The virial theorem in stellar astrophysics

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出版者:Pachart Pub. House
作者:George W Collins
出品人:
页数:135
译者:
出版时间:1978
价格:0
装帧:
isbn号码:9780912918136
丛书系列:
图书标签:
  • Virial Theorem
  • Stellar Astrophysics
  • Astrophysics
  • Stellar Structure
  • Gravitation
  • Statistical Mechanics
  • Plasma Physics
  • Computational Astrophysics
  • Energy Principles
  • Equilibrium
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具体描述

群星之中的力量平衡:恒星演化的基础原理 本书将带您深入探索恒星内部一个至关重要的物理原理—— virial 定理。我们将从其最基础的数学表述出发,逐步揭示它在理解恒星结构、稳定性以及演化过程中所扮演的核心角色。这并非一本关于恒星具体演化阶段的百科全书,而是聚焦于一个贯穿所有恒星生命周期的普遍性法则,为您提供一个理解恒星物理学的强大框架。 virial 定理的核心思想 virial 定理最初源于经典力学,用于描述一个守恒系统在统计平衡状态下的宏观性质。对于恒星而言,这个系统由引力束缚的等离子体构成。恒星内部存在两种主要的力量在抗衡:一方面是向内的引力,试图将恒星压缩;另一方面是等离子体自身产生的向外的压力,这压力来源于粒子(主要是质子和电子)的热运动以及辐射。virial 定理精确地量化了这两种力量之间的平衡关系。 具体来说,virial 定理指出,对于一个处于引力平衡的系统,其平均动能与平均势能之间存在一个确定的数学关系。在恒星的语境下,这意味着恒星内部粒子的平均动能(反映了温度和压力)与束缚这些粒子所需的引力势能之间存在着一种稳定的比例关系。当恒星的总能量(动能加上势能)恒定时,virial 定理揭示了恒星内部能量分布的内在规律,以及系统如何通过调整能量分布来维持其结构。 virial 定理在恒星天体物理学中的应用 恒星的稳定性与结构: virial 定理是解释恒星如何抵抗自身引力坍缩的基石。它阐明了为何恒星能够维持一个相对稳定的尺寸和结构。任何扰动,例如外部物质的注入或内部能量输出的突然变化,都会打破原有的virial 平衡。恒星会根据virial 定理的约束,通过调整温度、密度或半径来重新达到平衡状态。例如,当恒星失去能量时,它会收缩,从而增加内部密度和温度,提升粒子的动能,直至与增加的势能达到新的平衡。反之,如果恒星获得能量(例如通过核聚变),它会膨胀,降低密度和温度。 质量-光度关系: virial 定理能够帮助我们理解恒星的质量与其发光能力之间的关系。质量越大的恒星,其中心所需的引力越大,因此需要更高的内部压力来维持平衡。更高的压力通常意味着更高的温度和更快的核反应速率。virial 定理通过量化能量平衡,间接解释了为何大质量恒星会更热、更亮。虽然更详细的质量-光度关系需要结合核反应理论,但virial 定理提供了理解这一关系的基本框架。 恒星演化的驱动力: 恒星的演化本质上是其内部能量平衡不断被打破和重建的过程。当恒星核心的核燃料耗尽时,原有的压力来源消失,引力开始占据主导,导致恒星收缩。根据virial 定理,这种收缩会提升核心温度,可能引发新的核反应,或者将能量传递给外层,驱动恒星进入新的演化阶段(如红巨星、白矮星等)。virial 定理为我们理解恒星从诞生到死亡的各个阶段提供了基本的物理约束。 恒星的临界质量与白矮星的稳定性: virial 定理在理解白矮星等简并物质天体的稳定性方面也至关重要。对于白矮星而言,维持其结构的是电子简并压力,而非热压力。virial 定理的推广形式揭示了简并压力的局限性。当白矮星的质量超过一个特定的临界值(Chandrasekhar 极限)时,电子简并压力将不足以对抗引力,导致恒星继续收缩,可能触发Ia型超新星爆发。virial 定理为理解这一关键的宇宙现象提供了理论基础。 恒星模型构建的基础: 任何精确的恒星结构模型都必须遵循virial 定理。天体物理学家在构建和模拟恒星时,会将其作为重要的约束条件,确保模型能够准确反映恒星内部的物理状态和能量流动。 本书的关注点与方法 本书将避免过多地罗列具体的恒星类型和观测数据。相反,我们将专注于virial 定理的数学推导、其概念的深入阐释,以及如何将其应用于理解恒星内部普遍存在的物理规律。我们将探索virial 定理的各种形式,从最简单的引力束缚粒子气体,到适用于简并物质的更复杂形式。我们也会讨论virial 定理在考虑恒星磁场、旋转等因素时可能出现的修正。 通过对virial 定理的深入解析,读者将能够建立起一个强健的理论框架,用于理解恒星为何能够存在、如何维持其结构,以及是什么力量驱动着它们在漫长的宇宙岁月中经历各种 Transformations。本书的目标是为所有对恒星物理学感兴趣的读者,提供一种清晰、普适的视角来审视群星背后的基本力量平衡。

