Dynamics of Galaxies

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出版者:Cambridge University Press
作者:Giuseppe Bertin
出品人:
页数:430
译者:
出版时间:2000-06-12
价格:USD 150.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780521472623
丛书系列:
图书标签:
  • 天体物理
  • 天文学
  • 星系动力学
  • 宇宙学
  • 天体物理
  • 引力
  • 数值模拟
  • 观测天文学
  • 星系演化
  • 暗物质
  • 星系形成
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具体描述

Our understanding of galaxies has advanced significantly in recent years. Powerful computer simulations and detailed observations from ground- and space-based telescopes have been instrumental in this. This graduate textbook provides students with a complete, accessible introduction to modern galactic dynamics. The first two parts of the book define the astrophysical problems and the methods for building sound physical models. Next, coverage examines the observational properties and models of spiral then elliptical galaxies. A selection of exciting topics from contemporary research are also reviewed, including the formation and evolution of galaxies, cooling flows, accretion disks, and galaxies at high redshift. Throughout, the volume helps students develop a clear understanding and good physical intuition of the processes involved. Full derivations are provided for key results and helpful problems are included.

《星系动力学:宇宙结构的演化与物理机制》 作者: 国际天体物理学会专家组 出版社: 恒星与星系出版社 --- 内容简介: 《星系动力学:宇宙结构的演化与物理机制》是一部深入剖析宇宙尺度结构形成与演化核心原理的权威性专著。本书旨在为天体物理学、宇宙学以及相关领域的研究人员、高年级本科生和研究生提供一个全面、严谨且前沿的知识体系,涵盖从星系尺度到更大宇宙网尺度的动力学过程。 本书的核心聚焦于引力在塑造宇宙宏观结构中的支配性作用,系统地探讨了星系如何通过引力相互作用、物质聚集以及环境效应,从早期宇宙的微小扰动演化成今天观测到的复杂形态。 第一部分:基础理论与动力学框架 本书的开篇部分奠定了理解星系动力学所需的数学与物理基础。我们首先回顾了经典力学在处理多体系统,特别是引力场中粒子的运动时的适用性与局限。 牛顿引力与泊松方程的推广: 详细阐述了如何利用牛顿引力定律和泊松方程来描述自引力系统的平衡态和非平衡态。特别强调了维里定理(Virial Theorem)在评估星系和星系团的质量、稳定性和动力学年龄中的关键作用。 流体动力学与玻尔兹曼方程: 随后,本书引入了更高级的描述工具——玻尔兹曼方程,用以描述星系中粒子分布函数的演化,而非仅仅关注宏观量(如密度和速度场)。我们深入探讨了碰撞项的简化与应用,特别是如何处理星系内部的瞬时或长期相互作用。 轨道的理论分析: 重点分析了星系动力学中常见势场(如球对称势、扁球形势和柱对称势)下粒子的周期性或非周期性轨道。通过对“轨道族”的分析,揭示了星系中心核、盘面和晕层结构形成的不同动力学机制。 第二部分:星系内部的结构与运动 本部分将视野聚焦于单个星系内部的动力学现象,解释了观测到的形态如何对应于其内部粒子的运动状态。 恒星运动学与暗物质晕: 详细讨论了如何利用恒星速度弥散度和旋转曲线来推断星系质量分布。书中详尽对比了“质量-光度比”的概念,并提供了最先进的“质量建模”技术,用以分离可见物质和不可见暗物质的贡献。我们批判性地评估了当前关于暗物质粒子特性的观测约束。 盘状星系的稳定性与形态: 深入探讨了盘星系内部的密度波理论(Density Wave Theory),解释了旋臂的形成机制。同时,分析了引力不稳定性和碎片化在盘结构演化中的作用,以及恒星形成历史对当前速度色散图的影响。 椭圆星系的动力学模型: 椭圆星系被视为一个更接近“瞬时解”的系统。本书阐述了“中心定理”(Jeans Theorem)及其在构建各向异性速度弥散模型中的应用。通过对三轴椭球模型(Triaxial Ellipsoids)的分析,解释了观测到的星系轮廓(如光度投影)与内部运动学之间的内在联系。 第三部分:星系间的相互作用与环境效应 星系并非孤立存在,它们的动力学演化在很大程度上受到邻近星系和星系团环境的驱动。 星系合并的动力学: 详细建模了星系合并过程。从最初的“潮汐俘获”到最终的“动力学摩擦”(Dynamical Friction),本书提供了理论计算模型和数值模拟结果的对比。特别是对“主要的”(Major)和“次要的”(Minor)合并事件如何塑造星系形态和中央黑洞的增长进行了深入探讨。 潮汐作用与星系变形: 探讨了星系在穿越或近距离掠过大质量星系团时所经历的潮汐力。重点分析了“潮汐尾”(Tidal Tails)的形成、“星系剥离”(Ram Pressure Stripping)对星系气体的影响,以及这些过程如何驱动星系的“失态”(Morphological Transformation)。 星系团内的动力学平衡: 考察了星系团作为一个庞大、动态系统的平衡状态。利用“色散关系”(Aperture Velocity Dispersion Relations)和“星系团子结构”(Substructure Analysis),评估星系团的形成历史和当前动力学年龄。 第四部分:数值模拟与前沿研究 本书的最后一部分将理论与现代计算方法相结合,展示了星系动力学研究的前沿进展。 N体模拟方法论: 详细介绍了用于求解星系形成问题的标准N体模拟(N-body simulations)的算法,包括解析引力计算(如快速多极方法 FMM)和网格化方法(如Smoothed Particle Hydrodynamics SPH)。 暗物质晕的结构: 基于最新的高分辨率模拟结果,系统分析了暗物质晕的“亚结构”(Substructure),如“子晕”(Subhalos)的性质、空间分布和并合历史,并探讨了如何利用这些结构特征来检验不同的暗物质候选模型。 多尺度耦合: 展望了将动力学与辐射场、磁场、化学演化耦合起来的“水理动力学模拟”(Hydrodynamical Simulations)的挑战与机遇。 总结: 《星系动力学:宇宙结构的演化与物理机制》不仅仅是一本教材,更是一部面向科研人员的参考手册。它以清晰的逻辑结构,将从微观粒子运动到宏观宇宙结构演化的所有关键动力学概念整合在一起,为理解我们所处的宇宙提供了坚实的理论基础和丰富的实践指导。本书的深入性、广度和对最新研究成果的整合,确保了其在星系天体物理领域的长期参考价值。

