正版 追踪引力波 寻找时空的涟漪 [法] 皮埃尔·比奈托利 9787115448347 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[法] 皮埃尔·比奈托利 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115448347

商品编码：29684209697

包装：平装-胶订

出版时间：2017-02-01

基本信息

书名：追踪引力波 寻找时空的涟漪

定价：49.00元

作者： 皮埃尔·比奈托利

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2017-02-01

ISBN：9787115448347

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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展现全球科学家从构思到实现宏伟太空计划的智慧与勇气，细述人类探求宇宙“涟漪”的非凡历程。
欧洲eLISA探测器和“普朗克”卫星项目主要参与者讲述学界逸闻趣事，带领大家展望未来的天文学。
中国科学院高能物理研究所张双南教授推荐。

内容提要

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《追踪引力波 寻找时空的涟漪 》以浅显易懂的物理学和天文学知识为起点，详细讲述了引力的奥秘，阐释了引力波及其发现对物理学和天文学发展的深刻意义，介绍了在全球范围内，人们为探索引力波而创造的全新技术。

目录

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作者介绍

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皮埃尔·比奈托利（Pierre Binétruy），法国物理学家，巴黎狄德罗大学物理学教授，天文粒子物理学与天文学实验室（APC）主任，研究领域涉及高能物理学、宇宙引力、暗物质、宇宙膨胀模型和宇宙微波背景辐射，欧洲航天局eLISA探测器和“普朗克”卫星项目主要参与者。

