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出版者:北京师范大学出版社

作者:义务教育数学课程标准研制组

出品人:

页数:127

译者:

出版时间:2004-5

价格:7.23元

装帧:平装

isbn号码:9787303059140

丛书系列:

图书标签:

教材
中国
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具体描述

《星辰的低语：宇宙学前沿探索》内容简介本书深入浅出地带领读者穿越浩瀚的宇宙，从我们脚下的地球出发，逐步揭示宇宙的宏大结构、演化历史及其终极命运。这不是一本教科书式的艰涩论述，而是一场激动人心的智力冒险，旨在激发每一位读者对未知深空的好奇心与敬畏感。第一部分：我们身处的坐标——宇宙学的基石本章首先为读者构建起理解现代宇宙学的基本框架。我们将从观测的角度审视我们所处的宇宙。内容始于对可见宇宙的界定，探讨光速的限制如何定义了我们能“看到”的范围——哈勃体积。随后，我们将详细解析宇宙微波背景辐射（CMB）的发现及其意义。CMB被誉为“宇宙的婴儿照片”，它的温度波动图谱是检验早期宇宙模型的关键证据。我们将追溯观测这些微弱信号的技术历程，并解释这些微小涨落如何预示了后来星系的形成。这部分内容将清晰阐述大爆炸理论（The Big Bang Model）的核心支柱：宇宙膨胀、轻元素丰度以及CMB的存在。我们不会止步于描述理论本身，而是深入探讨对这些观测数据的最新、最精确的测量结果，例如普朗克（Planck）卫星和阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）提供的数据，如何帮助我们确定宇宙的年龄（约138亿年）和几何形状（平坦性）。在本章的后半部分，我们将探讨宇宙学原理（Cosmological Principle）——即宇宙在大尺度上是均匀的（Homogeneous）和各向同性的（Isotropic）假设。我们将用观测到的星系分布图来验证这一原理的有效性，并引入弗里德曼方程组（仅作概念介绍，不深究数学推导），用以描述宇宙膨胀率与物质、能量密度之间的动态关系，为后续探索暗物质和暗能量打下理论基础。第二部分：隐形的驱动力——暗物质与暗能量之谜进入第二部分，我们将直面现代天体物理学中最引人入胜、也最令人困惑的两大谜团：暗物质和暗能量。这两者共同构成了宇宙总质能含量的约95%，但我们对它们的本质知之甚少。关于暗物质，我们将从一系列令人信服的动力学证据入手。内容将详尽分析星系旋转曲线的不一致性——为什么外围恒星的运动速度没有随着距离的增加而减慢，这强烈暗示了存在大量不可见的质量。接着，我们会讨论引力透镜效应，特别是星系团碰撞（如子弹星系团）的观测，它们如何清晰地将可见物质与引力场效应分离开来。我们会梳理目前主流的暗物质候选粒子理论，包括弱相互作用重粒子（WIMPs）和轴子（Axions），并介绍当前全球地下和太空实验室中寻找这些粒子的实验进展，例如XENONnT实验和LUX-ZEPLIN实验的最新成果与限制。随后，我们将转向更加诡异的暗能量。其发现源于对遥远Ia型超新星观测的意外结果——宇宙的膨胀正在加速。我们将详细解读科学家如何利用这些“标准烛光”来构建宇宙的膨胀历史曲线。在本节中，ΛCDM模型（Lambda-Cold Dark Matter）将成为核心：理解“Λ”（Lambda）代表的宇宙学常数，即暗能量的密度。我们将探讨暗能量的物理意义——它是否是爱因斯坦的广义相对论中被遗忘的项？暗能量的本质究竟是真空能，还是某种动态的、随时间变化的场（如第五元素 Quintessence）？本书将平衡阐述支持常数模型和动态模型的观测约束。第三部分：结构的演化——从夸克到星系团本章聚焦于宇宙“自组织”的过程，即物质如何在引力作用下，从早期近乎均匀的状态，演化出我们今天看到的宏伟的宇宙网（Cosmic Web）结构。我们将追溯结构形成的层次性：首先是原初密度涨落在量子涨落中产生，随后在早期宇宙的冷却过程中，重子声波振荡留下的印记在CMB中显现。接着，在暗物质晕的引导下，气体开始坍缩，形成了第一代恒星（第三星族星 Population III stars）以及矮星系。