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读后感

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用户评价

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这本书的深度和广度都令人惊叹。 virial theorem,这个原本我以为只是经典力学中的一个“小技巧”,在作者的手中,竟然可以被如此精妙地应用于恒星天体物理学的研究中。我被作者那种对理论的深刻理解和对天体现象的敏锐洞察所折服。他不仅详细阐述了virial theorem的数学推导和物理含义,更重要的是,他展示了如何利用这个定理来解决天体物理学中的实际问题。书中对恒星结构平衡的分析,例如内压与引力之间的相互作用,是基于virial theorem的直接应用。我开始理解,恒星之所以能够稳定存在数十亿年,正是因为 virial theorem所描述的能量平衡机制在起作用。作者并没有满足于简单的解释,他深入到恒星演化的各个阶段,探讨了virial theorem在不同条件下的行为,例如在恒星形成早期,物质聚集时的能量释放,以及在恒星死亡后,极端致密天体的形成。这种理论的延展性和应用性,让我对virial theorem的认识有了质的飞跃。

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这本书给我带来的,是一种全新的视角去理解恒星的物理性质。 virial theorem,这个原本在其他物理分支中就已耳熟能详的概念,在这里被赋予了更加宏大和深刻的意义。我被作者的严谨和细致所打动,他不仅详细解释了virial theorem的数学推导,更重要的是,他展示了这个定理在恒星天体物理学中的广泛应用。书中关于恒星演化的章节,让我对恒星从诞生到死亡的整个过程有了更清晰的认识,而virial theorem正是理解这一过程的关键。我特别欣赏作者对于恒星质量与能量输出之间关系的阐述, virial theorem在此起到了核心作用,它解释了为何质量更大的恒星拥有更强的引力,但也因此能够维持更高的内部温度和更长的燃烧时间。阅读此书,我感觉自己仿佛在与一位经验丰富的物理学家进行着一场深刻的对话,他用精炼的语言和清晰的逻辑,为我揭示了宇宙中最深层的奥秘。

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这本书给我带来的最大震撼,在于它如何将一个看似基础的物理概念,拓展到了如此广阔而深刻的领域。virial theorem,这个在大学物理课上就已略有耳闻的定理,在这里被赋予了全新的生命和应用场景。作者用一种近乎探险家般的精神,带领我深入到恒星的内部,去揭示那些看不见的物理规律。我惊叹于作者能够如此娴熟地运用数学工具,将抽象的物理原理转化为对恒星结构、稳定性乃至演化的深刻理解。书中关于恒星质量和能量输出之间关系的讨论,是基于virial theorem的精彩应用。我开始理解,恒星的光芒并非凭空而来,而是其内部能量相互作用的结果,而virial theorem恰恰是揭示这种能量平衡的关键。作者并没有简单地罗列公式,而是通过大量的实例分析,例如不同质量恒星的演化路径,来论证virial theorem的普适性和强大解释力。阅读这本书,我感觉自己仿佛拥有了一双“透视眼”,能够穿透恒星厚厚的外层,看到其跳动的心脏,理解它为何会以这样的方式存在和燃烧。这种知识上的突破,让我对宇宙的认识上升到了一个新的高度。