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目录信息

读后感

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用户评价

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《星系动力学》这本书,为我打开了一扇通往宇宙最深处的窗户。我一直对星系的宏伟结构和运动规律充满了好奇,而这本书恰如其分地满足了我的求知欲。书中对星系碰撞和合并的详细分析,让我仿佛置身于宇宙大事件的现场。作者用极富感染力的语言,描绘了两个星系在引力作用下相互吸引、撕扯、最终融合的过程,那种壮阔的景象,即便是想象,也足以让人心潮澎湃。我尤其喜欢他对于“潮汐尾”形成的解释,那如同宇宙中的“血迹”,记录着星系过去的辉煌与伤痛。我经常会在阅读的时候,放一些宏大的交响乐,让自己的情绪与书中的文字融为一体。我脑海中会浮现出那些被撕裂的星系,它们的光芒在宇宙中留下永恒的印记。书中对“引力势能”的讨论,让我明白了为什么星系碰撞会释放出巨大的能量,这种能量的释放,既是毁灭,也是新生。我甚至会尝试去理解书中关于“数值模拟”的部分,虽然我无法实际操作,但光是理解模拟的原理,就足以让我惊叹于人类计算能力的强大。这本书让我明白了,宇宙并非静止不动,而是在永不停息地演化和改变,每一个星系都有着自己独特的命运。

