Methods of Celestial Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Beutler, Gerhard/ Mervart, Leos/ Verdun, Andreas

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:

价格:1126.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9783540407492

丛书系列:

图书标签:

• Celestial Mechanics
• Astrodynamics
• Orbital Mechanics
• Spaceflight
• Mathematics
• Physics
• Astrophysics
• Gravitation
• Differential Equations
• Classical Mechanics

好的，这是一本关于现代天体物理与宇宙学前沿进展的图书简介，内容详尽，着重于当前研究热点与理论模型的深度探讨，完全避开《Methods of Celestial Mechanics》中的经典轨道动力学主题。 --- 现代天体物理与宇宙学：前沿理论与观测进展 图书定价： 人民币 498.00 元 开本： 16 开 页数： 约 1250 页 出版日期： 2024 年 11 月 内容概述 本书汇集了当代天体物理学和宇宙学领域最具突破性的理论框架、最尖端的观测技术及其带来的革命性发现。它并非对经典天体力学中轨道计算的复述，而是聚焦于引力理论的修正、暗物质与暗能量的本质探究、极端天体物理现象的数值模拟，以及宇宙学暴胀模型与早期宇宙物理的最新进展。本书旨在为高年级本科生、研究生以及活跃在一线的研究人员提供一个全面而深入的视角，理解我们如何通过高精度观测和前沿理论来解析宇宙的结构、演化及其终极命运。 全书分为五大部分，共十八章，结构严谨，逻辑递进，从宏观的宇宙学结构到微观的粒子物理边界，层层深入。 --- 第一部分：广义相对论的极端检验与修正引力理论 本部分深入探讨了爱因斯坦广义相对论在强引力场和宇宙学尺度上的有效性，并着重介绍了尝试超越或修正经典 GR 的主流理论。 第一章：引力波天文学与时空几何的精细测量 本章详细阐述了 LIGO/Virgo/KAGRA 等干涉仪的最新成果，重点分析了由双黑洞并合、双中子星并合（BNS）产生的引力波信号。内容涵盖了： 并合体的环绕期（Inspiral）、旋进期（Merger）和啁啾信号（Chirp Signal）的数值相对论计算，特别关注了对非线性效应和潮汐形变的敏感度。 黑洞“环绕物”（Echoes）的搜寻与解释，这被视为检验事件视界性质和替代性几何模型的关键窗口。 引力波频谱的贝叶斯推断方法，用于精确测量源的质量、自旋和位置，以及检验“无毛定理”（No-Hair Theorem）的局限性。 第二章：标量-张量理论与修正引力模型 本章系统梳理了若干主流的修正引力理论，这些理论试图解决暗能量和宇宙加速膨胀的问题，或在短距离内修正牛顿引力。 DGP（Dvali-Gabadadze-Porrati）模型：介绍其大尺度下的漏散机制及其对宇宙学观测（如SNe Ia和BAO）的约束。 张量-标量引力（如 Brans-Dicke 理论的现代版本）：讨论其在太阳系内测试中的限制，以及在宇宙学中如何影响有效牛顿常数 $G_{eff}(a)$ 的演化。 张量-向量-标量（TeVeS）引力：作为 MOND 理论的相对论性框架，分析其在解释星系尺度动力学和引力透镜效应方面的优势与挑战。 --- 第二部分：暗物质的性质与搜寻前沿 本部分聚焦于弥漫在宇宙中的不可见物质——暗物质——的物理属性和实验探测策略。 第三章：冷暗物质（CDM）的微观结构与谱系 深入探讨了 $Lambda$CDM 模型下的暗物质粒子候选者。 弱相互作用大质量粒子 (WIMPs)：详细介绍了其起源机制（如“热遗迹”或“冻结机制”），以及对截面 $langle sigma v angle$ 的理论预测范围。 超轻粒子与轴子 (Axions)：探讨轴子如何作为潜在的暗物质，其质量范围与对应的探测实验（如 ADMX、CASPEr）的原理，特别是磁场耦合机制。 奇异的暗物质候选者：包括原初黑洞（PBHs）的质量窗口限制（通过微透镜和引力波观测），以及“暗扇子”（Dark Sectors）理论中较弱相互作用的粒子。 第四章：间接与直接探测的最新突破 本章侧重于对暗物质信号的实际捕捉。 直接探测实验的信号分辨：分析 XENONnT 和 LZ 实验中对核反冲信号的背景抑制技术，以及如何利用低能阈值来探测低质量 WIMPs。 