我们会详细讨论星系形成理论，包括自上而下与自下而上的模型，以及星系并合在塑造大型螺旋星系和椭圆星系中的关键作用。深入到星系内部，我们将探索活动星系核（AGN）和超大质量黑洞（SMBHs）在星系演化中的反馈机制。黑洞不仅是引力中心，它们喷射出的能量流对周围的气体冷却和恒星形成有着显著的“调控”作用。我们将结合星系巡天项目（如斯隆数字巡天 SDSS 和新一代的欧洲航天局盖亚 Gaia 任务）的数据，展示宇宙结构如何在不同尺度上呈现出分形或至少是标度不变性的特征。第四部分：宇宙的终局——未来的可能性最后，我们将把目光投向宇宙遥远的未来，探索不同的能量密度参数可能导致的不同终极命运。这部分内容建立在对暗能量性质的预测之上。如果暗能量确实是恒定的宇宙学常数（Λ），那么宇宙将陷入“大冻结”或“热寂”（Heat Death）。我们将描述这个过程：星系之间由于宇宙加速膨胀而彼此远离，最终，除了我们所在的本星系群之外的所有星系都将消失在地平线之外。恒星耗尽燃料，黑洞蒸发（霍金辐射），宇宙最终变成一个极度稀薄、低温的黑暗海洋。然而，如果暗能量的密度会随着时间增加（即“幻影能量”Phantom Energy），则可能导致更剧烈的结局——“大撕裂”（Big Rip）。在这种情景下，暗能量的排斥力最终会强到足以撕裂星系、恒星、行星，甚至原子本身。本书将客观分析目前观测数据对这两种极端预测的倾向性，并探讨其他较不流行的理论，如宇宙的“大反弹”（Big Bounce），它假设我们的宇宙源于一个前宇宙的引力坍缩，避免了奇点的出现。结论：未竟的旅程全书最后总结了当前宇宙学面临的核心挑战，包括如何将广义相对论与量子力学统一起来（量子引力问题），以及暗物质、暗能量的精确性质。它强调，尽管我们已经取得了惊人的进步，但宇宙学仍然是科学中最前沿的领域之一，等待着下一代观测工具和理论突破来揭示其终极的奥秘。本书旨在成为读者理解当前前沿宇宙学讨论的坚实基础，并鼓励大家保持对星空永恒的好奇心。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个周末的时间来“解构”这本书的内容结构，说实话，它的逻辑推进方式相当的激进，充满了挑战性。作者似乎并不满足于传统的、循序渐进的教学路径，而是采取了一种“直击核心”的策略。开篇就抛出了几个需要深厚背景知识才能理解的复杂命题，这让习惯了温和引导的初学者感到有些措手不及。不过，一旦你咬紧牙关，强迫自己跟上作者的思维跳跃，你会发现，这种“先看全貌再回溯细节”的方式，反而能更快地建立起宏观的框架感。书中对抽象概念的描述极其精炼，有时甚至会用上晦涩的隐喻，这要求读者必须具备极强的自我消化和联想能力。我不得不频繁地停下来，查阅大量的补充资料，甚至需要用草稿纸反复推演作者一笔带过的步骤。这种阅读过程是艰辛的，充满了“挫败感”，但每当我终于穿透一层理论迷雾，领悟到作者隐藏在简洁文字背后的深层意图时，那种“顿悟”的喜悦感是无与伦比的，它带来的成就感远超那些被掰碎了喂到嘴边的知识点。这本书更像是一位严苛的导师，它不会哄着你走，而是用高标准要求你独立成长。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计简直是一场视觉的盛宴。封面采用了深邃的钴蓝色，中央烫印着一个极简的、仿佛宇宙星云般的银色抽象图案，那种光泽在不同的光线下会变幻出微妙的层次感，让人忍不住想一再触摸。纸张的选择也非常考究，是那种略带粗粝感的米白色道林纸，拿在手里沉甸甸的，充满了“经典”的份量感。内页的排版更是体现了制作者的匠心，字体选择了非常清晰易读的宋体加粗版本，字距和行距经过了精密的计算，即使是长时间沉浸其中，眼睛也不会感到疲劳。尤其值得称赞的是，许多关键概念或公式的推导过程，都被巧妙地用浅灰色的背景框突出显示，这种处理方式既不突兀，又能起到很好的引导作用，让人一眼就能抓住重点。装订工艺也极其牢固，书脊平整，即便是大幅度地翻开阅读，也不会有任何散页的担忧。对于一个对书籍的物理质感有较高要求的读者来说，这本“数学”的书籍，绝对是值得收藏的艺术品。它不仅仅是知识的载体，更是一件可以被认真对待和珍视的物品，从拿到手的那一刻起，就预示着一场高品质的阅读体验即将开始。这种对手工美学的坚持，在当今这个追求快速和数字化的时代，显得尤为珍贵和令人感动。

