天文学与生活(原书第7版)

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出版者:电子工业出版社
作者:Eric Chaisson
出品人:
页数:484
译者:孙艳春
出版时间:2019-1-1
价格:158.00元
装帧:平装
isbn号码:9787121352751
丛书系列:
图书标签:
  • 天文学
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具体描述

天文学是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。本书通过对科学过程、宇宙大小和年龄,以及星系的演化,介绍了天文学的基本知识。内容包括天体和天球及其坐标、时间与历法、星空区划和四季星空、天文观测工具和手段、天体物理性质及其测定、太阳系、地月系、地球及其运动、恒星、星系、宇宙等。全书通过紧密联系星空与地球的关系,说明了天文学对人类生活的影响,以及人类的未来。

宇宙的脉动:一部关于天体物理学与宇宙演化的深度探索 导言:超越地平线的视野 人类对星空的凝视,是文明肇始以来最古老、最持久的冲动之一。从早期的占星术到伽利略的望远镜,再到如今探测引力波和绘制暗物质分布的超级仪器,天文学已从一门观测性的学科,演变为一门结合了理论物理学、粒子物理学和复杂计算的尖端科学——天体物理学。 本书并非一本入门级的科普读物,它是一次对现代天体物理学核心概念的系统性梳理与深入剖析,旨在引导读者穿越浩瀚的宇宙尺度,理解驱动恒星生灭、星系形成乃至宇宙整体演化的基本物理定律。我们关注的焦点是那些支配着从原子核到宇宙结构的宏大力量,以及我们如何通过观测来验证这些理论模型。 第一部分:恒星的诞生、生命与终结——核聚变的熔炉 恒星,是宇宙中最引人注目的能量源和物质工厂。它们的存在定义了星系的形态,并最终决定了行星系统的化学成分。 第一章:恒星的形成与前主序阶段 恒星的生命始于分子云的引力坍缩。本章详述了云核的不稳定机制,例如湍流和磁场如何共同作用于初始密度波动的放大。我们将深入探讨Jeans不稳定判据的物理意义,以及气体云在坍缩过程中如何通过辐射冷却来维持动力学平衡。重点分析了原恒星阶段的演化轨迹,包括赫罗图(Hertzsprung-Russell Diagram, H-R图)上的初始收缩阶段,以及金-泰勒(Hayashi)轨迹的物理基础。此外,对T塔星(T Tauri stars)的喷流和吸积盘现象的讨论,将揭示年轻恒星如何调控其周围环境的物质分布。 第二章:主序星的稳定与能源机制 恒星在主序阶段的稳定,是引力与内部辐射压之间完美平衡的结果。我们详细考察了支撑这种平衡的能源机制:质子-质子链反应(p-p chain)和碳氮氧循环(CNO cycle)。通过对比不同质量恒星对这两种反应的依赖性,我们将解释为什么太阳采用p-p链,而大质量恒星则主要依赖CNO循环,这直接关联到恒星的寿命和内部对流区的结构。本章还涉及恒星结构方程——流体静力平衡、质量连续性、能量传输(辐射与对流)和温度梯度——的数学推导与求解,构建起描述恒星内部结构的关键框架。 第三章:晚期演化与致密天体 当核心的氢燃料耗尽,恒星的命运便取决于其初始质量。对于低质量恒星,我们将追溯其演化至红巨星分支(RGB)和渐近巨星分支(AGB)的物理过程,包括氦闪现象的量子力学基础。对于大质量恒星,重点将放在核合成的壳层结构,从碳燃烧到硅燃烧的快速演化链,以及最终导致II型超新星爆发的铁核坍缩机制。此外,本章将深入探讨超新星遗迹的动力学,以及中子星和黑洞的形成。对于中子星,我们将应用托尔曼-奥本海默-沃尔科夫(TOV)方程,讨论其内部的夸克-胶子等离子体状态和磁星的极端物理特性。 第二部分:星系、结构与宇宙学——宏观尺度的物理 恒星聚集形成了星系,星系又构成了宇宙的宏大结构网。理解这些结构需要我们运用统计力学、广义相对论和宇宙学模型。 第四章:星系动力学与结构形成 星系并非随机的集合体,它们拥有复杂的动力学结构。本章从里孙(Jeans)质量和动力学弛豫时间(Relaxation Time)的概念出发,解释了星系如何通过引力相互作用达到准平衡状态。我们将分析球状星团和椭圆星系中的维里定理(Virial Theorem)应用,并探讨星系碰撞与并合对星系形态(如星系形态分类,哈勃序列)的长期影响。对暗物质晕(Dark Matter Halo)的模拟,特别是N体模拟(N-body Simulation)在解释星系旋转曲线中的核心作用,将是本章的重点。 第五章:活跃星系核(AGN)与高能天体物理 活动星系核代表了宇宙中最剧烈的能量释放过程。本章构建了中心超大质量黑洞(SMBH)驱动的吸积盘模型,详细阐述了沙茨曼(Shakura-Sunyaev)薄盘模型的辐射机制,以及如何利用观测到的X射线和伽马射线暴来推断黑洞的质量与自旋。我们还将区分塞弗特定律(Seyfert galaxies)、类星体(Quasars)和射电星系(Radio Galaxies)的物理差异,重点分析由相对论性喷流产生的同步辐射(Synchrotron Radiation)和逆康普顿散射(Inverse Compton Scattering)。 第六章:宇宙学基础与早期宇宙 宇宙学是对整个时空及其演化的研究。本章从弗里德曼方程(Friedmann Equations)的推导开始,将广义相对论应用于均匀、各向同性的宇宙模型中。我们将系统分析标准ΛCDM模型的组成:普通物质、冷暗物质(CDM)和暗能量(Λ)。对宇宙微波背景辐射(CMB)的观测,尤其是其温度涨落的功率谱分析,将作为模型参数(如物质密度、曲率)的约束工具。随后,我们将深入探讨暴胀理论(Inflation Theory),解释它如何解决了视界问题、平坦性问题以及磁单极子问题,并讨论暴胀产生的原初引力波的理论信号。 第七章:现代探测技术与前沿领域 天体物理的进步依赖于观测技术的飞跃。本章介绍了支撑现代天文学的两大支柱:电磁波谱的全面覆盖和引力波的探测。 我们将探讨引力波天文学的兴起,分析LIGO/Virgo对双黑洞和双中子星并合事件的探测,以及这些事件如何提供对强引力场物理和中子星方程的状态的独立检验。在电磁波方面,我们将讨论干涉测量技术在提高角分辨率上的应用,以及大型巡天项目(如SKA和Vera Rubin天文台)在暗物质分布和瞬变源搜索中的角色。最后,本章将展望系外行星大气光谱学的前沿研究,讨论如何通过传输光谱和直接成像技术来寻找生物标记(Biosignatures)。 结论:未竟的探索 本书的旅程至此结束,但宇宙的奥秘远未揭晓。从标准模型在奇点处的失效,到暗能量驱动的加速膨胀,天体物理学依然面临着根本性的理论挑战。我们所建立的每一个模型,都只是对这个宏大系统的渐进逼近。希望本书能为读者提供坚实的物理基础,以便他们能够跟上未来几十年内不可避免的、革命性的科学发现的步伐。