文摘

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序言

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宇宙的脉搏：一场关于时空涟漪的探索之旅 引力波，这个曾经只存在于爱因斯坦广义相对论中的理论预言，如今已从数学的殿堂走向了现实的观测。它们是宇宙中最剧烈事件留下的震撼回响，是时空结构本身泛起的层层涟漪。本书将带领您踏上一场激动人心的探索之旅，深入理解引力波的本质，揭示它们如何成为我们窥探宇宙奥秘的全新窗口。 第一章：引力之舞——从牛顿到爱因斯坦的时空观 在踏入引力波的奇妙世界之前，我们有必要回顾一下人类对引力的认识是如何一步步演进的。从苹果落地到星辰运转，引力一直是物理学中最基本、最深刻的现象之一。 牛顿的引力定律： 17世纪，艾萨克·牛顿以其划时代的万有引力定律，首次将地面上的物体运动与天体的运行统一起来。他提出了引力是一种瞬时作用于远方的“超距力”，并在宏观世界取得了巨大的成功。然而，牛顿的理论虽然精确，却未能解释引力本身的起源以及其作用机制。 爱因斯坦的革命：广义相对论的诞生： 20世纪初，阿尔伯特·爱因斯坦以其惊人的洞察力，彻底颠覆了我们对引力的理解。他提出了狭义相对论，将时间和空间视为一个统一的整体——时空。随后，他进一步发展出广义相对论，认为引力并非一种“力”，而是由质量和能量引起的时空弯曲。物体在弯曲的时空中沿着“测地线”运动，我们所感受到的引力，实际上就是时空几何效应的体现。 广义相对论的预言： 广义相对论的数学框架极其优美且强大，它不仅解释了牛顿力学未能解释的水星近日点进动等现象，更预言了一系列令人惊叹的新现象，其中就包括引力波。根据广义相对论，当大质量物体发生剧烈运动，例如两个黑洞合并，或者中子星发生碰撞时，它们周围的时空就会发生剧烈的扰动，产生以光速传播的“时空涟漪”，这就是引力波。 引力波的性质： 引力波是纵波，它们并非在介质中传播，而是直接扭曲和拉伸着传播路径上的时空本身。当引力波经过时，会引起极其微小的距离变化，这种变化极其微弱，以至于需要极其精密的仪器才能探测到。它们携带了宇宙事件的信息，宛如宇宙深处传来的低语，等待着我们去倾听。 第二章：宇宙的巨响——引力波的可能来源 宇宙的浩瀚之中，隐藏着无数可以产生强大引力波的事件。这些事件往往是宇宙中最极端、最壮观的现象，它们的引力波信号，就像宇宙深处奏响的交响乐，为我们提供了前所未有的观测机会。 黑洞：宇宙中的终极炼狱： 黑洞是广义相对论预言的最极端天体之一，它们拥有如此强大的引力，以至于连光也无法逃脱。当两个黑洞相互绕转并最终合并时，会释放出极其强大的引力波。这个过程是宇宙中最具能量的事件之一，合并瞬间产生的引力波能量甚至可以短暂地超过宇宙中所有恒星发出的光芒的总和。这些合并事件，如同宇宙的“碰撞”，在时空中留下深刻的印记。 中子星：密度无穷大的奇点： 中子星是恒星演化到晚期的一种致密天体，它们的密度极高，一茶匙的中子星物质就重达数十亿吨。当两颗中子星相互碰撞并合并时，同样会产生强大的引力波。与黑洞合并不同，中子星的合并过程可能还会伴随着超新星爆发，释放出大量的物质和能量，并产生更复杂的引力波信号，可能携带着关于物质在极端条件下性质的信息。 超新星爆发：恒星的最后挽歌： 超新星爆发是质量巨大的恒星在生命终结时发生的剧烈爆炸。虽然并非所有超新星爆发都会产生可探测的引力波，但如果爆发的核心坍缩过程不对称，就有可能产生强烈的引力波信号。这些信号将为我们研究恒星内部结构和爆炸机制提供宝贵线索。 宇宙的黎明：早期宇宙的残响： 理论上，宇宙大爆炸的最初时刻也可能产生了原初引力波。如果能够探测到这些引力波，我们将能够直接“看到”宇宙形成之初的情景，了解宇宙的膨胀历史、物质成分以及宇宙学模型中的关键参数。这对于揭示宇宙的起源和演化具有划时代的意义。 其他可能来源： 除了上述主要来源，一些理论还预言了其他可能产生引力波的现象，例如快速旋转的中子星上的“山”（质量不均匀），以及一些更具 speculative 的理论，如宇宙弦的振动等。随着探测技术的进步，我们对引力波的来源的认识也将不断拓展。 第三章：倾听宇宙——引力波的探测之路 引力波的探测，是一场与微弱信号的赛跑，一场对人类智慧和工程技术的极致考验。探测到引力波，如同在滔天巨浪中捕捉到一丝细微的涟漪，需要非凡的耐心和精密的仪器。 引力波的微弱效应： 如前所述，引力波引起的时空扰动极其微弱。