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页数:184

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出版时间:2008-3

价格:24.00元

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isbn号码:9787030211347

丛书系列:

图书标签:

• 妇产科学
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• 产科
• 医学
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• 女性健康
• 生殖健康
• 孕产期
• 临床医学
• 医学教材

深入探索宇宙的奥秘：现代天体物理学前沿 本书聚焦于当代天体物理学研究的核心议题与最前沿的发现。它不仅仅是一部教科书，更是一次对我们所处宇宙的宏大叙事、精微结构以及演化历程的深度探索之旅。 我们的目标是为具有扎实物理学和数学基础的读者，构建一个全面而深入的知识框架，理解从普朗克尺度到可观测宇宙尺度的各种物理现象。 第一部分：宇宙的基石与基础理论 本部分旨在奠定读者理解现代天体物理学的理论基础。我们首先回顾经典物理学（牛顿力学、经典电磁学）在描述天体现象时的局限性，并迅速过渡到二十世纪以来彻底改变我们宇宙观的两大支柱：狭义相对论与广义相对论。 1.1 相对论性效应在天体环境中的体现： 我们将详细分析高速运动和强引力场对时间、空间、能量和动量的修正。书中会深入探讨洛伦兹变换的物理意义，并引入张量分析作为描述弯曲时空的基础数学工具。 1.2 广义相对论的核心： 重点讲解爱因斯坦场方程的结构及其物理内涵。我们将详述这些方程如何将物质和能量的分布与时空的几何形状联系起来。通过具体的解（如史瓦西解、克尔解），读者将掌握如何从数学上描述非旋转和旋转的引力场，这为理解黑洞提供了坚实的基础。 1.3 辐射过程与辐射传输： 物质与辐射的相互作用是天体物理观测的基础。本章涵盖了从基本辐射场理论出发，详细阐述轫致辐射、同步辐射、逆康普顿散射以及黑体辐射的物理机制、光谱特征和强度计算。特别强调如何利用这些辐射过程来反演星际介质和高能天体的物理参数，如电子密度、温度和磁场强度。 第二部分：恒星的诞生、生命与死亡 恒星是宇宙中重要的能量工厂和元素熔炉。本部分将遵循恒星演化的时间线，细致描绘从分子云坍缩到最终归宿的每一个关键阶段。 2.1 恒星的形成： 深入探讨星际分子云的物理状态，包括湍流、磁场对坍缩的调控作用。我们将分析临界质量（金斯质量）的概念，并详细描述原恒星吸积盘的形成与演化，以及双极性外流如何影响周围环境。 2.2 恒星内部结构与能源： 聚焦于恒星内部的流体静力平衡、能量传输（辐射与对流）的机制。核聚变反应是恒星的生命之源，我们将系统地介绍质子-质子链反应和CNO循环，并讨论中微子产生对恒星热演化的重要性。 2.3 恒星晚期演化与简并态： 分析主序星演化后期的关键转变，例如红巨星分支的跨越。随后，重点解析简并物质的性质，包括电子简并压和中子简并压，这是理解白矮星、中子星（脉冲星）结构与稳定性的核心。我们会用到钱德拉塞卡极限和托尔曼-奥本海默-沃尔科夫（TOV）方程来确定这些致密天体的质量上限。 2.4 超新星爆发与元素合成： 探讨不同类型的超新星（Ia型、II型）的触发机制。重点分析核心坍缩超新星中的引力波信号源和快速散逸的核合成过程，解释宇宙中从铁到更重元素（如金、铀）的形成路径——r-过程和s-过程。 第三部分：致密天体与极端物理学 本部分转向宇宙中最奇异、引力效应最显著的天体对象，这些天体是检验广义相对论和粒子物理学极限的天然实验室。 3.1 黑洞物理学： 在复习史瓦西和克尔黑洞解的基础上，深入探讨黑洞的事件视界、奇点和能层。本书将详述彭罗斯过程，解释黑洞如何从旋转中提取能量。此外，还将介绍霍金辐射理论及其在信息悖论中的地位。 3.2 吸积盘理论： 探讨物质如何落入黑洞或中子星周围形成吸积盘。我们将分析粘性对角动量传输的贡献（$alpha$-盘模型），以及不同物理条件下（如薄盘、厚盘、光致逆温层）的辐射光谱特性，这对于解释活动星系核（AGN）和X射线双星的观测至关重要。 3.3 引力波天文学： 随着LIGO/Virgo/KAGRA等探测器的投入运行，引力波已成为观测天体物理学的新窗口。本章介绍引力波的产生机制（例如双黑洞并合），描述从波形模板匹配到参数估计的分析流程，以及引力波事件与电磁对应体的多信使天文学潜力。 第四部分：星系与宇宙学 本书的最后部分将视角拉升到最大尺度，考察宇宙的整体结构、演化历史及其终极命运。 4.1 星系动力学与结构形成： 介绍星系的分类（哈勃序列），并分析星系团内的动力学平衡（维里定理的应用）。重点讨论暗物质在星系旋转曲线中的作用，并引入冷暗物质（CDM）模型下的层级结构形成理论，解释星系如何从早期密度涨落中形成。 4.2 活动星系核（AGN）与反馈效应： 探讨超大质量黑洞（SMBH）在星系中心的作用。分析不同类型的AGN（射电星系、类星体、塞弗特星系）的统一模型，并阐述AGN喷流和辐射对宿主星系恒星形成率产生的“反馈”机制，这是理解星系演化关键的物理过程。 4.3 现代宇宙学： 聚焦于描述当前宇宙的最优模型——ΛCDM模型。我们将详细介绍弗里德曼方程及其在不同宇宙学时期（辐射主导、物质主导、暗能量主导）的解。内容包括：宇宙微波背景辐射（CMB）的物理起源、偶极矩和各向异性的意义；大爆炸核合成（BBN）对轻元素丰度的预测；以及哈勃常数的测量与宇宙加速膨胀的证据（暗能量的性质）。 4.4 宇宙的未来： 基于现有的观测数据，探讨宇宙可能的终极命运，分析“大撕裂”、“热寂”等理论情景的物理基础。 本书力求在理论的严谨性与观测的新鲜性之间取得平衡，旨在引导读者超越现象的描述，深入理解支配这些宇宙奇观的底层物理规律。读者在阅读后，将能够自信地评估当前天体物理学研究的边界，并具备分析前沿科学论文的能力。

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