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出版者:清华大学出版社

作者:田芊

出品人:

页数:537

译者:

出版时间:2006-5

价格:48.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302127222

丛书系列:

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探索宇宙的奥秘：天体物理学导论 本书旨在为初学者和对宇宙充满好奇的读者提供一个全面而引人入胜的天体物理学导论。我们试图以清晰、深入且富有洞察力的方式，揭示我们所处宇宙的宏伟结构、基本规律以及那些激动人心的前沿科学发现。这不是一本枯燥的公式堆砌，而是一次穿越时空的史诗之旅，从我们脚下的地球到遥远的星系团，探索从夸克到宇宙大尺度的所有尺度下的物理现象。 第一部分：宇宙的基石——从基础到观测 在旅程的开端，我们将奠定坚实的基础。第一章：物理学的回归——为什么需要天体物理学，探讨了为何地球上的物理定律必须延伸至星际空间。我们将回顾经典力学在描述行星轨道上的成功，并引入电磁理论作为理解恒星辐射和星际介质的关键工具。 第二章：光，宇宙的信使，是本书的核心基础之一。我们不会将光仅仅视为可见光，而是深入探讨电磁波谱的各个波段：从低能的射电波到高能的伽马射线。详细阐述黑体辐射定律，解释如何通过分析恒星的光谱——吸收线和发射线——来推导出恒星的化学成分、温度和运动速度。本章将详述多普勒效应在测量星际和星系运动中的关键作用。 第三章：从零开始：原子与原子核的结构，我们将短暂回顾量子力学的基础知识，但重点将放在这些知识如何应用于天体物理环境中。例如，探讨氢原子能级如何决定宇宙中最丰富的元素的光谱特征，以及核反应的机制如何在恒星内部产生能量。 第四章：观测工具与方法论，本章聚焦于我们如何“看见”宇宙。我们将详细介绍地面和空间望远镜技术的演进，包括折射、反射望远镜的工作原理，以及日益重要的自适应光学技术。此外，我们将探讨射电天文学、红外天文学、X射线和伽马射线天文学的独特性和它们各自能揭示的宇宙景象。引力波天文学作为新兴领域，也将被给予足够的篇幅，介绍其原理和对极端天体物理过程的独特探测能力。 第二部分：恒星的生与死——宇宙的炼金术 恒星是宇宙中最迷人的天体，它们是能量的熔炉，也是构成我们身体所需重元素的工厂。 第五章：恒星的诞生：从分子云到原恒星，我们将追溯星际尘埃和气体云如何在外力（如超新星爆发的激波）触发下发生引力坍缩。详细分析自引力凝聚过程中的热力学演化，直至核聚变点燃，标志着主序星的诞生。 第六章：主序星的生命周期与能量平衡，本章的核心在于理解恒星如何通过核聚变（质子-质子链和CNO循环）来平衡自身的引力收缩。我们将介绍赫罗图（Hertzsprung-Russell Diagram）这一天体物理学的“身份证”，解释恒星的质量如何决定其在赫罗图上的位置、寿命和最终命运。 第七章：恒星的终结：白矮星、中子星与黑洞，这是恒星演化中最具戏剧性的部分。我们将详细探讨低质量恒星如何演化为白矮星，并解释简并压力如何抵抗引力。对于大质量恒星，我们将深入分析其核心坍缩过程，从核心铁的形成到壮观的II型超新星爆发。随后，我们将考察幸存下来的致密天体：中子星的极端物理性质（包括脉冲星的奇特现象），以及黑洞的形成机制和史瓦西半径的概念。广义相对论在此章节中将不再是抽象概念，而是描述这些极端天体的必要工具。 第三部分：超越恒星——星系与宇宙学 在理解了恒星的生命史后，我们将视野扩展到星系尺度，并最终触及宇宙学的宏大课题。 第八章：星系的结构与演化，本章将分类介绍星系的三大主要类型：螺旋星系、椭圆星系和不规则星系，并讨论它们形态的形成原因。我们将探讨银河系——我们自己的家园——的结构、旋臂特征以及暗物质晕对星系动力学的影响。同时，我们将深入研究星系团和星系团的形成，利用引力透镜效应等方法来探测不可见的物质。 第九章：活跃星系核与类星体，我们会将焦点集中在星系中心那些能量极其充沛的区域。解释吸积盘如何将物质转化为巨大的能量输出，驱动着耀眼的类星体和射电星系，这些现象为我们研究星系和超大质量黑洞之间的相互作用提供了窗口。 第十章：宇宙的膨胀与大爆炸，这是本书的最高潮部分，我们将进入现代宇宙学的核心。我们将详细解释哈勃定律及其对宇宙起源的暗示。深入探讨宇宙微波背景辐射（CMB）——大爆炸的“余晖”——的性质、偶极各向异性和微小涨落的物理意义。我们将解析标准宇宙学模型（Lambda-CDM模型）的各个组成部分：普通物质、暗物质和暗能量。 第十一章：暗物质与暗能量的探寻，这两个占据宇宙绝大部分的神秘成分，是当代天体物理学面临的最大挑战。本章将梳理支持暗物质存在的动力学证据（如星系旋转曲线、星系团引力透镜），并介绍寻找直接探测粒子的实验努力。对于暗能量，我们将讨论观测到的宇宙加速膨胀，并探讨其可能的本质，例如宇宙学常数或精质场。 结论：未解之谜与未来展望，我们将总结当前天体物理学最前沿的几个问题：量子引力在哪里？暗物质究竟是什么粒子？生命的普遍性如何评估？本书的最终目的，是激发读者继续探索宇宙的无限奥秘，并为理解我们在宇宙中的位置提供一个坚实的科学框架。 本书力求在保持科学严谨性的同时，用生动的语言和清晰的逻辑，引导读者领略宇宙的壮丽与复杂。我们相信，对宇宙的探索，就是对人类自身智慧极限的挑战与拓展。