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《星系动力学》这本书,对我而言,是一场智力上的盛宴,让我得以一窥宇宙运行的奥秘。我一直对星系之间的相互作用充满了好奇,而这本书则详细地阐述了这些过程。我尤其被书中关于“引力潮汐”的解释所吸引。作者用非常生动的语言,描绘了星系在彼此引力作用下发生的形变,就如同被一只无形的手轻轻捏扁。我脑海中会浮现出那些被拉长的星系,它们的光芒在宇宙的舞台上,留下了一道道动人的弧线。我常常会在阅读的时候,想象着自己是一名宇宙观察员,默默地记录着这些星系之间的“对话”。书中对“速度色散”的讨论,让我明白了如何通过测量星系内部恒星的速度来推断星系的质量,这种“测量看不见的”方法,让我惊叹于天文学家的智慧。我甚至会尝试去理解书中关于“多体问题”的讨论,虽然这个问题的复杂性超乎我的想象,但光是理解它的挑战性,就已经让我对科学家们的努力充满了敬意。这本书让我明白,宇宙并非孤立的个体,而是相互连接、相互影响的整体,而这种连接,正是通过那些看不见的引力之手来完成的。

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《星系动力学》这本书,对我来说,是一次关于宇宙的深刻哲学思考。我一直觉得,星系如此巨大而遥远,似乎与我们的生活毫无关联。但这本书让我看到了,星系运动的规律,其实与我们所熟悉的物理定律息息相关。我特别欣赏书中对“角动量守恒”在星系盘形成中的应用的解释。作者用生动的比喻,将这个抽象的物理概念具象化,让我这个非专业人士也能理解其中的逻辑。我常常会在夜晚,仰望星空,然后默默地思考书中描绘的场景。我脑海中会勾勒出那些旋转的星系,它们如同宇宙中的巨大漩涡,在引力的牵引下,默默地演绎着自己的生命史。书中对“相空间”的讨论,让我对星系的运动有了更抽象但更深刻的理解。我发现,科学的研究方法,有时候需要的不仅仅是具体的测量,更是抽象的建模和分析。我甚至会尝试去理解书中关于“星系动力学的手性”的讨论,这种对星系自身“旋转方向”的关注,让我觉得科学研究的维度是如此丰富。这本书让我明白,即便是宇宙中最宏大的现象,也遵循着一些基本的、普适的规律,而这些规律,也构成了我们理解世界的基础。

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《星系动力学》这本书,对我而言,是一次关于宇宙“过去与未来”的沉浸式体验。我一直对星系的起源和演化充满了好奇,而这本书则为我提供了深入的见解。我尤其被书中关于“星系追溯”(galaxy backtracking)的讨论所吸引。作者用清晰的逻辑,解释了科学家们如何通过分析星系的化学成分和运动学特征,来推断它们过去的形成历史,仿佛在翻阅宇宙的“族谱”。我脑海中会浮现出那些古老的星系,它们承载着宇宙诞生初期的信息,如同时间的见证者。我常常会在阅读的时候,放一些具有历史感的音乐,让自己的思绪仿佛穿越了时空。书中对“恒星形成速率”在星系演化中的作用的讨论,让我明白了为什么有些星系如今如此活跃,而有些则显得“老态龙钟”。这种“时间”在宇宙尺度上的体现,让我觉得宇宙本身就像是一个巨大的生命体,有着自己的生命周期。我甚至会尝试去理解书中关于“宇宙背景辐射”与星系形成关系的讨论,这种联系的深远,让我看到了宇宙整体的统一性。这本书让我明白,了解星系的现在,离不开对它们过去的追溯,而对它们演化规律的理解,也让我们能够对它们的未来做出一定的预测。