作者简介

作者:(美) Eric Chaisson(艾瑞克.简森),Steve McMillan(史蒂夫.麦克米兰) 译者:孙艳春

Eric Chaisson: 哈佛大学天体物理学博士,曾任太空望远镜科学研究所高级科技人员,约翰?霍普金斯大学和塔夫茨大学教授。现任教于哈佛大学,并在哈佛大学史密斯天体物理中心从事研究工作。出版关于天文学的书籍12本,两次获美国文学奖,两次获美国物理研究奖,一次获哈佛大学Smith-Weld奖。发表论文200余篇,其中一些原创性论文为其赢得了哈佛大学天体物理B. J. Bok奖。

孙艳春: 北京师范大学副教授, 长期从事天文学教学与研究工作, 发表论文多篇, 出版专著1部, 译著多部, 曾多次获教学奖, 研究项目10多项.

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一名对浩瀚星空充满好奇的普通上班族,我一直想找一本能让我既了解天文学基本概念,又能体会它如何与我们日常生活息息相关的书籍。《天文学与生活》(原书第7版)这个书名深深吸引了我,让我觉得它并非一本枯燥晦涩的学术专著,而是能够点亮我内心对宇宙探索的火种。翻开第一页,就被作者那流畅而富有诗意的语言所折服,仿佛置身于一个宁静的夜晚,仰望着璀璨的星河。书籍的开篇并没有直接抛出复杂的物理公式或天文现象,而是从人类自古以来对星空的仰望和思考开始,讲述了星座的起源、神话的流传,以及这些古老的知识如何影响了人类的文化、艺术和哲学。我惊叹于作者的叙述能力,他能够将那些看似遥远的天体,与我们身边最熟悉的事物联系起来,例如季节的更替、潮汐的涨落,甚至是我们日常生活中的时间观念,都与地球在宇宙中的位置以及天体的运动息息相关。读到这里,我开始意识到,天文学并非仅仅是关于遥远星球的科学,更是关于我们自身存在和我们所处世界的科学。作者的笔触细腻,对于一些历史事件的阐述也引人入胜,比如早期天文学家们如何克服技术限制,通过观察和计算来揭示宇宙的奥秘。这本书的引入部分,就已经成功地激起了我深入探索的欲望,让我迫不及待地想知道,接下来会展现怎样的宇宙画卷。

