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出版者:北京教育

作者:高晓明

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2008-7

价格:13.80元

装帧:

isbn号码:9787530359235

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《探寻宇宙的奥秘：现代天体物理学导论》 内容概要： 本书旨在为对天体物理学充满好奇的读者提供一个全面而深入的入门指南。它不仅仅是一本知识的罗列，更是一场引导读者探索浩瀚宇宙奥秘的心灵旅程。我们聚焦于现代天体物理学的核心概念、前沿研究以及支撑我们理解宇宙的观测与理论工具。全书结构严谨，逻辑清晰，力求在保证科学准确性的同时，用生动形象的语言阐释那些宏大而深邃的宇宙现象。 第一部分：宇宙的基石——观测与基础理论 本部分从最基础的天文学观测工具讲起，为读者建立起现代天体物理学的“眼睛”和“语言”。 第一章：电磁波的宇宙语言 我们首先探讨电磁波在天体物理学中的核心地位。从可见光到射电波，再到高能的X射线和伽马射线，每一种波段都揭示了宇宙中不同物理过程的信息。本章详细介绍了不同望远镜的工作原理，包括地面光学望远镜、射电阵列，以及轨道上的哈勃、钱德拉和詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）。我们深入分析了黑体辐射定律在恒星温度测量中的应用，以及多普勒效应如何帮助我们测定星体的运动速度，奠定了宇宙膨胀研究的基础。 第二章：粒子物理与宇宙学基础 天体物理学与粒子物理学密不可分。本章将重点介绍宇宙中基本粒子——光子、电子、质子、中微子——的性质，以及它们在极端宇宙环境下的行为。我们详细解析了暗物质和暗能量的概念，解释了为什么现代物理学需要引入这两种“看不见”的实体来解释宇宙的运动和演化。同时，本章复习了狭义相对论和广义相对论的几个关键概念，尤其是引力场方程的几何意义，为后续理解黑洞和宇宙大尺度结构打下理论基础。 第二部分：恒星的生命史诗 恒星是宇宙中最活跃、最壮观的“工厂”。本部分将沿着恒星从诞生到消亡的完整生命周期进行细致的描绘。 第三章：星云的诞生与原恒星 恒星起源于巨大的分子云和星际尘埃。本章详细阐述了引力塌缩、角动量守恒在恒星形成过程中的作用。我们探讨了原恒星的演化路径，包括特雷斯-施瓦西线（T-Tauri）阶段的喷流和吸积盘现象。特别是，我们将引入“金斯不稳定性”的概念，解释了如何从一个均匀的云团中孵化出众多的恒星。 第四章：主序星的核聚变引擎 一旦核心温度达到临界点，恒星便进入最漫长的主序阶段。本章的核心是核聚变过程。我们详细对比了氢燃烧的质子-质子链反应（P-P链）和碳氮氧循环（CNO循环），并解释了恒星质量如何决定其能量产生效率和寿命。此外，恒星大气层的结构、光度和有效温度的测定方法，以及赫罗图（Hertzsprung-Russell Diagram）如何成为恒星演化时间线的关键工具，都将得到详尽的阐述。 第五章：巨星的谢幕与元素工厂 当主序燃料耗尽，恒星进入壮丽的晚期演化阶段。对于低质量恒星，本章将分析红巨星的形成、氦闪现象，以及最终抛射形成行星状星云和白矮星的过程。对于大质量恒星，我们重点研究了碳聚变、氖聚变，直至硅聚变的层级结构，理解这些过程如何将宇宙中的重元素（如铁）锻造出来，为后续生命所需元素的起源提供物理背景。 第三部分：宇宙的极端形态与最终归宿 本部分将聚焦于宇宙中最引人入胜、物理条件最极端的对象，以及我们对宇宙整体命运的理解。 第六章：黑洞的引力陷阱 黑洞是广义相对论最伟大的预言之一。本章将从史瓦西半径的概念入手，逐步构建出黑洞的物理图像。我们讨论了事件视界、奇点，以及史瓦西、克尔（旋转）黑洞的特性。本章的重点内容包括黑洞周围的吸积盘结构、相对论性喷流的产生机制，以及近年来引力波探测（LIGO/Virgo）如何首次证实了双黑洞并合这一极端事件。 第七章：中子星与脉冲星 中子星是宇宙中密度最大的稳定天体。本章讲解了超新星爆发（Ia型和II型）后残骸的形成过程，强调了电子简并压和中子简并压的平衡。我们深入剖析了脉冲星的物理机制——高度磁化的快速旋转体所发出的周期性射电脉冲。对脉冲星计时阵列（PTA）用于探测低频引力波的最新进展也将进行介绍。 第八章：星系、星系团与宇宙大尺度结构 从单个恒星到星系的演化，是天体物理学规模的巨大飞跃。本章探讨了不同类型的星系（螺旋星系、椭圆星系、不规则星系）的形成模型，重点分析了星系合并在塑造当前宇宙结构中的作用。同时，我们将引入星系团、超星系团的概念，并利用“重子声学振荡”（BAO）等工具，构建出我们所处的宇宙网状结构模型。 第九章：现代宇宙学：从大爆炸到未来 本章将视角提升到整个宇宙的尺度。我们详细阐述了标准宇宙学模型——Lambda-CDM模型的关键支柱：宇宙微波背景辐射（CMB）的起源与性质，以及它所包含的早期宇宙信息。我们将深入探讨暴胀理论如何解决了平坦性问题和视界问题。最后，本章将总结暗能量对宇宙加速膨胀的驱动作用，并讨论当前关于宇宙未来命运的几种主要预测（热寂、大撕裂等）。 结语：未竟的探索 本书的结尾将展望天体物理学和宇宙学的前沿挑战：对暗物质粒子性质的直接探测、寻找系外生命宜居带的最新发现、以及下一代引力波和高能天文台的规划。我们希望读者在读完本书后，能带着对知识的敬畏和对未知的好奇心，继续关注人类探索宇宙的伟大事业。 本书特色： 概念可视化： 辅以大量精确绘制的物理模型图示，帮助读者直观理解抽象的物理过程。 案例驱动： 结合了诸如“蟹状星云”、“M87黑洞阴影”等经典和最新观测案例进行深入分析。 理论与观测并重： 平衡了理论物理模型的推导与实际天文观测数据的分析，确保知识体系的完整性。 适于自学： 结构层层递进，即便是具备高中基础物理知识的读者，也能逐步掌握复杂概念。

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