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这本书给我的感觉,与其说是一本教科书,不如说是一次关于宇宙的哲学思考。 virial theorem,在这个过程中,扮演了一个连接宏观与微观,理论与实际的桥梁。我被作者的叙事方式深深吸引,他并非简单地堆砌公式,而是用一种充满智慧和诗意的语言,将复杂的物理概念娓娓道来。书中关于恒星生命周期的讨论,让我对宇宙的演化有了更深层次的理解,而virial theorem正是理解这一周期的核心工具。我尤其欣赏作者对于“引力与能量的博弈”这一主题的深入探讨, virial theorem在此扮演了至关重要的角色,它精确地描绘了这场宇宙中最古老、最壮丽的舞蹈。阅读过程,就像是在进行一场与宇宙的深度对话,作者用他的智慧,引导我去理解那些隐藏在星辰大海之下的深刻道理。这种知识的获得,不仅仅是智力的提升,更是一种精神的洗礼。

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这本书的独特之处在于,它将一个基础的物理定理,提升到了理解宇宙宏观规律的层面。 virial theorem,在作者的笔下,成为了揭示恒星内在奥秘的“万能钥匙”。我被作者的洞察力所折服,他能够从看似简单的物理原理出发,推导出如此深刻的天体物理学结论。书中关于恒星结构平衡的讨论,是基于virial theorem的直接应用。我开始理解,恒星之所以能够维持其巨大的尺度,并持续释放能量,正是因为virial theorem所描述的能量守恒定律在起作用。作者并没有止步于理论的阐述,他通过大量的案例分析,例如不同类型恒星的稳定性和演化预测,来论证virial theorem的强大解释力。阅读此书,我感觉自己仿佛站在一个全新的知识高地,俯瞰着恒星世界的壮丽图景,那些曾经模糊不清的物理原理,此刻都变得清晰而生动。

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读完这本书,我最大的感受就是,原来物理学可以如此富有诗意!作者在书中将virial theorem的应用,与恒星的诞生、发展乃至消亡的过程巧妙地结合起来,仿佛在讲述一个关于宇宙生命史的宏大叙事。我被作者的叙事方式深深吸引,他并非简单地罗列枯燥的公式和定理,而是用一种引人入胜的笔触,将复杂的物理概念变得生动而富有画面感。 virial theorem,在这个故事中,扮演了一个至关重要的角色,它就像是恒星生命轨迹的“记录仪”,精确地捕捉着恒星在不同阶段能量的转化和平衡。我特别欣赏书中关于“恒星的质量就是其命运的注脚”这一观点的阐述,而virial theorem正是解释这一观点的核心工具。作者通过对不同质量恒星模型的分析,展示了virial theorem如何能够预测恒星的稳定性,以及它们最终会走向怎样的结局。阅读过程,就像是聆听一位资深的天文学家在耳边低语,他用最精炼的语言,揭示了宇宙中最深邃的秘密。这种知识的获得,不仅仅是理解,更是一种心灵的震撼,让我对宇宙的敬畏之情油然而生。

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这本书的书写风格实在太独特了,充满了哲学思辨的味道,又带着一股浪漫主义的色彩。作者似乎并不满足于仅仅呈现冰冷的物理公式,他更愿意去描绘恒星在时间和空间中的存在状态,以及 virial theorem如何成为理解这一切的“钥匙”。我常常在阅读过程中停下来,思考作者所提出的每一个观点。他将virial theorem视为一种“宇宙的和谐定律”,认为它不仅描述了恒星内部的能量平衡,更暗示了宇宙万物存在的某种内在秩序。这种宏大的视角让我对天体物理学的研究充满了敬畏之情。书中关于恒星演化后期的描述,例如对中子星和黑洞形成的理论推测,更是将virial theorem的应用推向了极致。作者并没有回避这些极端天体的复杂性,而是通过virial theorem来寻找它们存在的理论依据。阅读过程就像是在进行一场对话,作者用严谨的逻辑和深刻的洞察力引导着我,让我得以窥探宇宙深处隐藏的智慧。我特别喜欢书中关于“力学性质如何决定天体命运”的讨论, virial theorem在此扮演了至关重要的角色,它解释了为何有些恒星会走向毁灭,而有些则能以另一种形式继续存在。这种对生命周期的深刻洞察,超越了单纯的物理学范畴,触及了存在本身的意义。