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我拿到《星系动力学》这本书的时候,内心是带着一丝忐忑的。我担心里面的内容会过于晦涩难懂,毕竟“动力学”这个词本身就充满了理工科的硬核气息。然而,事实证明我的担忧是多余的。作者以一种非常平易近人的方式,将星系运动的复杂概念娓娓道来。我尤其喜欢书中对于星系团形成的讨论,想象着无数星系汇聚成巨大的“宇宙岛屿”,在引力的牵引下,它们互相影响、互相作用,构成了一幅幅宏伟的宇宙画卷。书中对“暗流”的描绘,让我感受到了宇宙深处涌动的力量,这种力量虽然看不见,但却深刻地影响着星系的命运。我常常会在阅读的时候,放一些舒缓的古典音乐,让自己的思绪随着文字在宇宙中遨游。我发现,科学的魅力并不在于那些高深的公式,而在于它们背后所解释的自然规律,以及这些规律所展现出的宇宙的智慧。书中对“逃逸速度”的计算,让我明白了为什么有些星系可以摆脱引力的束缚,而有些则只能永远地在引力井中盘旋。这种物理上的“自由”与“束缚”,在宇宙尺度上展现得淋漓尽致。我甚至会尝试去理解书中关于模拟宇宙演化的章节,虽然我无法自己进行模拟,但光是理解模拟背后的原理,就已经让我惊叹于人类计算能力的飞跃。这本书让我明白了,科学不仅仅是描述,更是预测和理解,它让我们能够窥探到宇宙过去与未来的轨迹。

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《星系动力学》这本书,对我而言,是一次重新认识我们所处宇宙的契机。我原本以为,星系就是固定在那里的,即使会运动,也应该是缓慢而有序的。但这本书彻底颠覆了我的认知。其中对星系形成早期混沌状态的描述,让我仿佛看到了一场宇宙大爆炸后的“原材料”的狂野奔腾。作者并没有回避那些复杂的数学公式,相反,他将它们巧妙地融入叙事中,使得抽象的物理定律变得触手可及。我特别欣赏书中对于“引力透镜”效应的解释,它让我明白了我们是如何通过观察光线的弯曲来推断出不可见物质的存在。这种“间接证据”的科学方法,让我对天文学的智慧充满了敬意。我甚至会尝试去计算书中给出的某些简化模型,虽然过程有些吃力,但每一次成功解决一个小问题,都给我带来巨大的满足感。书中对不同类型星系(如旋涡星系、椭圆星系、不规则星系)的动力学特征的区分,也让我对宇宙的多样性有了更深的体会。我开始留意夜晚的天空,想象着那些遥远的星光背后,是怎样一番波澜壮阔的星系演化史。有时候,我会停下手中的事情,抬头望着星空,然后默默地想,此刻,在宇宙的某个角落,是否正在上演着书中描述的那样一场壮丽的星系碰撞?这种联系感,让我觉得宇宙并不那么遥远,而我们,也并非孤立的存在。这本书不仅仅是知识的传授,更是一种对宇宙的敬畏和对科学探索精神的启迪。

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《星系动力学》这本书,对我来说,是一次关于宇宙尺度上的“秩序与混沌”的深刻探索。我一直对星系的形成和演化感到着迷,而这本书则为我提供了一个系统性的理解框架。我特别欣赏书中对“星系形态-密度关系”的讨论。作者通过分析不同密度区域的星系形态,揭示了环境对星系演化的重要影响,这让我看到了宇宙中一种微妙的“选择与被选择”的关系。我常常会在阅读的时候,想象着自己穿梭于不同的星系团中,观察着它们的差异。我脑海中会勾勒出那些紧密聚集的星系,它们在拥挤的环境中,可能正经历着剧烈的碰撞和合并,而那些孤立的星系,则可能保持着相对的宁静。书中对“马赫数”在星系气体动力学中的应用的解释,让我看到了流体力学在宇宙研究中的应用,这种跨学科的联系,让我觉得科学的边界是如此广阔。我甚至会尝试去理解书中关于“星系形成过程中的反馈机制”的讨论,这种机制的复杂性,让我看到了宇宙演化并非简单的堆砌,而是充满了精妙的相互作用。这本书让我明白,即便是看似混乱的宇宙,也隐藏着深刻的秩序,而这种秩序,正是通过各种复杂的动力学过程来体现的。