即使是来自最剧烈宇宙事件的引力波，当传播到地球时，其引起的距离变化也可能比一个原子核的直径还要小。这给探测带来了巨大的挑战。 干涉仪的原理： 目前最成功的引力波探测器，如美国的LIGO（激光干涉引力波天文台）和欧洲的Virgo，都采用了激光干涉仪的原理。它们由两条相互垂直的长臂组成，每条臂的末端都有一个精密的镜子。当一束激光被分成两束，分别沿着两条臂传播，并在末端镜子上反射回来，然后重新汇合时，会产生干涉条纹。 捕捉涟漪： 当引力波经过探测器时，它会拉伸一条臂，同时压缩另一条臂。这种微小的长度变化会改变两束激光传播的时间，从而导致干涉条纹的移动。通过精确测量干涉条纹的变化，科学家们就可以推断出引力波的性质，如振幅、频率等。 噪音的挑战： 探测引力波最大的挑战之一是克服各种“噪音”。这些噪音可能来自地震、车辆行驶、甚至探测器内部的微小振动。为了最大限度地减少噪音干扰，引力波探测器需要建造在极其稳定、隔离的地点，并采用先进的减震技术。 全球合作与多信使天文学： 引力波探测是一项全球性的合作。LIGO的两个探测器分别位于美国的不同地点，而Virgo位于意大利。通过联合观测，科学家们可以更精确地确定引力波源的方位，并区分真实的引力波信号与局部干扰。 多信使天文学的曙光： 2017年，LIGO和Virgo探测到了由两颗中子星合并产生的引力波（GW170817），并且首次成功地观测到了电磁波信号（伽马射线、可见光、X射线等）。这标志着“多信使天文学”时代的到来。引力波和电磁波是两种不同的“信使”，它们分别携带了宇宙事件的不同信息。联合观测这些不同信使，将为我们提供一个更加全面、深刻的宇宙视角。 第四章：引力波天文学——开启宇宙新篇章 引力波的探测，不仅仅是物理学上的一个里程碑，更是天文学的一次革命。它为我们提供了一种全新的方式来观测宇宙，打开了通往未知宇宙的大门。 “看见”黑暗宇宙： 许多宇宙中最极端的事件，如黑洞合并，几乎不发出可见光，或者被厚厚的尘埃遮蔽。引力波的出现，让我们能够“看见”这些原本隐藏在黑暗中的宇宙角落，直接探测到那些我们从未能够观测到的天体和现象。 检验广义相对论： 引力波的探测为检验爱因斯坦的广义相对论提供了绝佳的机会。科学家们可以通过分析引力波信号，来验证广义相对论的各项预言，并寻找可能存在的偏离，从而探索更深层的物理规律。 理解黑洞与中子星的形成与演化： 通过探测黑洞和中子星合并产生的引力波，我们可以获得关于这些极端天体的质量、自旋、合并过程等宝贵信息，从而更深入地理解它们的形成机制、内部结构以及它们在宇宙演化中的作用。 揭示宇宙的膨胀速率： 引力波事件，特别是与电磁波信号一同观测到的事件，可以作为“标准汽笛”，提供一种独立的方式来测量宇宙的膨胀速率，即哈勃常数。这有助于解决目前宇宙学中存在的关于哈勃常数测量值之间的“张力”问题。 探索宇宙的早期历史： 如果未来能够探测到早期宇宙产生的原初引力波，我们将能够直接回溯到宇宙诞生之初，了解宇宙的起源、能量密度以及相变等关键物理过程。 展望未来： 随着新一代引力波探测器的建设和未来空间引力波探测计划的实施，我们将能够探测到更多、更弱的引力波信号，观测到更远的宇宙事件，并获得更丰富的信息。引力波天文学必将成为理解宇宙的重要支柱，为我们揭示宇宙的终极奥秘提供源源不断的动力。 结语 引力波，这宇宙最深处的呼吸，正在被我们一点点捕捉。从理论的猜想到实验的验证，从微弱的信号到宇宙的呐喊，引力波的探测之旅，是人类探索宇宙永不停歇的脚步的生动写照。这本书，将带您一同感受这宇宙脉搏的跳动，一同见证人类如何从被动倾听，走向主动“看见”这个浩瀚而神秘的宇宙。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就很有吸引力，深邃的宇宙背景，星云的色彩斑斓，以及若隐若现的引力波示意图，都让人立刻对书中的内容充满了好奇。拿到手里，纸张的触感也相当不错，印刷清晰，排版舒适，这对于一本以科普为目的的书来说，是非常重要的细节。我本身对宇宙学一直有着浓厚的兴趣，尤其是黑洞、中子星碰撞这类宏大事件，一直很好奇它们发出的“声音”——也就是引力波，到底是什么样的。这本书的名字《追踪引力波 寻找时空的涟漪》恰好点燃了我心中的那团火。虽然我还没有开始细读，但光是书名和作者的名字（[法] 皮埃尔·比奈托利），就给我一种专业和严谨的感觉，让我对接下来的阅读充满了期待。