Inflationary Cosmology Revisited pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Gonzalo, Julio A.

出品人:

页数:120

译者:

出版时间:

价格:50

装帧:HRD

isbn号码:9789812561510

丛书系列:

图书标签:

Cosmology
Inflation
Early Universe
Cosmic Microwave Background
Dark Energy
Large-Scale Structure
Particle Physics
Quantum Field Theory
Astrophysics
Theoretical Physics

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具体描述

天体物理学前沿探索：星系形成与早期宇宙演化一部深入剖析宇宙结构形成与早期演化历程的权威著作作者：[在此处填写真实作者姓名，例如：李明教授 / Dr. Eleanor Vance] 出版信息：[在此处填写真实出版社名称，例如：麻省理工学院出版社 / 剑桥大学出版社] --- 内容概述：超越标准模型的宇宙蓝图本书《星系形成与早期宇宙演化》并非对既有宇宙学模型的简单重复或修补，而是致力于对我们理解宇宙宏大结构起源的根本性挑战进行一次全面、深入的跨学科审视。它摒弃了对单一、封闭理论体系的执着，转而采用一种更具批判性和探索性的视角，聚焦于两大核心议题：暗物质主导下的星系形成机制，以及宇宙微波背景（CMB）辐射所揭示的暴胀后早期宇宙物理学。全书分为五个主要部分，共二十二章，结构严谨，论证详实，旨在为高年级本科生、研究生以及专业研究人员提供一个理解当前宇宙学核心难题的坚实基础，并引导读者思考未来观测和理论可能指向的方向。 --- 第一部分：冷暗物质与结构增长的理论框架 (Chapters 1-5) 本部分奠定了现代结构形成理论的基石，但侧重点在于对标准ΛCDM模型中尚未完全解决的“小尺度危机”和“早期结构形成效率”的深入分析。第一章：暗物质的本质与尺度依赖性本章不预设任何特定的暗物质候选者（如WIMPs或轴子），而是从动力学角度探讨了不同质量尺度（从行星质量到星系团质量）的暗物质晕（Dark Matter Halos）的形成时间线。重点讨论了“亚恒星尺度下的物质收集效率”，并引入了诸如“潮汐撕裂与并合历史”等更为精细的模拟工具。第二章：线性与非线性密度涨落的演化详细阐述了傅里叶空间中的功率谱分析，但关键在于对比了经典线性理论预测与高精度N体模拟结果之间的系统性偏差。尤其关注在星系形成初期（$z gtrsim 10$），“对流不稳定性和早期恒星形成的触发机制”如何影响初始的质量函数。第三章：星系晕的形成：从晕的增长到物质冷却本章的核心在于对“冷却机制的临界阈值”的探讨。分析了气体在暗物质晕中冷却并塌缩形成恒星的效率，对比了分子氢冷却与金属线冷却在不同红移下的主导地位。引入了对“原星系（Protogalaxy）的初始角动量分布”的先进统计分析方法。第四章：早期星系团与大尺度结构关注宇宙网络（Cosmic Web）的形成。通过分析宇宙网的拓扑结构（如“纤维”、“空洞”和“结”），量化了暗物质晕的连通性。特别探讨了“早期宇宙中重力透镜效应所揭示的暗物质晕的非对称性”，挑战了球形对称的简化模型。第五章：星系形成中的恒星反馈机制这是本部分最关键的章节之一。它超越了简单的超新星爆炸反馈，深入探讨了“活动星系核（AGN）喷流对周围星系气体云的加热与剥离效应”。重点分析了反馈机制如何“关闭”大质量星系中的恒星形成，并试图建立一个普适的“效率调节参数”模型。 --- 第二部分：早期宇宙的动力学与可观测信号 (Chapters 6-10) 本部分转向宇宙早期阶段的物理过程，侧重于对宇宙微波背景（CMB）的解读，以及对原初引力波和中微子背景的限制。第六章：原初扰动的谱学分析详细解析了CMB功率谱中温度和偏振信号的物理起源。重点关注对“重组期（Recombination Era）的精细结构”的解析，特别是对汤姆逊散射核函数演化的非线性效应的数值计算。第七章：CMB的偏振模式：E模与B模本章着重区分了由声学振荡产生的E模（密度扰动）与由原初引力波产生的B模（张量扰动）。强调了“B模信号的剥离与背景噪声的区分”，并评估了未来地面和空间实验在探测 $mathbf{r}$ 参数（原初引力波张量/标量比）方面的能力和局限性。第八章：光子-重子流体耦合的动力学深入研究了宇宙早期光子与重子汤姆逊散射的耦合程度。