评分☆☆☆☆☆

这本书中对“证明”的阐述，简直是教科书级别的示范，我几乎是抱着朝圣的心情去研读那些定理的推导过程的。不同于许多教材中那种“只告诉你结果”的写法，这里对每一步逻辑转换的细致打磨，堪称精妙。作者似乎有一种近乎偏执的严谨性，每一个假设、每一个公理的引用，都标注得清清楚楚，绝不含糊其辞。举个例子，在处理某个拓扑空间中的连续性证明时，作者没有直接套用ε-δ定义，而是先从函数空间的收敛性角度引入，然后才回归到基础的度量空间定义，这种多维度的审视，极大地拓宽了我对“连续”这一概念的理解深度。我甚至发现，作者在某些较为边缘的定理的证明中，还引用了两位不同学派的数学家的不同证明路径作为对比参考，这不仅丰富了知识，也让读者得以窥见学术思想的流变。读完这些证明，我感觉自己的思维逻辑链条被重新梳理和强化了，仿佛在进行一次系统性的“大脑体操”。这部分内容，对于任何希望真正掌握数学思维而非仅仅记住公式的人来说，是无价之宝。

评分☆☆☆☆☆

我必须得提一下，这本书的“习题集”部分设计得非常具有启发性，但同时也极具杀伤力。它们完全不像是一些练习册那样，只是对课文内容的简单重复应用。这里的题目更像是针对特定知识点的“智力迷宫”，它们往往以看似日常的场景为背景，但其背后隐藏的数学原理却需要读者进行多次抽象和模型转换。有一道关于优化路径的问题，初看起来像是一个简单的几何题，但深入下去，需要用到高等微积分中的变分法思想，而且解法并非唯一。更绝妙的是，一些难题后面附带了“提示”而非“答案”，这些提示极其简短，往往只是点醒思路的关键术语或一个相关的引言，目的似乎是引导你重新翻阅书中特定的章节，而不是直接给出解题的捷径。我花了整整三天时间攻克其中五道“硬骨头”，虽然过程令人抓狂，但当最终找到那个优雅的解法时，那种智力上的满足感是任何娱乐都无法比拟的。这套习题，与其说是检验学习成果的工具，不如说是拓展思维边界的试金石。

评分☆☆☆☆☆

从某种意义上说，这本书更像是一部“历史文献汇编”，而非现代意义上的教科书。它在某些章节对某些数学分支的起源和发展脉络的梳理，占据了相当大的篇幅。作者没有将这些数学概念视为一成不变的真理，而是着重探讨了它们是如何在特定的历史背景下，由不同文化、不同学派的数学家一步步构建和完善起来的。比如，书中对复数理论从被视为“想象”到最终成为物理学基石的曲折过程的描述，就极其引人入胜，它穿插了大量关于伽罗瓦、高斯等人的生平轶事和学术争论，使得原本冰冷的公式充满了人性的温度和戏剧性。这种“带着故事去理解知识”的方式，极大地激发了我对学术探索本身的热情。通过这种宏大的历史视角，我得以跳出纯粹的公式演算，从更广阔的哲学和文化层面去审视这门学科的伟大与演变。这本书不仅教我“如何计算”，更让我思考了“为什么要去计算”以及“它是如何成为今天的样子的”。

评分☆☆☆☆☆

在地球仪上有横线和竖线，连接两极点的竖线叫经线，垂直于经线的横线圈叫纬线，根据经纬线可以确定地球上任何一点的正确位置，如北京在北纬40°，西经116°。

评分☆☆☆☆☆