间接探测中的“谱线”与“过剩”：评估 Fermi-LAT 观测到的银河系中心伽马射线“过剩”是否可归因于暗物质湮灭/衰变，并讨论其与已知的脉冲星背景的剥离技术。 引力场对暗物质分布的影响：数值模拟中，不同暗物质模型（如“自相互作用暗物质”SIDM）对星系核球的形状和星系团的动力学的影响。 --- 第三部分：宇宙加速膨胀与暗能量的动态演化 本部分专注于解释宇宙加速膨胀背后的驱动力——暗能量，及其与背景时空曲率的耦合关系。 第五章：暗能量的状态方程与观测约束 本章聚焦于描述暗能量密度的演化参数 $w(z)$。 $w$CDM 模型与 $w(z)$ 模型的比较：阐述为何静态的 $w=-1$（宇宙学常数 $Lambda$）模型在某些观测中表现出微小偏离，以及参数化 $w(z)$ 模型的必要性。 重子声学振荡（BAO）的高精度测量：利用 DESI 和 Euclid 任务提供的三维星系分布数据，精确测定不同红移下的 $H(z)$ 和 $D_A(z)$，以限制 $w$ 的时间演化。 弱引力透镜（WL）对结构增长的限制：分析大规模星系巡天如何通过透镜效应测量 $sigma_8(z)$，并以此检验暗能量对结构形成的影响。 第六章：对早期宇宙加速的探索（暴胀模型） 深入探讨宇宙暴胀理论，这是理解宇宙平坦性和均匀性的关键。 单场与多场暴胀模型：比较平坦性（Slow-Roll）参数 ($epsilon, eta$) 在不同模型中的演化轨迹。 原初引力波的B模极化：分析 BICEP/Keck 阵列和未来的 CMB-S4 实验对原初引力波张量-标量比 $r$ 的探测能力，以及 $r$ 对暴胀势能的约束。 “再加热”过程的物理学：讨论暴胀结束后，能量如何高效地转移给标准模型粒子，并产生我们今天观测到的物质-反物质不对称性。 --- 第四部分：极端天体物理的数值与磁流体动力学（MHD）模拟 本部分侧重于高能量密度、强磁场环境下的天体现象，这些现象的理解严重依赖于先进的数值方法。 第七章：超大质量黑洞（SMBH）与活动星系核（AGN）的喷流 强场下的吸积盘不稳定机制：研究磁通量在事件视界附近的输运和磁重联（Magnetic Reconnection）在驱动高能喷流中的核心作用。 相对论性喷流的辐射模型：应用同步辐射、逆康普顿散射等机制，解释从射电波到 TeV 伽马射线的连续谱，特别是对 GeV 能量的“闪耀”（Flares）事件进行建模。 黑洞-星系反馈（Feedback）的尺度效应：通过多尺度 MHD 模拟，展示 SMBH 对宿主星系恒星形成率的调控作用。 第八章：中子星的内部结构与磁星（Magnetars） 本章深入研究极端状态下的物质方程（EoS）。 超大质量中子星的质量上限与形态：结合最新的引力波事件 GW190814 和 GW200105 的观测，约束可能存在的夸克物质或奇异物质核心。 磁星的超强磁场物理：探讨磁场如何影响中子星的弹性、应力和“星震”（Starquakes），以及这种磁场如何驱动高能 X 射线和 $gamma$ 射线暴的爆发。 磁场在奇点周围的重整化效应：讨论强磁场下对广义相对论场方程的修正，以及它对黑洞吸积过程的影响。 --- 第五部分：高能宇宙射线与宇宙学背景 本部分涵盖了高能粒子物理与宇宙学观测的交汇点。 第九章：超高能宇宙射线（UHECR）的起源与传播 “GZK 截止”的实验验证：分析 Pierre Auger 观测站对 $E > 10^{19} ext{ eV}$ 粒子的到达方向和电荷的测量，以限制远距离源的性质。 加速源的候选模型：评估快速射电暴（FRBs）、活动星系核的扇区或暗物质衰变是否能充当 UHECR 的加速器。 电磁场对粒子轨迹的影响：精确计算银河系和星系团的磁场结构如何导致高能质子和原子核的偏转，从而使源定位变得极其困难。 第十章：重力透镜的精细化应用与暗物质晕的解析 超强引力透镜（Strong Lensing）的非参数化重建：利用多像点系统的时延测量，重建前景星系团的质量分布，精确解耦物质（重子）和暗物质的贡献。 微透镜阵列在暗物质搜索中的潜力：介绍 LSST/Rubin 天文台对微透镜事件的巡天能力，以及如何通过恒星背景的微小亮度变化来探测低质量天体（如 PBHs 或暗物质微团）。 宇宙网（Cosmic Web）的成形与探测：利用星系团的拓扑结构和温室气体（如 ICZ 效应），研究暗物质在宇宙大尺度结构中的无碰撞性。 --- 本书的特点在于对数值相对论、复杂场方程的解析解探索、以及多信使天文学数据整合的强调，为读者提供了理解当代宇宙学难题所需的最新数学工具和物理洞察。它代表了对宇宙学和天体物理学前沿研究的全面性总结，而非对经典力学方法的重复。

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