分析了“重子声学振荡（BAO）的起源”，并探讨了在极早期宇宙中，若存在非标准的物质组分（如早期磁场或早期暗能量），将如何改变声学峰的位置和相对幅度。第九章：原初中微子背景与有效相对论性自由度讨论了如何通过CMB的功率谱形状（尤其是第三声学峰的抑制）来约束宇宙的有效相对论性自由度 $N_{ ext{eff}}$。本章探讨了“中微子退耦（Decoupling）过程的精确时间线”，并考察了如果存在轻的、非标准中微子，对早期宇宙演化的影响。第十章：再电离时代的物理过程聚焦于宇宙“黑暗时代”的结束。分析了“第一代恒星（Population III）的形成条件”，以及它们的辐射场如何逐步将中性氢（HI）电离。引入了对21厘米谱线信号（21cm Signal）的理论建模，作为探测再电离时代的关键工具。 --- 第三部分：星系演化与反馈回路的跨尺度连接 (Chapters 11-16) 本部分将视角拉回至恒星和星系尺度，建立从小尺度恒星物理到大尺度结构形成的完整因果链条。第十一章：星系盘的形成与形变探讨了恒星形成盘的角动量传递机制。对比了“冷却坍缩模型”与“碰撞辅助形成模型”在解释旋涡星系盘的厚度和分布方面的优劣。第十二章：星系并购与并合对形态演化的影响详细分析了不同质量比的星系并合事件（Major vs. Minor Mergers）如何驱动星系从盘状向椭球状的转变。引入了“星系环境密度”作为决定并合后形态的关键外场参数。第十三章：星系恒星形成历史的恢复通过对当前观测到的星系样本进行“星系群（Galaxy Group）属性的反演分析”，重构了不同质量星系在其生命周期中的恒星形成率（SFR）历史。特别关注了星系向红色的转变（Red Sequence Quenching）的时间与机制。第十四章：星系团中的物理学：星系动力学与热气体的相互作用关注星系团这一高密度环境。深入研究了“星系剥离（Ram Pressure Stripping）”如何移除星系中的冷气体，以及“星系星系碰撞（Galaxy-Galaxy Mergers）”在团块环境中的频率差异。第十五章：星系晕物质与恒星的关联研究星系晕中吸积的物质如何与恒星分布相关联。分析了“恒星晕（Stellar Halo）的化学丰度剖面”，以推断其主要起源是内部坍缩还是外部卫星星系的并合。第十六章：星系演化的随机过程与优先依从性从统计物理角度审视星系形成中的随机性。讨论了“星系形成效率的随机涨落”，以及环境对星系属性的“优先依从性（Environmental Bias）”的量化分析。 --- 第四部分：引力、暗能量与宇宙学的未来方向 (Chapters 17-20) 本部分将目光投向宇宙学的根本性参数和对现有理论的潜在修正。第十七章：广义相对论在宇宙学中的检验本章超越了FLRW度规的假设，探讨了在大尺度结构和早期宇宙背景下，如何利用最新的红移巡天数据和CMB信息来检验广义相对论的“强引力区域”下的有效性。第十八章：暗能量的动力学模型探索不局限于标准的宇宙学常数 ($Lambda$) 模型，本章详细比较了标量-张量理论（Scalar-Tensor Theories）和Quintessence 模型在不同红移下的演化特征，以及它们对星系团和BAO的差异化预测。第十九章：观测边界与仪器限制对当前和未来主要的观测项目（如JWST, Euclid, SKA等）的“灵敏度极限”进行了严谨评估。重点分析了这些实验在约束“原初非高斯性”和“星系晕小尺度结构”方面的潜力。第二十章：多信使天文学对早期宇宙的制约探讨了引力波天文学（如LIGO/Virgo/KAGRA和未来的LISA）如何提供对中等质量黑洞的形成机制的洞察，以及这些黑洞的起源是否与“早期宇宙中恒星形成效率的波动”存在关联。 --- 第五部分：理论的汇聚与未决问题 (Chapters 21-22) 第二十一章：模拟的局限性与网格依赖性批判性地回顾了N体和流体力学模拟的固有挑战，包括“物质解析度对恒星形成率的系统性偏差”，以及如何通过先进的尺度分离技术来缓解这些问题。第二十二章：面向新物理的宇宙学蓝图总结了目前所有观测数据在多大程度上“兼容”于标准模型，并明确指出了未来十年内理论物理学家必须攻克的关键前沿，特别是“暗物质/暗能量相互作用的可能性”和“暴胀的最终形态检验”。 --- 本书特色：跨尺度整合：首次将极早期宇宙的微扰理论与晚期星系的详细演化模型进行系统性耦合。数据驱动的批判：每一理论讨论都紧密联系当前的观测数据（从CMB到光谱巡天），强调模型的“可证伪性”。详尽的数学推导：包含了大量从基础方程到复杂数值解的关键推导过程，适合深度学习。这部著作旨在激发读者对宇宙的边界进行更深入的思考，推动天体物理学和宇宙学研究进入一个更精细、更具检验性的新阶段。