The Electronics of Radio pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:David Rutledge

出品人:

页数:452

译者:

出版时间:1999-8-13

价格:USD 65.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780521646451

丛书系列:

图书标签:

• 无线电
• 电子学
• 电路
• 通信
• 射频
• 电子工程
• 技术
• 电子设备
• 无线电技术
• 基础电子学

天体物理学的边界：从引力波到暗物质的探索 导言 宇宙的浩瀚与深邃，始终是人类智慧所能触及的最宏伟疆域。本书并非关注我们日常生活中的电子设备或电磁波的实际应用，而是将目光投向宇宙的终极尺度，探讨那些支配着恒星、星系乃至整个时空结构的根本力量。我们将深入研究现代天体物理学的尖端领域，重点解析引力波天文学的崛起、暗物质与暗能量的本质，以及对宇宙早期历史的最新观测证据。这不是一本面向初学者的科普读物，而是为那些已经掌握了经典物理学基础，渴望理解当前前沿研究脉络的读者准备的深度指南。 第一部分：时空涟漪——引力波天文学的黎明 引力波，爱因斯坦广义相对论的直接预言，是时空自身的扰动，以光速传播。本书的开篇将详尽阐述引力波的理论基础，超越麦克斯韦方程组的范畴，进入弯曲时空的动力学世界。 第一章：广义相对论的回顾与扩展 我们首先需要巩固对爱因斯坦场方程的理解，特别关注其在强引力场下的应用。黑洞的形成、奇点理论的数学描述，以及不同类型的引力波源——双中子星并合、黑洞合并、超新星爆发——在理论模型上的差异将被细致剖析。重点在于如何从这些高维的微分几何方程中提取可观测的信号特征。 第二章：LIGO/Virgo/KAGRA：探测器的工程奇迹 引力波的探测难度无与伦比，需要将时空曲率的变化精确到质子直径的千分之一。本章将详细剖析激光干涉测量技术（如LIGO和Virgo）的设计原理，包括先进的米歇尔逊干涉仪配置、激光稳定性的控制、悬挂系统的减噪策略，以及地面噪声的抑制方法。我们将探讨“信噪比”的物理意义，以及如何通过多臂探测器阵列实现源定位和极化态的确定。 第三章：多信使天文学的兴起 引力波事件GW170817标志着天文学进入了一个全新的“多信使”时代。本章将聚焦于伽马射线暴（GRB）、千新星（Kilonova）与引力波信号的关联性。讨论将围绕短伽马射线暴的起源、重元素的快速形成（例如金、铂等r-过程元素）的核合成过程，以及如何利用电磁对应体来约束中子星的方程状态（EoS）。理论模型将与实际观测数据进行严格比对。 第二部分：宇宙的隐形骨架——暗物质的探寻 宇宙中约85%的物质成分仍然是未知的。暗物质的存在性证据无可辩驳，但其本质仍然是物理学最大的谜团之一。本书将系统梳理当前寻找暗物质的实验和理论前沿。 第四章：间接证据与结构形成 本章首先回顾暗物质在星系旋转曲线、星系团的维里里定理、引力透镜效应（弱透镜和强透镜）中的作用。重点将放在宇宙微波背景（CMB）数据中对冷暗物质（CDM）模型的精确拟合上，以及暗物质如何驱动了宇宙大尺度结构的形成。我们将讨论流体力学模拟（Hydrodynamical Simulations）如何重现观测到的星系分布。 第五章：直接与间接探测实验的现状 寻找弱相互作用大质量粒子（WIMPs）是主流方向。本章将深入介绍地下深处的直接探测实验（如XENONnT, LUX-ZEPLIN），它们试图捕捉暗物质粒子与普通原子核发生弹性碰撞产生的微小反冲信号。同时，也将分析间接探测（如费米伽马射线空间望远镜、AMS-02）对高能伽马射线和反物质过剩的搜寻结果。实验的本底噪声、甄别技术和可信度分析将是重点讨论内容。 第六章：另类候选者与新物理学 如果WIMPs的搜寻持续受挫，理论物理学必须转向其他候选者。本章将探讨轴子（Axions）、轻子（Sterile Neutrinos）以及原始黑洞等非传统暗物质模型。我们将分析这些模型对早期宇宙演化、星系尺度结构的影响，以及如何设计专门针对这些轻量级粒子的新型探测方案，例如利用超导磁通量放大器（SQUID）或原子干涉仪。 第三部分：加速膨胀的谜团——暗能量与宇宙学模型 自1998年发现宇宙加速膨胀以来，暗能量已成为影响宇宙终极命运的主导因素。 第七章：标准宇宙学模型（Lambda-CDM）的检验 我们将详细审视支持暗能量存在的关键观测证据：Ia型超新星的红移-亮度关系、星系团丰度演化以及重子声学振荡（BAO）。本书将运用弗里德曼方程（Friedmann Equations）来解析不同暗能量模型的动力学行为，并引入宇宙学参数的最新约束值（如$H_0$和$Omega_m$）。 第八章：暗能量的理论探索 暗能量的本质可以简单地视为宇宙学常数（真空能），也可以是某种动态的标量场（Quintessence）。本章将对比这些模型的物理机制。特别关注“宇宙学常数问题”——为什么真空能的理论预测值与观测值相差$10^{120}$量级，以及寻找新的量子引力效应来解决这一矛盾的可能性。 第九章：修正引力理论与未来展望 如果暗能量并非“能量”，而是广义相对论在宇宙尺度上的失效，那么我们需要修正引力理论。本章将介绍一些主流的$f(R)$引力理论、张量-矢量-标量引力（TeVeS）等替代模型。最后，我们将展望下一代观测任务（如詹姆斯·韦伯空间望远镜在早期宇宙的观测、欧几里得空间任务、鲁宾天文台的巡天）将如何进一步收紧参数空间，并有可能揭示出远超经典物理框架的宇宙学新图景。 结论 本书旨在为读者提供一个全面、深入且批判性的视角，审视当前天体物理学和宇宙学中最具挑战性的两大谜团：构成我们宇宙的绝大部分的看不见的物质与能量。我们探索的是时空本身的极限，是粒子物理学的最远边界。理解这些前沿领域，就是理解我们存在的宇宙的真实结构。

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