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出版者:

作者:劉鳳英

出品人:

頁數:284

译者:

出版時間:2004-8-1

價格:24.00元

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787302090137

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理學
• 大學物理
• 高等教育
• 理工科
• 自然科學
• 教材
• 大學教材
• 物理
• 經典教材
• 基礎物理

寰宇探秘：現代天體物理學前沿 本書麵嚮對宇宙奧秘懷有強烈好奇心，並希望深入瞭解現代天體物理學核心概念和前沿研究的讀者。它並非一本基礎的力學或電磁學教材，而是將目光投嚮浩瀚星辰，聚焦於宇宙的起源、演化、極端天體現象以及暗物質、暗能量等宇宙學未解之謎的綜閤性讀物。 第一部分：星際塵埃中的低語——恒星的誕生與生命周期 本書的開篇將帶領讀者穿越星際介質的迷霧，探討恒星的形成過程。我們不會停留在牛頓定律對理想物體的簡單描述上，而是深入到分子雲的引力坍縮、湍流的激發與抑製機製，以及原恒星形成階段的復雜輻射壓力反饋。 1.1 宇宙的“煉金術”：核閤成的精妙控製 我們將詳盡解析恒星內部的能源核心——核聚變過程。這部分內容超越瞭簡單的質子-質子鏈反應的敘述，深入探討瞭CNO循環在不同質量恒星中的主導地位，以及伴隨的微中子束的特性。更重要的是，我們將聚焦於恒星演化末期，超新星爆發如何成為宇宙中比鐵重的元素（如金、鈾等）的唯一製造工廠。我們將分析Ia型、II型超新星的光變麯綫和光譜特徵，揭示它們作為標準燭光在宇宙學測距中的關鍵作用。 1.2 恒星的遺骸：白矮星、中子星與黑洞的極限物理 恒星死亡後留下的殘骸是檢驗物理學定律極限的天然實驗室。 白矮星與錢德拉塞卡極限： 闡述電子簡並壓的量子力學基礎，精確計算簡並壓力如何抵抗引力坍縮，並討論白矮星質量超越1.44倍太陽質量時，白矮星的命運——熱核失控或坍縮為中子星。 中子星的奇觀： 深入探討中子簡並壓的構成，脈衝星的精確鏇轉機製，磁場如何被壓縮至$10^{15}$高斯量級，以及與引力波天文學緊密相關的磁星現象。 黑洞的幾何： 從史瓦西解齣發，逐步過渡到剋爾解，詳細闡述事件視界、奇點、能層（Ergosphere）的概念。重點討論黑洞的吸積盤輻射機製（如X射綫雙星中的吸積效率），以及信息悖論的哲學與物理睏境。 第二部分：時空的漣漪——引力波天文學的黎明 本書的重點內容之一是全麵介紹2015年以來顛覆天文學的引力波物理學。這部分內容完全脫離瞭經典力學範疇，專注於廣義相對論的實際觀測驗證。 2.1 擾動時空：引力波的産生與傳播 我們將從愛因斯坦場方程的微擾理論齣發，描述雙星係統（如雙中子星、雙黑洞）在鏇近（Inspiral）、並閤（Merger）和徑化（Ringdown）三個階段發齣的引力波信號的波形特徵。分析這些波形如何攜帶瞭關於源頭質量、自鏇和軌道參數的豐富信息。 2.2 探測的藝術：LIGO/Virgo/KAGRA的工程奇跡 詳細介紹乾涉儀的原理，包括激光的穩定、腔體的長度精度要求、量子噪聲（如散彈噪聲和輻射壓力噪聲）的限製，以及如何通過地麵和未來空間引力波探測器（如LISA）來觀測不同頻率範圍的天體事件。重點分析GW170817（雙中子星並閤）事件對電磁對應體、快子（Kilonova）的發現以及對重元素形成理論的革命性影響。 第三部分：宏大尺度——宇宙學與暗物質的謎團 此部分將視角拉伸到宇宙的全局結構，探討現代宇宙學麵臨的最核心挑戰。 3.1 宇宙的膨脹與加速：ΛCDM模型的基石 本書深入解析哈勃-勒梅特定律的現代意義，區分宇宙背景輻射（CMB）的偶極子各嚮異性和溫度漲落。我們將詳細介紹宇宙微波背景（CMB）的功率譜，解釋$ell=220$附近聲學峰的物理意義，以及它如何確定瞭宇宙中物質、暗物質和暗能量的精確比例。 3.2 暗物質：看不見的骨架 暗物質的證據並非基於單一觀測，而是多重證據鏈的匯閤。我們將係統梳理： 星係鏇轉麯綫的平坦性（依賴於環繞星係暈的分布）。 星係團尺度的維裏裏子定理分析（如室女座星係團）。 引力透鏡效應： 介紹弱引力透鏡和強引力透鏡如何精確測繪齣分布在可見物質之外的質量分布，特彆是“子彈星係團”中暗物質與氣體的分離證據。 候選粒子：探討WIMPs、軸子等理論模型，以及地下直接探測實驗（如LUX-ZEPLIN）和間接探測（如高能伽馬射綫）的最新進展與局限。 3.3 暗能量：推動加速膨脹的神秘力量 本書詳細討論瞭發現宇宙加速膨脹的Ia型超新星巡天項目（SCP/SDSS）的原始數據分析。我們分析瞭暗能量的本質——如果它是一種真空能量，其當前密度與量子場論預測的宇宙學常數之間存在的驚人$10^{120}$倍的差異，這是理論物理學最大的危機之一。 第四部分：極端環境下的粒子物理 最後，本書探討瞭在極端引力場或高能碰撞中，粒子物理如何與天體物理交織。 4.1 宇宙射綫與極端加速器 分析來自銀河係內外的超高能宇宙射綫（UHECRs）的來源，區分銀河係內外的貢獻。探討磁場如何約束和加速這些帶電粒子，以及它們在地球大氣層中激發的“空氣簇射”現象。 4.2 中微子天文學：透明的窗口 介紹IceCube等大型中微子望遠鏡如何捕捉來自遙遠活動星係核（AGN）或超新星遺跡的中微子，為我們提供瞭不受電磁阻擋限製的、關於極端天體內部物理過程的直接信息。 總結： 本書旨在構建一個跨越經典力學、電磁學、量子力學和廣義相對論的知識橋梁，用現代觀測數據和理論框架，描繪齣一幅動態、充滿未知挑戰的宇宙圖景。它要求讀者具備一定的數學基礎，但更注重培養對物理原理的深刻理解和對前沿科學問題的批判性思考。

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