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这本书的行文风格，坦白说，相当的“学术”和“严谨”，这本是好事，但用在这本“工程”导向的书上，却显得有些僵硬。作者的语言逻辑非常清晰，一步扣一步，每一个章节的过渡都遵循着古典的逻辑结构。然而，这种过于板正的叙事方式，使得整个阅读过程变得有些枯燥乏味。书中大量的图表和示意图，虽然准确无误，但缺少了一些直观的、能帮助建立物理图像的“动态”解释。我更喜欢那种带有“对话感”的写作方式，比如作者能站在读者的角度，指出在某个设计步骤中，哪些地方是最容易出错的陷阱，或者哪两个看似矛盾的光学原理在实际中是如何巧妙平衡的。这本书似乎预设了一个非常理想化的实验环境，所有的参数都是完美的，所有的材料特性都是理想化的，这与我日常在实验室或者工厂里处理“不完美”现象时所面临的困境相去甚远。我一直在寻找那种“过来人”的经验总结，但这本书更多的是展示了“理论最优解”，而非“工程可实现解”。

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这本书，说实话，我拿起它的时候，是带着挺高的期望的。毕竟“工程光学”这个名字听起来就既专业又实用，我当时的项目正好需要深入了解一些光学设计和应用方面的知识。然而，读完之后，我的感觉却是五味杂陈，更多的是一种“意犹未尽”的遗憾。首先，它在基础理论的阐述上做得还算扎实，矩阵光学和几何光学的基本原理讲得比较透彻，公式推导也比较清晰，对于初学者来说，打个底子应该问题不大。但是，一旦涉及到现代光学，比如非球面设计、衍射光学元件的实际应用，或者更前沿的自适应光学系统，内容就显得有些力不从心了。感觉作者像是把大部分精力放在了“教科书式”的介绍上，而对于“工程”实践中那些充满变数的、需要大量经验积累的部分着墨太少。比如，讲到公差分析和装配误差对成像质量的影响时，案例非常少，更多的是停留在理论公式的罗列上，这对于一个想把光学设计真正落地到产品上的工程师来说，帮助有限。我期待的是那种能让人拍案叫绝的“经验之谈”，而不是仅仅停留在“是什么”的层面，对于“怎么做，以及为什么这样做”的深层次探讨，明显不足。总的来说，像一本合格的、但略显陈旧的大学教材，缺乏针对当前工业界痛点的锐利洞察力。

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我印象最深的是，这本书在光学设计软件的使用方面，几乎没有提供任何实用的指导。现在，任何一个光学工程师的工作都离不开Zemax、Code V或者LightTools。我原本以为，作为一本“工程”光学书籍，它会结合这些主流工具，给出一些具体的软件操作流程、序列设计步骤，或者至少讨论一下不同软件在处理特定问题上的优劣。然而，书中对于软件的提及少之又少，即使有，也只是非常笼统的概念介绍，完全没有深入到如何搭建一个实际系统模型。这让我感到非常困惑，因为理论知识和实际操作之间，存在着一道巨大的鸿沟。这本书似乎将“理论”和“软件实现”完全割裂开来。读完后，我感觉自己像是学会了如何造发动机的蓝图，却不知道如何使用扳手和焊接设备。这种知识上的断裂感，让这本书的实用价值大打折扣，因为它没有教会我如何用现代化的工具去实现书中所讲的那些复杂的成像系统。

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从装帧和排版来看，这本书显然是比较老旧的版本了。纸张的质感和印刷的清晰度都差强人意，很多细小的图例和公式中的下标，在光线不足的情况下阅读起来非常吃力。更让我感到不便的是，全书的索引系统做得不够友好。当我试图快速查找某个特定的概念，比如“像差的校正方法”时，目录的层级划分过于简单，导致我必须依赖于模糊的记忆去翻阅，效率很低。在信息爆炸的时代，一本好的技术参考书，其组织结构和可检索性至关重要。这本书虽然内容体系完整，但在“如何高效地利用这本书”这个维度上，完全没有做现代化的设计。它更像是一份需要从头到尾、按部就班阅读的文本，而不是一本可以随时翻阅、快速定位关键信息的“工程手册”。这种阅读体验上的障碍，使得它在被我频繁用作快速查阅资料的工具书方面，远远不如那些设计更精良的现代参考书。

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我这次借阅的目的是想看看它在特定应用领域，比如光通信或者精密测量中的具体技术实现。结果发现，这本书给我的感觉更像是一本“全景式”的概览，优点是涵盖面广，从反射到折射，从成像到非成像，似乎都提到了那么一嘴。但是，这种广度是以牺牲深度为代价的。举个例子，书中花了大量篇幅介绍经典的菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射，这些基础内容我们用其他更现代的教材也能学到，而且更生动。真正让我感兴趣的那些前沿技术，比如光子晶体、超表面（Metasurfaces）的应用前景，这本书里只是非常简略地提了几个定义，甚至连最新的研究热点和关键参数的量化分析都没有给出来。这就像你走进一个巨大的博物馆，每个展品都看了一眼，但没有一个让你驻足思考超过五分钟。对于一个期望从中获取解决实际工程难题的“工具箱”的读者而言，这本书提供的工具箱里，主力工具都是有些年头的，而那些应对新挑战的“电动工具”却缺位了。阅读过程中，我时不时得去查阅最新的期刊文献来补充这块知识的空白，这无疑降低了阅读体验的流畅性。

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