我设想这本书会用一种循序渐进的方式，从引力波的基本概念讲起，然后深入到探测引力波的艰难历程，可能还会介绍一些相关的物理理论，比如爱因斯坦的广义相对论。我希望它不仅能让我理解引力波是什么，更能让我感受到科学家们为了追踪这些“时空的涟漪”所付出的智慧和努力。这本书会不会像一本侦探小说一样，层层剥茧，揭开宇宙深处的秘密？我迫不及待地想知道答案。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，物理学中最令人着迷的部分，就是那些看似抽象却又无比深刻的理论，它们能解释我们所处世界的运作规律，甚至揭示宇宙深处的奥秘。引力波，作为一个相对较新的概念，一直吸引着我的注意力。它不同于电磁波那样直观，而是对时空本身的扰动，这本身就充满了哲学意味。这本书的名字，《追踪引力波 寻找时空的涟漪》，完美地概括了这本书的主题，也激起了我想要一探究竟的冲动。我希望这本书能够清晰地解释引力波是如何产生的，比如黑洞合并、中子星碰撞等极端事件，它们是如何“震荡”时空的。同时，我也非常好奇，科学家们是如何“听到”这些微弱的“声音”的？书中会不会详细介绍引力波探测器的原理和技术挑战？我设想，这本书可能会包含大量的图示和类比，用通俗易懂的方式来解释复杂的物理概念，让没有深厚物理背景的读者也能有所收获。我期待这本书能够带我进入一个全新的视角，去感受宇宙的脉动，去理解那些看不见却真实存在的“涟漪”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，一下子就勾起了我对宇宙最深层次的兴趣。引力波，这个概念本身就带着一种神秘和宏大的气息，仿佛是宇宙在低语，诉说着它最古老、最剧烈的秘密。《追踪引力波 寻找时空的涟漪》这个名字，让我感觉这本书不仅仅是一本科普读物，更像是一场跨越时空的探索之旅。我一直在思考，引力波的发现，对于我们理解宇宙的本质，究竟有多么重要的意义？它是否就像我们听到了宇宙的声音，能够直接窥探到那些被黑洞吞噬、或是在宇宙诞生之初发生的事件？我希望这本书能够详细地解释引力波的产生机制，从宏观的宇宙事件到微观的量子涨落，都能够有所涉及。同时，我也非常期待书中能够生动地描绘出科学家们是如何克服重重困难，最终捕捉到这些极其微弱的“涟漪”的。我设想，这本书会像一位经验丰富的向导，带领我穿梭于复杂的物理理论和精密的实验仪器之间，让我能够清晰地理解引力波的科学内涵，也能感受到人类探索宇宙的勇气和智慧。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字本身就带着一种探索未知的浪漫色彩，让我联想到古代的航海家们，他们凭借星辰和罗盘，去寻找传说中的新大陆，而如今的科学家们，则是在浩瀚的宇宙中，用精密的仪器去捕捉那些肉眼看不见的、但却能传递宇宙最剧烈事件信息的神奇波纹——引力波。我一直在想，引力波的发现，对于我们理解宇宙的起源和演化，究竟意味着什么？它会不会彻底改变我们看待宇宙的方式？这本书的出现，无疑为我提供了一个深入了解这一切的绝佳机会。我猜想，书中一定会详细介绍引力波的理论基础，也许会从爱因斯坦的预言讲起，然后是漫长而艰辛的实验验证过程，比如 LIGO 和 Virgo 等探测器是如何建造起来的，它们又遇到了哪些技术上的难题。我特别期待书中能够穿插一些科学家们在研究过程中的故事，那些充满智慧、坚持和甚至是一点点运气的故事，往往比纯粹的理论更能打动人。这本书会不会像一部史诗，记录下人类在认识宇宙道路上的一座重要里程碑？我抱着这样的期待，翻开了它。

评分☆☆☆☆☆

每当我仰望星空，都会对宇宙的浩瀚和神秘感到深深的震撼。而引力波，作为一种能够传递宇宙最剧烈事件信息的方式，更是让我觉得它像宇宙的“低语”，承载着关于早期宇宙、黑洞形成等无数未解之谜。这本书的名字《追踪引力波 寻找时空的涟漪》就精准地抓住了这个核心，让我对这本书的内容充满了好奇。我猜想，这本书可能会从科普的角度出发，向读者介绍引力波的基本概念，比如它与物质质量和运动的关系，以及爱因斯坦广义相对论的预言。更重要的是，我非常期待书中能够详细讲述科学家们是如何一步步实现引力波探测的，这其中肯定充满了智慧的博弈和技术的突破。我希望这本书能用生动的语言，描述科学家们在建造和运行LIGO、Virgo等探测器时所付出的努力和取得的成就。这本书会不会像一本写实的科幻小说，将那些令人难以置信的科学发现，以引人入胜的方式呈现出来？我对此充满期待，希望能通过阅读这本书，更深刻地理解我们身处的宇宙。