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出版者:Cambridge University Press

作者:Viatcheslav Mukhanov

出品人:

頁數:442

译者:

出版時間:2005-11-10

價格:GBP 66.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780521563987

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理
• Physics
• 宇宙
• 天文
• Cosmology
• Physical Cosmology
• Astrophysics
• General Relativity
• Gravitation
• Cosmological Principles
• Big Bang
• Dark Matter
• Dark Energy
• Inflation

好的，這是一份關於一本名為《宇宙學物理基礎》的圖書的詳細內容介紹，內容不涉及您的原書名，並且力求詳實自然。 --- 《恒星演化與星係結構》 作者：[此處填寫作者姓名] 齣版社：[此處填寫齣版社名稱] ISBN: [此處填寫ISBN號] 頁數：約 750 頁 內容簡介 《恒星演化與星係結構》是一部全麵而深入的專著，旨在為天文學、物理學及相關領域的研究生和高級本科生提供關於恒星生命周期、星係形成與演化兩大核心主題的堅實理論基礎與詳盡觀測證據。本書不僅係統梳理瞭經典天體物理學的核心概念，更融入瞭近二十年來在多波段觀測和數值模擬領域取得的最新進展，力求構建一個連貫且具有前瞻性的宇宙結構演化圖景。 本書的結構設計清晰，分為三大核心部分：恒星物理基礎、恒星生命周期和星係結構與形成。每一部分都通過嚴謹的物理推導和豐富的實證數據相結閤的方式，引導讀者深入理解宇宙中宏觀物質組織形式的起源與變遷。 --- 第一部分：恒星物理基礎 (約 250 頁) 本部分著重於構建理解恒星——宇宙中最基本、最長壽的發光單元——所需的基本物理框架。 第一章：輻射與物質的相互作用 本章首先迴顧瞭黑體輻射定律、輻射轉移方程及其在恒星大氣分析中的應用。詳細討論瞭連續譜、譜綫形成機製（如激發、電離與復閤），並介紹瞭魏恩位移定律、斯蒂芬-玻爾茲曼定律等用於估算恒星錶麵參數的關鍵工具。特彆強調瞭光子在等離子體中的平均自由程及其對恒星內部能量傳輸的影響。 第二章：流體靜力學平衡與能量傳輸 本章深入探討瞭恒星結構方程的建立過程。從流體靜力學平衡方程齣發，推導瞭質量分布、壓力梯度和引力勢之間的關係。隨後，詳細闡述瞭三種主要的能量傳輸機製：輻射傳輸（包括不透明度的詳細分析，如湯姆森散射、自由態吸收和分子吸收）、對流傳輸（引入比爾登數和理查森函數）以及熱傳導（主要針對白矮星和中子星）。本章配有多個經典模型（如完全簡並氣體模型）的解析解示例。 第三章：核物理與能量産生 本章聚焦於恒星的核心動力來源——熱核聚變。詳細介紹瞭質子-質子鏈反應（pp-chain）和碳氮氧循環（CNO cycle）的反應速率方程，並分析瞭反應截麵隨溫度的變化。討論瞭中微子在核閤成中的作用，並探討瞭聚變燃料的耗盡如何觸發恒星結構嚮下一階段的轉變。 --- 第二部分：恒星生命周期 (約 250 頁) 本部分是全書的核心，按時間順序描繪瞭從原恒星誕生到最終死亡的完整曆程，重點關注主序星的演化軌跡和不同質量恒星的終極歸宿。 第四章：原恒星形成與主序階段 本章從星際分子雲的引力坍縮開始，分析瞭雲核的失穩條件（如金斯不穩定性）。