Gravitational-Wave Physics and Astronomy pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley VCH

作者:Jolien D. E. Creighton

出品人:

页数:381

译者:

出版时间:2011-9-7

价格:GBP 130.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783527408863

丛书系列:

图书标签:

• 引力波
• GR
• 引力波
• 天文学
• 物理学
• 相对论
• 天体物理学
• 探测器
• 数据分析
• 信号处理
• 宇宙学
• 黑洞

宇宙的低语：时空的涟漪与天体的交响 在浩瀚无垠的宇宙深处，隐藏着无数令人惊叹的奥秘。我们仰望星空，试图理解那些遥远的光芒背后蕴含的物理规律，而今天，我们将目光投向一种更为隐秘、却同样深刻的宇宙语言——引力波。本书并非一本关于引力波物理学和天文学的详尽指南，相反，它是一次对宇宙宏大叙事的探索，一次对物质、能量、时空以及它们之间千丝万缕联系的追溯。我们将一起漫步在宇宙的图景中，从最微小的粒子跃迁到最壮丽的星系碰撞，感受那些看不见却至关重要的力量如何塑造我们所处的现实。 想象一下，宇宙并非一片死寂的虚空，而是充满了动态的活动。当巨大的天体，例如黑洞或中子星，发生剧烈运动时，它们会如同在平静的水面上投下一颗石子，激起一圈圈的涟漪。这些涟漪，正是时空的曲率在传播，它们以光速穿越宇宙，携带了关于源头最原始、最真实的信息。然而，这些引力波的探测，直到最近才成为可能，它们为我们打开了一扇前所未有的观测窗口，让我们能够“听到”宇宙的声音，而不仅仅是“看到”它的光芒。 这本书将带领我们穿越物理学的漫长河流，从牛顿的万有引力定律，对引力的宏观描述，到爱因斯坦的广义相对论，对引力本质的革命性诠释。广义相对论将引力不再视为一种力，而是时空几何本身的弯曲。物质和能量告诉时空如何弯曲，而弯曲的时空则告诉物质和能量如何运动。这是一种深刻而优雅的理解，它预言了诸如光线在引力场中的弯曲、水星近日点的进动等现象，并且，它也预言了引力波的存在。 我们将深入探讨广义相对论的精妙数学框架，但请不必担心，我们的目标并非成为专业的理论物理学家，而是理解其核心思想。我们将通过类比和直观的解释，来领略张量、协变导数这些抽象概念在描述时空几何时所扮演的角色。理解时空如何被质量和能量所“塑形”，以及这种塑形如何影响物体的运动轨迹，是理解宇宙运行机制的关键。 从理论的基石，我们将被引向观测的现场。引力波的探测是一个工程上的奇迹，其难度不亚于在一次地震中捕捉一只蝴蝶翅膀扇动的微小振动。我们将了解干涉仪的工作原理，例如LIGO和Virgo，它们如何利用激光束的干涉条纹来捕捉由引力波引起的极微小长度变化。我们将讨论探测器面临的挑战，包括地球上的地震、车辆的行驶、甚至遥远恒星的热噪声，以及科学家们如何设计出精密的减震系统和先进的信号处理算法来过滤掉这些“噪音”，最终提取出那微弱却宝贵的引力波信号。 一旦引力波信号被捕获，它就像一段来自宇宙深处的摩尔斯电码，等待我们去破译。这本书将引导我们解读这些信号所蕴含的信息。例如，一对黑洞合并时发出的引力波，其频率和振幅会随着两个黑洞的接近和合并而变化，形成一个独特的“啁啾”声。通过分析这个“啁啾”的形状，我们可以精确地测量黑洞的质量、自旋以及它们的相对距离。这就像是一位天文学家通过望远镜观察恒星的光谱来判断其化学成分一样，引力波提供了一种全新的“听觉”手段，来揭示天体的性质。 我们将聚焦于那些最令人兴奋的引力波源。首先是双黑洞合并。黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，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，它们会释放出巨大的能量，产生强烈的引力波。对这些事件的探测，不仅证实了广义相对论在极端引力条件下的有效性，也为我们提供了测量宇宙膨胀速率的新方法，并揭示了宇宙中黑洞数量比我们想象的要多得多。 其次是双中子星合并。中子星是恒星演化过程中留下的致密残骸，它们的密度极高，每一立方厘米的物质都可能重达数十亿吨。当两颗中子星合并时，它们会产生比双黑洞合并更复杂、更富信息量的引力波信号。更重要的是，这类事件是已知能够产生金、铂等重元素的重要场所，它们被认为是宇宙中的“炼金厂”。在引力波信号之后，如果恰好有电磁波（如伽马射线暴、可见光、射电波等）被探测到，那么我们就拥有了“多信使天文学”的完美案例，它将引力波观测和传统电磁波观测的优势结合起来，为我们提供对宇宙事件最全面的理解。 此外，我们还将探讨其他潜在的引力波源，例如超新星爆发、脉冲星的非对称性，甚至是早期宇宙的可能留下的原初引力波。虽然这些源的探测难度更大，但它们都蕴藏着揭示宇宙最基本物理规律的潜力。原初引力波，如果能够被探测到，将是宇宙大爆炸理论最有力的证据之一，它们将把我们带回到宇宙诞生之初的那个混沌时代。 本书的目的，是激发读者对宇宙的敬畏之心，以及对科学探索的热情。引力波的探测，不仅仅是物理学和天文学领域的一项技术突破，它更代表着人类认识宇宙的思维方式的飞跃。我们不再仅仅依赖光子来理解宇宙，而是开始聆听时空本身的低语。这种全新的视角，将帮助我们解答那些古老的问题：宇宙是如何形成的？黑洞的本质是什么？我们从何而来？ 我们将讨论引力波天文学如何与传统天文学相互补充，相互印证。引力波天文学能够探测到那些光学上不可见的事件，例如两个黑洞的合并，而传统天文学则提供了对宇宙中物质分布、恒星形成和演化的宏观认知。两者的结合，将为我们描绘出一幅更加完整、更加生动的宇宙图景。 最后，我们将展望引力波天文学的未来。随着新一代引力波探测器的建设，以及空间引力波探测器（如LISA）的部署，我们将能够探测到更多、更弱的引力波信号，并以前所未有的精度研究宇宙。未来的引力波天文学，必将带来更多颠覆性的发现，让我们对宇宙的理解达到新的高度。 这本书，是一次关于宇宙的沉思，一次关于时空涟漪的聆听，一次关于天体交响的品味。它不提供一份完整的引力波物理学和天文学的百科全书，而是邀请您一同踏上一段思想的旅程，去感受宇宙的宏伟，去探寻那些隐藏在引力波中的秘密，去理解我们在这个浩瀚宇宙中的位置。让我们一同倾听，宇宙那永恒的低语。