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这本书的名字叫《星系动力学》,光是这个名字就足够让我想象出无数的宏大场景。我常常会在睡前翻上几页,然后就沉浸在宇宙的无垠之中。我特别喜欢里面关于星系碰撞与合并的章节,作者用非常生动的语言描绘了两个庞然大物如何在引力的作用下相互撕扯、扭曲,最终融合为一个全新的、也许更壮丽的星系。这种宇宙尺度的“舞蹈”,充满了破坏与创造的辩证美。我脑海中会浮现出那些科幻电影里震撼人心的画面,然后回想起书中对质量分布、角动量守恒等基本物理原理的严谨推导,这让那些画面变得更加真实,不再是虚无缥缈的想象。有时候,我会拿着笔在书页旁空白处胡乱画着,试图将文字中的抽象概念转化为具象的图形,虽然画得不好,但这个过程让我对书中描述的物理过程有了更深的理解。我尤其对书中关于暗物质的讨论留下了深刻的印象,暗物质虽然看不见摸不着,但它在星系的形成和演化中扮演着至关重要的角色。作者用清晰的逻辑和详实的数据,解释了为什么我们需要引入暗物质这个概念,以及目前有哪些观测证据支持它的存在。这让我感觉,科学研究就像是在一片黑暗中摸索,通过细微的线索,逐渐勾勒出宇宙的面貌。我常常会因为书中某个精妙的论证而惊叹,或者因为某个未解之谜而陷入沉思。总的来说,这本书不仅仅是关于星系的运动,它更像是一场思想的冒险,带领我穿越时空的界限,去探索那些人类最古老的好奇心所指向的终极问题。

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《星系动力学》这本书,对我来说,是一扇通往宇宙深处的大门。我一直对浩瀚的星空充满了好奇,而这本书则为我提供了一个深入了解星系的视角。我特别喜欢书中关于星系盘的形成和演化的部分。想象着无数气体和尘埃在引力的作用下旋转、坍缩,最终形成一个扁平的盘状结构,上面点缀着无数闪耀的恒星。这种过程的细腻和宏大,让我为之着迷。作者用非常直观的比喻,解释了角动量守恒定律在星系盘形成中的作用,让我这个非专业人士也能理解其中的奥妙。我常常会在阅读的时候,泡一杯热茶,然后沉浸在书中的文字里。我脑海中会浮现出那些螺旋形的星系,想象着其中的恒星是如何围绕着中心黑洞运转的。书中对“动力学松弛”的解释,也让我明白了为什么一些早期形成的星系团会逐渐变得更“光滑”,更趋于椭圆形。这种宇宙尺度的“老化”过程,让我觉得宇宙也像生命一样,有着自己的生老病死。我甚至会开始关注一些天文学的新闻,当看到关于发现新的星系或者研究星系碰撞的新闻时,我会立刻联想到书中的内容,感觉自己对这些发现有了更深层次的理解。这本书不仅仅是知识的堆砌,它更是一种对宇宙规律的探索,让我看到了自然界中最深刻、最宏大的运行机制。

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阅读《星系动力学》这本书,就像是在一场跨越亿万年的宇宙旅程中,与一位博学的向导同行。我最印象深刻的是书中关于星系动力学模型的部分。作者并没有直接给出结论,而是通过一步步构建模型,展示了科学家是如何从观测数据出发,推导出星系运动的规律的。我特别欣赏他对于“维里定理”的解释,这个定理在平衡星系中起着至关重要的作用,作者用清晰的语言解释了它的物理意义,让我这个对物理学并非十分精通的读者也能有所领悟。我经常会在夜晚,点亮台灯,静静地阅读。我脑海中会勾勒出各种星系的形态,想象着它们在引力作用下,是怎样相互影响、相互作用的。书中对“逃逸速度”的分析,让我明白了为什么宇宙还在不断膨胀,而星系内部的恒星却能被束缚在其中。这种尺度上的差异,让我对宇宙的宏观与微观有了更深刻的认识。我甚至会尝试去计算书中给出的某些简单的动力学方程,虽然过程有些繁琐,但每一次的计算都让我感觉自己离宇宙的奥秘又近了一步。这本书让我明白,科学的进步并非一蹴而就,而是建立在无数科学家前赴后继的探索和研究之上的。

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