隨後，詳細描述瞭原恒星的對流與輻射階段，並引入赫羅圖（H-R Diagram）的概念，解釋瞭不同演化階段星團的分布特徵。著重分析瞭主序星上能量産生與引力收支的動態平衡，並討論瞭金屬豐度（Z值）對主序壽命的影響。 第五章：紅巨星分支與氦閃 闡述瞭核心氫燃料耗盡後，恒星結構發生的劇烈變化。詳細分析瞭“殼層燃燒”的物理過程及其對包層膨脹的驅動作用，解釋瞭恒星如何進入紅巨星分支（RGB）。對於低質量恒星（$M < 2.2 M_{odot}$），本章專門開闢章節詳細討論瞭氦核聚變的失控點火——“氦閃”的物理機製及其對恒星後續演化的影響。 第六章：漸近巨星分支與行星狀星雲 本章探討瞭氦閃後的演化，即漸近巨星分支（AGB）階段。重點討論瞭熱脈衝現象，以及對流與星風驅動的質量損失機製，這些機製是形成富含碳元素的宇宙物質的重要來源。最後，解析瞭恒星外層物質被拋射形成行星狀星雲（PN）的動力學過程，並計算瞭行星狀星雲的膨脹速度和壽命。 第七章：大質量恒星終結：超新星與緻密天體 對於質量遠超太陽的恒星，本章深入探討瞭嚮鐵核坍縮的不可逆過程。詳細分析瞭核坍縮的物理過程、激波的形成與傳播，以及導緻II型超新星爆發的機製。隨後，係統討論瞭超新星遺跡的結構，並對中子星（包括脈衝星的物理特性）和黑洞（事件視界、史瓦西半徑的幾何學描述）的形成與性質進行瞭深入的建模分析。 --- 第三部分：星係結構與形成 (約 250 頁) 第三部分將視角從單個恒星擴展到宇宙中最大的引力束縛係統——星係，探討瞭星係的分類、動力學以及它們在宇宙學背景下的形成曆史。 第八章：星係動力學與結構測量 本章奠定瞭星係動力學的理論基礎。從維裏定理在星係尺度上的應用齣發，推導瞭質量彌散（Velocity Dispersion）與星係質量之間的關係。詳細介紹瞭星係形態學分類係統（哈勃序列），並討論瞭如何通過測光和光譜觀測來確定星係的有效半徑、錶麵亮度剖麵（如Sérsic指數）和鏇轉麯綫。特彆關注瞭暗物質暈在維持星係穩定結構中的核心作用。 第九章：恒星群與星際介質（ISM） 本章側重於星係內部的“恒星工廠”——星際介質。詳細研究瞭冷/溫/熱三種不同相態的ISM的物理特性，包括氣體動力學、化學組成和冷卻機製。討論瞭恒星形成率（SFR）的觀測指標，以及由新生大質量恒星産生的反饋效應（如超新星爆炸、輻射壓）對周圍ISM的重塑作用，即“星係反饋”。 第十章：星係演化：從原星係到現代星係 本章是關於星係形成理論的綜述。從宇宙大尺度結構形成的物理學基礎（冷暗物質$Lambda$CDM模型）齣發，討論瞭星係如何從最初的密度漲落中通過層次性閤並（Hierarchical Merging）組裝起來。詳細對比瞭橢圓星係的形成（多與快速、劇烈的閤並事件相關）和盤狀星係的形成（多與冷氣體冷卻和角動量保持相關）。 第十一章：星係團與環境影響 本章將焦點投嚮瞭星係團這一最大的引力束縛係統。分析瞭星係團的X射綫氣體、質量分布與暗物質暈的特徵。重點討論瞭環境效應對星係演化的影響，包括“潮汐剝離”、“星係交互作用”和“射壓（Ram Pressure Stripping）”等機製，解釋瞭為什麼星係團中的星係往往比場星係更傾嚮於紅化（即演化成橢圓星係）。 --- 總結與展望 本書的每一章都配備瞭豐富的習題和推薦閱讀材料，旨在鼓勵讀者進行獨立思考和深入探索。通過對恒星和星係這兩種尺度的天體物理學進行無縫連接的闡述，《恒星演化與星係結構》提供瞭一個完整而統一的視角，用以理解我們宇宙中物質從基本粒子聚閤到宏偉星係團的整個物理曆程。本書是緻力於理解宇宙演化曆史的科研人員和學生的必備參考書。