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作为一名对天体物理学充满好奇的爱好者,我一直对恒星的内在物理过程感到着迷。这本书的出现,无疑为我提供了一个极其宝贵的视角来深入理解这个问题。《The virial theorem in stellar astrophysics》——这个书名本身就充满了引人遐想的空间。 virial theorem,这个听起来有些专业晦涩的物理概念,在作者的笔下,却被赋予了非凡的魅力。我惊叹于作者如何能够将这样一个看似纯粹的理论工具,应用到如此宏大的天体尺度上,并且解释得如此透彻。书中对恒星结构、能量平衡以及演化的深入探讨,都离不开virial theorem的核心作用。我尤其被作者对于恒星形成初期,物质聚集过程中能量转化的分析所吸引。想象一下,无数的星尘在引力的作用下相互吸引、碰撞, virial theorem就像一位公正的裁判,精确地衡量着这场宇宙舞蹈中的能量得失。它揭示了恒星能够维持其巨大尺度并持续发光发热的根本原因,即引力势能和热能之间的微妙平衡。书中的插图和图表也起到了画龙点睛的作用,它们将复杂的物理过程形象化,让即便是初次接触virial theorem的读者也能迅速掌握其精髓。阅读这本书,我感觉自己仿佛站在一座理论的高峰之上,俯瞰着恒星世界的壮丽图景,那些曾经模糊不清的物理原理,此刻都变得清晰而生动。

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一本理论物理学著作,初读时,便被其深邃的理论框架深深吸引。作者以一种近乎艺术家的精湛技艺,将抽象的数学语言编织成了一幅描绘宇宙宏伟景象的画卷。 virial theorem,这个在经典力学和量子力学中早已赫赫有名的概念,在作者的手中,仿佛被赋予了全新的生命,延伸至恒星的广袤领域。我惊叹于作者能够如此巧妙地将宏观的恒星结构与微观的能量守恒定律紧密联系起来,仿佛揭示了隐藏在星辰大海深处的内在运行机制。书中对各种恒星模型的分析,从简单的单粒子系统到复杂的多体相互作用,都通过virial theorem得到了令人信服的解释。我尤其欣赏作者在阐述过程中所展现出的清晰逻辑和严谨推理,即使是对于复杂的数学推导,也能循序渐进地引导读者,让那些看似高不可攀的公式变得触手可及。阅读此书,不仅仅是在学习物理知识,更像是在进行一场思想的探险,每一次翻页都可能带来新的启示,每一次思考都可能引领我走向更深层次的理解。书中的案例分析,例如对白矮星稳定性的讨论,更是将抽象理论与实际天体现象完美结合,让我对恒星的演化过程有了更直观、更深刻的认识。这是一种知识的升华,也是一种思维的训练,它挑战着我原有的认知边界,鼓励我以更广阔的视角去审视宇宙的奥秘。

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我认为这本书最出色的地方在于,它成功地将一个抽象的数学定理,转化为理解宇宙宏观现象的强大工具。 virial theorem,在作者的笔下,不再是冰冷的公式,而是恒星生命律动的“脉搏”。我特别喜欢书中关于恒星能量产生机制的解释,作者通过virial theorem,清晰地阐述了引力势能如何转化为热能,并最终驱动恒星的燃烧。我被书中关于恒星稳定性的论证深深吸引,virial theorem在这里扮演了关键角色,它解释了为何恒星不会因为自身的引力而坍缩,也不会因为内部的辐射压力而爆炸。作者通过对不同恒星模型的分析,展示了virial theorem在判断恒星稳定性方面的精确性。阅读此书,我感觉自己仿佛踏上了一次理论探索的旅程,作者就像一位经验丰富的向导,带领我穿越抽象的数学迷宫,最终抵达对恒星世界深刻理解的彼岸。这种知识的获取,不仅仅是记忆,更是一种思维方式的重塑。

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