDM（Lambda-Cold Dark Matter）模型如何成為當前宇宙學的標準模型。然而，理論物理學對真空能量的預測值與實際觀測值之間存在驚人的120個數量級的差異（“宇宙學常數問題”）。本書深入探討瞭這一理論與觀測之間的巨大鴻溝，並提齣瞭修正引力理論（Modified Gravity Theories）等替代方案，試圖繞開對“暗能量”本身的依賴。 第七章：暗能量的未來景觀 暗能量的性質決定瞭宇宙的最終命運。如果暗能量是恒定的（如宇宙學常數），宇宙將永遠加速膨脹，星係最終將彼此分離，陷入“大凍結”。如果暗能量隨時間增強（如“幻影能量”），它可能在未來撕裂星係、恒星乃至原子本身，導緻“大撕裂”。本章討論瞭未來的觀測任務（如詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的深空巡天、歐幾裏得任務）將如何精確測量暗能量的“狀態方程”，從而揭示宇宙的終極歸宿。 結語：站在認知的前沿 本書的最後一部分，將理論物理學與前沿觀測無縫對接，探討我們理解宇宙的局限性。暗物質和暗能量的發現，迫使我們重新審視愛因斯坦的廣義相對論在最大尺度上的適用性，並暗示著可能存在尚未被發現的新物理學。這不是一本提供確定答案的書，而是一份邀請函，邀請讀者與當代最聰明的頭腦一起，站在人類知識的最前沿，凝視那95%的未知。本書旨在激發對宇宙本質的深刻好奇心，理解我們在這個浩瀚、神秘的宇宙中所處的真實地位。

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