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出版者:

作者:许骏 编

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2003-2

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787030079596

丛书系列:

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探寻宇宙的奥秘：天体物理学前沿导论 书籍简介 《探寻宇宙的奥秘：天体物理学前沿导论》是一部深度聚焦于现代天体物理学核心概念、最新观测成果与理论前沿的专著。本书旨在为具有一定自然科学基础的读者，尤其是对宇宙演化、恒星生命周期、黑洞物理、暗物质与暗能量等宏大主题感兴趣的研究人员、高年级本科生及研究生，提供一个全面而严谨的知识框架。 第一部分：宇宙的基石——从经典到现代的视角 本部分首先回顾了天体物理学的历史发展脉络，从伽利略的望远镜观测到牛顿的万有引力定律，为后续深入的现代物理学讨论奠定基础。重点内容包括： 电磁辐射与光谱学基础： 详细阐述了不同波段电磁波的产生机制、传播特性及其在天体物理学中的应用。辐射传输方程的推导与实际应用，特别是如何利用恒星光谱分析其温度、化学成分和运动状态，是本章的难点与重点。我们引入了更精细的辐射场理论，包括对林珠散射和康普顿散射的深入探讨。 大气与辐射的相互作用： 探讨了星际介质（ISM）的物理状态，包括星际尘埃的消光与红化效应，以及分子云中的化学反应。这部分内容强调了如何从观测数据中“剥离”出天体本身的真实信息。 经典动力学： 重新审视了开普勒定律和牛顿定律在星系动力学中的应用，并扩展到广义相对论在弱引力场下的近似处理，为理解星系运动的非开普勒特征做铺垫。 第二部分：恒星的诞生、生命与终结——恒星结构与演化的高级模型 恒星是宇宙中最基本的发光天体，本部分将深入剖析恒星从诞生到死亡的复杂过程，主要侧重于最新的数值模拟结果和微物理过程的结合： 恒星结构方程的深入解析： 不仅推导了经典四方程（质量守恒、压力平衡、能量传输、能源产生），还引入了辐射压力项、相对论效应修正，以及对湍流混合（如对流和对流区外边界的混合）的现代描述。 核合成与能层： 详细分析了质子-质子链、CNO 循环以及热核燃烧过程（氦聚变、碳燃烧等）。特别关注了 s 过程和 r 过程在特定演化阶段（如渐近巨星分支 AGB 星和超新星）中的效率与产物分布。 关键的终点：白矮星、中子星与黑洞： 简并态物理： 对费米简并压力进行了更精确的量子力学描述，并推导了钱德拉塞卡极限的物理意义和局限性。 中子星的内部结构： 探讨了核物质的状态方程（EoS）的最新进展，包括超核、夸克物质的可能存在形式，以及如何通过观测脉冲星的质量与半径关系来约束这些模型。 引力坍缩与时空几何： 介绍史瓦西和克尔度规的物理含义，以及事件视界和奇点附近的物理现象。 第三部分：宏观宇宙——星系、星系团与宇宙学 本书的第三部分将视角拉至最大的尺度，聚焦于星系的形成、演化以及宇宙的整体结构： 星系动力学与结构形成： 引入了星系旋转曲线的分析，重点讨论了暗物质在星系晕中的分布模型。深入讲解了星系分类（哈勃序列）的物理起源，以及星系合并与潮汐力在塑造星系形态中的作用。 活动星系核（AGN）与高能过程： 探讨了超大质量黑洞（SMBH）吸积盘的物理机制，包括光球辐射、相对论性喷流的产生与准直。对不同类型的 AGN（射电星系、类星体、塞弗特定星系）的统一模型进行了批判性分析。 现代宇宙学：$Lambda$CDM 模型及其挑战： 弗里德曼方程的求解与物理意义： 详细分析了宇宙膨胀的阶段，包括暴胀、辐射主导、物质主导时期。 观测证据的精细化： 重点解读了宇宙微波背景辐射（CMB）的各向异性图谱（如 E 模和 B 模），以及大尺度结构（LSS）的功率谱。 暗物质与暗能量的本质探索： 不仅回顾了 WIMP 和轴子等暗物质候选者，还深入探讨了暗能量的方程状态 $w$ 的测量精度，以及对修改引力理论（如 f(R) 引力）的观测检验。 第四部分：前沿与交叉领域——引力波天文学与系外行星 本部分着眼于当前天体物理学最热门、发展最迅速的两个领域，展示了多信使天源物理学的巨大潜力： 引力波天体物理学： 详细介绍了 LIGO/Virgo/KAGRA 探测器的原理与灵敏度。重点分析了双黑洞并合（BBH）、双中子星并合（BNS）的数值相对论模拟结果，以及如何利用这些事件来精确测量哈勃常数和检验广义相对论的有效性。对引力波源的电磁对应体（Kilonovae）的辐射机制进行了深入的物理建模。 系外行星的探测与宜居性： 综述了凌日法、视向速度法、直接成像法的技术原理与局限性。着重分析了系外行星大气的光谱特征，特别是对生物标记（Biosignatures）的探测策略。讨论了围绕不同类型恒星（如 M 矮星）的行星系统的特殊动力学。 总结与展望 本书最后一部分对当前天体物理学面临的核心未解问题进行了总结，包括：原初引力波的探测、暗物质的直接/间接证据、宇宙加速膨胀的深层机制，以及生命在宇宙中普遍存在的可能性。本书强调了理论模型、地面/空间观测和数值模拟三者相互印证的重要性，为读者指明了未来研究的方向。 本书力求在概念阐释的清晰度与理论模型的严谨性之间取得平衡，配备了大量精选的图表和数学推导，旨在成为一本既适合系统学习又可供深入参考的专业性读物。

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