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读完前三章，我最大的感受是作者对历史脉络梳理的独到之处。很多物理学书籍往往直接跳入理论核心，而这本书却花了大量的篇幅去描绘那些关键的科学突破是如何在历史的迷雾中挣扎求存的。我尤其欣赏作者对于爱因斯坦场方程的引用和解释，不是简单地展示公式，而是深入挖掘了其背后的哲学思考：引力不再是一种力，而是时空本身的几何属性。这种“去概念化”的讲解方式，使得原本高不可攀的广义相对论，在阅读过程中变得触手可及。再者，书中对早期引力波探测尝试的失败案例的描述，非常坦诚且引人入胜。那些早期科学家的执着与挫折，被描绘得如同精彩的戏剧冲突，让读者深切体会到科学发现的来之不易。这使得整本书的基调充满了敬意，对前辈科学家的智慧与毅力表达了由衷的钦佩。每一次关键实验的成功，都像是冲破了一层厚厚的迷雾，带来了豁然开朗的喜悦。

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我对本书在天文学应用部分的描述感到非常满意。引力波天文学并不仅仅是物理实验的延伸，它开启了我们观察宇宙的全新“窗口”。书中对双中子星并合事件（GW170817）的详细分析，简直是教科书级别的案例研究。作者没有仅仅停留在“我们探测到了信号”的层面，而是细致地剖析了引力波信号如何与电磁波信号（伽马射线暴、千新星）进行多信使关联，以及这种关联如何彻底颠覆了我们对重元素起源的认知。这种跨学科的整合能力，使得这本书的视野极其开阔。阅读时，我能清晰地感受到，这不是孤立的物理学研究，而是整个天体物理学界正在经历的一场激动人心的革命。它让我开始重新审视那些曾经认为“已知”的宇宙学常识，意识到我们对宇宙的理解，仍然处于一个非常早期的阶段。

