流體力學 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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頁數:119

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出版時間:2008-1

價格:12.00元

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isbn號碼:9787504442260

叢書系列:

圖書標籤:

• 流體力學
• 物理學
• 工程學
• 流體動力學
• 流體靜力學
• 計算流體力學
• 機械工程
• 水力學
• 傳熱學
• 工程數學

探尋宇宙的脈動：一部關於天體物理學的宏偉敘事 本書並非聚焦於流體的微觀運動或工程應用，而是將視野投嚮浩瀚無垠的宇宙深處，深入探討支配恒星、星係乃至整個宇宙演化的基本物理原理。這是一部旨在引導讀者穿越時空隧道，直抵宇宙起源與終結邊緣的天體物理學導論，它將物理學的嚴謹性與天文學的浪漫主義完美結閤。 第一部分：宇宙的基石——基本物理框架 在深入研究特定的天體現象之前，我們必須建立起理解宇宙運行的堅實理論基礎。本部分將係統迴顧並應用那些在星際和星係尺度上起決定性作用的物理學分支。 1. 廣義相對論的幾何視角： 我們首先要理解引力在宇宙學中的角色。本書不會探討牛頓式的萬有引力定律，而是直接切入愛因斯坦的廣義相對論。重點將放在黎曼幾何對時空彎麯的描述上。我們將詳細分析愛因斯坦場方程在球對稱、靜態場（如恒星和黑洞）以及弗裏德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾剋（FLRW）度規（用於描述均勻膨脹的宇宙）下的簡化形式。讀者將學習如何從時空麯率的角度理解引力的本質，以及如何計算光綫在強引力場下的偏摺，這是驗證相對論的關鍵觀測證據。 2. 高能輻射與粒子物理的交匯： 天體物理觀測的絕大多數信息是通過電磁輻射傳遞的。我們將係統梳理電磁波譜，從射電波到伽馬射綫，並深入探討特定輻射機製。重點在於同步輻射（電子在磁場中加速産生）、逆康普頓散射（低能光子被高能電子加熱）以及黑體輻射（描述恒星錶麵溫度的工具）。此外，宇宙射綫（高能帶電粒子）的加速機製，特彆是涉及休剋波的費米加速過程，將作為連接粒子物理與星際介質的重要環節被詳細闡述。 3. 磁流體力學的宏觀效應： 盡管我們不討論具體的流體方程，但磁場在宇宙結構中的主導地位要求我們必須引入磁流體力學（MHD）的基本概念。我們將關注磁場凍結條件和阿爾芬波（磁場中的集體振蕩）。在星際介質（ISM）和星係際介質（IGM）中，磁場不僅影響物質的輸運和角動量損失，也是驅動恒星形成和噴流活動的關鍵力量。本章將側重於這些宏觀、平均化的磁場效應，而非湍流或粘性耗散。 第二部分：恒星的誕生、演化與死亡 本部分聚焦於宇宙中最基本、也是最活躍的結構——恒星。我們將追溯一顆恒星從星際雲到最終殘骸的完整生命周期。 4. 星雲與原恒星的引力坍縮： 恒星的生命始於分子雲的引力不穩定性。我們將分析珍斯不穩定性判據，確定何種尺度的雲團能夠開始坍縮。隨後，重點討論原恒星階段，即引力勢能轉化為熱能的過程。我們將使用平均場近似來計算核心溫度和密度的上升，並解釋特拉普星（T Tauri）星在吸積盤和雙極噴流驅動下的特徵。 5. 恒星內部的能量平衡： 一旦核心溫度達到點燃核聚變的門檻，恒星便進入主序階段。本書將詳細分析能量産生機製，主要集中於質子-質子鏈反應（P-P鏈）和碳氮氧循環（CNO循環）的反應率與溫度依賴性。隨後，我們將探討能量如何在核心嚮外輸運：通過輻射壓（光子隨機遊走）和對流（等溫物質團塊的運動）。對流-輻射邊界的確定對於構建準確的恒星結構模型至關重要。 6. 巨星階段與元素閤成： 當核心氫耗盡，恒星結構發生劇變。我們將研究紅巨星分支的演化，特彆是氦核的氦閃現象。在恒星的晚期，通過熱核燃點過程，元素不斷被“鍛造”齣來，包括碳、氧、氖直至鐵的生成。本書將詳盡描述熱不穩定性導緻的質量拋射，以及漸近巨星分支（AGB）階段的脈動和富重元素外層的散失。 7. 恒星的終極命運：白矮星、中子星與黑洞： 恒星的殘骸取決於其初始質量。對於低質量恒星，我們將探討簡並壓力如何抵抗引力，形成白矮星，並分析錢德拉塞卡極限的物理意義。對於大質量恒星，我們將分析鐵核不穩定性如何觸發災難性的II型超新星爆發。最後，我們將深入探討中子星的內部結構（依賴於狀態方程的極限）和黑洞的視界——這一理論上最極端的引力場區域。 第三部分：星係、宇宙學與前沿課題 超越單個恒星的範疇，本部分將把視角擴展到星係團的尺度，並探討支配整個時空演化的宇宙學模型。 8. 星係的形成與動力學： 我們將從暗物質暈的假說齣發，探討星係如何在其周圍的彌散物質中形成。書中將應用維裏定理來估算星係團的質量，並解釋鏇轉麯綫如何揭示暗物質的存在。星係的形態（鏇渦、橢圓）將被解釋為它們形成曆史和相互作用的結果，重點關注星係並閤和潮汐瓦解過程。 9. 活動星係核（AGN）與極端能量輸齣： 許多星係中心存在著極其明亮的活動核心。我們將詳細剖析標準AGN模型：一個由超大質量黑洞（SMBH）吸積物質形成的高溫吸積盤，以及由磁場驅動産生的相對論性噴流。我們將分類討論類星體、射電星係和耀變體，並將它們的能譜與我們之前討論的輻射機製聯係起來。 10. 宇宙學的標準模型：ΛCDM： 本章將闡述當前描述宇宙整體結構和演化的ΛCDM模型。我們將從宇宙微波背景輻射（CMB）的觀測證據齣發，討論暴脹理論對平坦性和均勻性的解釋。重點分析暗能量（Λ）對宇宙加速膨脹的貢獻，以及冷暗物質（CDM）如何提供結構形成的“種子”。讀者將學習如何通過哈勃常數和重子聲學振蕩（BAO）來量化宇宙的組成成分和膨脹曆史。 11. 宇宙的未來與未解之謎： 最後，我們將探討基於當前ΛCDM模型的幾種可能的宇宙終極命運，如“大撕裂”或“熱寂”。同時，本書也將誠實地列齣當前天體物理學麵臨的核心挑戰，例如暗物質的粒子性質、暗能量的本質，以及如何將量子力學與廣義相對論統一起來的探索——即量子引力的幽靈。 本書的宗旨是提供一個全麵、深入且與時俱進的知識框架，使讀者能夠理解我們所處的宇宙是如何運作的，而不是關注其內部流體的具體運動規律。每一章節都建立在前一章節的物理基礎之上，確保讀者能夠構建起一個連貫、宏大的宇宙圖景。

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