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**評價一：** 這本書簡直是物理學愛好者和那些對宇宙深邃奧秘感到好奇的普通讀者的完美指南。它不像那些枯燥的教科書那樣充滿瞭晦澀難懂的公式和理論，而是用一種非常引人入勝的方式，將宇宙的起源、演化以及我們所處的位置娓娓道來。作者似乎非常清楚地知道，要讓一個非專業人士理解這些宏大的概念是多麼睏難，因此，他們在解釋黑洞、暗物質和暗能量等前沿課題時，總是使用貼近生活的類比和生動的比喻。我記得有一章詳細闡述瞭暴脹理論，那種從極小的奇點瞬間膨脹到如今浩瀚宇宙的景象，僅僅通過文字就勾勒齣瞭史詩般的畫麵感。對於那些總是在仰望星空時感到疑惑“這一切是如何開始的”的人來說，這本書提供瞭一個堅實而又易於消化的知識框架。它不僅是知識的傳遞，更像是一次精神上的啓迪，讓人重新審視時間、空間和物質的本質。

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**評價二：** 我必須承認，我最初拿起這本書時是帶著一種“挑戰不可能”的心態的，畢竟“宇宙學基礎物理”聽起來就令人望而卻步。然而，這本書的結構設計實在是太巧妙瞭。它沒有一上來就拋齣復雜的廣義相對論方程，而是從曆史的角度，帶領讀者迴顧瞭從托勒密到愛因斯坦，再到哈勃的觀測發現，每一步發現都像是偵探小說中的關鍵綫索。這種敘事手法極大地增強瞭閱讀的連貫性和趣味性。特彆是關於宇宙微波背景輻射（CMB）的章節，作者沒有滿足於描述它是什麼，而是深入探討瞭科學傢們如何從背景噪聲中提取齣宇宙嬰兒時期的“快照”，以及這些信息如何佐證瞭我們現有的宇宙模型。這種對科學發現過程的尊重和細緻描繪，讓讀者感覺自己仿佛也參與瞭這場跨越世紀的科學探索。它成功地架起瞭理論物理與科普之間的橋梁，讓深奧的知識變得觸手可及，真正做到瞭“知其然，更知其所以然”。

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**評價三：** 這本書的排版和插圖質量令人印象深刻。在談論涉及到時空彎麯、引力透鏡效應這類高度抽象概念時，清晰、精準的圖錶是至關重要的，而這本書在這方麵做得無可挑剔。不同於許多依賴大量純文本的學術著作，這裏的視覺輔助材料真正服務於解釋目的，而不是單純的裝飾。例如，書中關於宇宙膨脹如何影響光波傳播的示意圖，即便不配閤文字閱讀，也能直觀地傳達齣多普勒效應在宇宙尺度上的意義。此外，作者在處理不同理論模型的對比時，也顯得尤為公正和嚴謹。他們沒有盲目推崇某一個單一的理論，而是清晰地列齣瞭每種模型（比如穩恒態宇宙論和後來的大爆炸模型）所依賴的觀測證據以及它們各自的局限性。這種平衡的視角，培養瞭讀者批判性思考的習慣，而不是被動接受既定結論。對於希望建立一個全麵而有深度的宇宙觀的讀者來說，這是一個極佳的資源。

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**評價五：** 從技術細節的把握上來看，這本書的作者顯然是一位擁有豐富教學經驗的專傢。盡管它麵嚮大眾讀者，但在涉及基礎物理概念的嚴謹性上卻從未妥協。例如，在討論愛因斯坦場方程的意義時，作者巧妙地避開瞭復雜的張量微積分，而是專注於解釋“物質告訴時空如何彎麯，時空告訴物質如何運動”這一核心思想的物理含義。對於那些有高中物理基礎的讀者而言，閱讀體驗是極其流暢且富有成就感的。書中穿插的“深入探討”或“數學側注”部分，為那些想要進一步挖掘數學基礎的讀者提供瞭恰到好處的深度調整。這種雙軌製的呈現方式，確保瞭無論讀者背景如何，都能從閱讀中獲益。它提供瞭一個堅實的平颱，使讀者能夠自信地去接觸更專業的文獻，而不會感到無從下手。這本書無疑是構建堅實宇宙學認知大廈的理想基石。

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**評價四：** 我發現這本書最令人耳目一新的地方，在於它對“未知”的坦誠探討。很多科普讀物傾嚮於把宇宙描繪成一個已經被完全理解的宏大機器，但這本書卻勇敢地揭示瞭當代宇宙學麵臨的巨大難題——暗物質和暗能量的本質。作者並未將這些未解之謎輕描淡寫地帶過，而是深入分析瞭我們如何“發現”瞭它們的存在（通過星係鏇轉麯綫和加速膨脹），以及目前有哪些主要的理論嘗試去解釋它們。這種對科學邊界的誠實描繪，反而更能激發讀者的求知欲。讀完相關章節後，你會意識到，宇宙學遠非終點，而是一個充滿活力和激烈爭論的前沿領域。它成功地激發瞭一種“科學的謙遜”：我們知道的很多，但未知的一切比我們已知的要多得多。這讓這本書的價值超越瞭簡單的知識傳授，上升到瞭哲學層麵，引導讀者思考人類認知的局限性。

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