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如果说这本书有什么让人回味无穷的地方，那一定是它所传递出的那种对未知世界的敬畏与好奇心。在最后几章，作者将目光投向未来，探讨了下一代探测器（如LISA、爱因斯坦望远镜）的设想。那里描述的灵敏度提升和探测频段的扩展，听起来就像是科幻小说中的情节。例如，对超大质量黑洞合并的预期观测，以及对宇宙早期弦理论预测的引力波背景的搜寻，这些前瞻性的讨论，极大地拓宽了读者的想象边界。这本书的行文风格，在严谨的科学论述中，始终保持着一种诗意和哲学思辨的底色，它不断提醒我们：每一次科学的进步，都伴随着人类心智的飞跃。读完合上书本时，我感受到了一种充实感和强烈的求知欲，这无疑是一本能改变你看待宇宙方式的优秀著作。

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这本书的封面设计，那种深邃的靛蓝色调配上星辰闪烁的背景，立刻就抓住我的眼球了。我期待的是一次对宇宙深处奥秘的探索，那种能让人感受到时间与空间被扭曲的震撼体验。从翻开第一页开始，我就被作者那流畅而富有画面感的文字深深吸引了。它不是那种枯燥的教科书，更像是一部史诗般的叙事诗，娓娓道来人类如何从最初对夜空的敬畏，一步步发展出探测那些肉眼不可见之“涟漪”的精密仪器。特别是关于激光干涉仪的原理介绍部分，作者没有直接抛出复杂的数学公式，而是用一个非常生活化的比喻，将光程差的概念解释得清晰透彻，让我这个非专业人士也能领略到其中的精妙。那种将基础物理概念融入宏大宇宙背景的叙事手法，极大地激发了我深入了解的欲望。我感觉自己仿佛站在了LIGO的巨大臂架下，屏息凝神，等待着那遥远黑洞合并时发出的最后一声“叹息”。这种阅读体验，远超我拿到这本书时的预期，它成功地架起了一座知识的桥梁，连接了冰冷的物理定律与人类浪漫的求知欲。

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这本书在技术细节的呈现上，展现了惊人的平衡感。在谈到探测器的灵敏度极限时，作者毫不回避地涉及了量子噪声、散粒噪声乃至地震噪声等一系列干扰因素。我原本担心这部分内容会过于偏向工程学而变得晦涩难懂，但事实证明，我的担忧是多余的。作者巧妙地运用了类比和图表，将这些复杂噪声的来源和抑制手段进行了清晰的划分。比如，描述到“量子投影噪声”时，书中将光子视为粒子流，生动地解释了为什么光子数越多，测量精度反而会因为统计涨落而受到限制。这种深入浅出的讲解，让读者不仅知道了“是什么”，更明白了“为什么会这样”。特别是关于波形模板匹配滤波的章节，虽然涉及信号处理，但作者的阐述逻辑严密，层层递进，让人感觉仿佛真的在后台监测数据流，试图从那一片噪声海中揪出那微弱的宇宙信号。这种对“技术之美”的呈现，是这本书的一大亮点。

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毕业论文指导用书

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一本很好的引力波入门书，囊括理论、探测器和数据处理。我没有细看后两部分，但理论部分还是不错的，不过据说Maggiore的更好，有空对比一下。

评分☆☆☆☆☆

书里面很多错，令人抓狂的微分算符和上下标。。。。不太适应的符号，但自己最后几章也没读，没好好看

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一本很好的引力波入门书，囊括理论、探测器和数据处理。我没有细看后两部分，但理论部分还是不错的，不过据说Maggiore的更好，有空对比一下。

评分☆☆☆☆☆

书里面很多错，令人抓狂的微分算符和上下标。。。。不太适应的符号，但自己最后几章也没读，没好好看