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宇宙的广袤和其中的奥秘,是《天文学与生活》(原书第7版)最为引人入胜的部分之一。当作者将目光投向太阳系之外,开始讲述恒星的诞生、演化和死亡时,我感到一种前所未有的震撼。从脉冲星的快速旋转到黑洞的引力陷阱,书中对各种极端天体的描述,都充满了科学的严谨和想象的张力。作者并没有简单地罗列数据,而是通过引人入胜的故事,讲述了科学家们如何通过望远镜观测、谱线分析等手段,一步步揭示这些宇宙奇观的奥秘。我被书中关于超新星爆发的章节所深深吸引,那是一场宇宙中最壮丽的烟火,也是生命元素诞生的摇篮,将我们与遥远的恒星联系在了一起。作者还用生动的语言解释了宇宙的膨胀、暗物质和暗能量等前沿概念,尽管这些概念听起来非常抽象,但在作者的引导下,我逐渐感受到它们在构建整个宇宙结构中的重要作用。他巧妙地将这些宏大的宇宙尺度与我们日常生活中的一些现象联系起来,例如光速的限制如何影响我们对遥远宇宙的认知,或者恒星的光芒如何穿越漫长的时空来到我们的眼睛。这本书让我开始思考,我们所处的宇宙究竟是怎样一个存在,我们又在其中扮演着怎样的角色。

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《天文学与生活》(原书第7版)在提供丰富的天文学知识的同时,也巧妙地引导我思考人类在宇宙中的位置和未来。当作者探讨地外生命的可能性,以及人类是否会在宇宙中孤独存在时,我感到一种既渺小又壮阔的情感。书中关于系外行星的发现,以及探测器在火星等星球上寻找生命痕迹的努力,都充满了希望和未知。作者并没有给出确定的答案,而是鼓励读者进行自己的思考和探索。他还将这些关于宇宙生命的讨论与我们地球上的生命现象联系起来,例如,生命出现的极端条件,以及我们在保护地球生物多样性方面所承担的责任。更让我印象深刻的是,书中还提及了人类未来星际移民的设想,以及为了实现这一目标所需要克服的巨大技术和伦理挑战。这些讨论让我开始重新审视人类文明的意义,以及我们在漫长宇宙演化中的角色。这本书不仅仅是一本科普读物,更是一次关于生命、宇宙和未来的深刻对话,它激发了我对人类命运的思考,也让我对未来充满了无限的憧憬。

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天文学与我们日常生活之间的联系,是《天文学与生活》(原书第7版)最打动我的地方。在阅读了关于宇宙的宏大叙事之后,作者将视角重新拉回到我们身边,详细阐述了天文学如何渗透到我们生活的方方面面。从精确的时间测量,到导航系统的原理,再到农业生产的节气安排,甚至是我们日常的作息规律,都与天体的运动息息相关。我尤其喜欢书中关于GPS系统如何依赖于精确的天文和物理学知识来工作的介绍,它让我意识到,我们习以为常的便利,背后蕴含着如此深厚的科学理论。作者还讲述了天文学的发现如何启发了人类的科学技术进步,例如望远镜的发明如何推动了光学和精密制造的发展,或者对行星轨道的研究如何促进了数学和物理学的革新。他还探讨了天文学的科普教育对于培养公众科学素养的重要性,以及天文学研究如何激发人们的探索精神和创新思维。这本书让我更加深刻地体会到,天文学并非遥不可及的学科,而是与我们的生活紧密相连,是推动人类文明发展的重要动力。

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总而言之,《天文学与生活》(原书第7版)是一本集科学性、趣味性和启发性于一体的优秀著作。它以其流畅的语言、精美的插图和严谨的论证,将浩瀚的宇宙呈现在读者面前,并巧妙地将其与我们的日常生活紧密联系起来。我从书中不仅学到了关于天体、星系、宇宙起源的知识,更重要的是,它让我对我们所处的这个世界有了更深层次的理解和认识。作者的叙述风格多样,时而如诗人般浪漫,时而如科学家般严谨,时而又如哲学家般深邃,每一段文字都充满了智慧的光芒。它成功地消除了天文学在我心中的神秘感,让我觉得这是一个触手可及、充满魅力的领域。这本书不仅满足了我对宇宙的好奇心,更激发了我对科学探索的热情,让我意识到,作为地球的一员,我们有责任去了解和保护我们赖以生存的家园,并继续在宇宙中探索未知的边界。我强烈推荐这本书给所有对星空怀有好奇心的人,相信它一定会带给你意想不到的收获和启迪。

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科学的探索精神,以及人类在追求知识过程中所展现出的勇气和毅力,是《天文学与生活》(原书第7版)给我带来的又一宝贵启示。作者在讲述天文学发展历程中,着重描绘了那些伟大的天文学家们,如哥白尼、伽利略、开普勒、牛顿等,以及他们为了揭示宇宙真理所付出的不懈努力和牺牲。我被书中关于伽利略坚持日心说的故事所深深感动,他在那个时代所面临的压力和挑战,以及他最终以顽强的精神捍卫科学真理的事迹,都让我由衷的钦佩。作者还通过对不同时代天文观测技术的演变,展示了人类科技的进步是如何一步步拓展我们认知的边界。从最初的肉眼观测,到望远镜的发明,再到太空望远镜的升空,每一次技术的飞跃都带来了对宇宙更深层次的理解。他还将这些科学家的故事与我们日常生活中遇到的困难和挑战联系起来,鼓励我们要勇于质疑,善于思考,不断追求真理。这本书让我不仅学到了天文学的知识,更重要的是,它点燃了我内心对探索未知世界的激情,让我看到了科学的魅力和力量。

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随着阅读的深入,我对地球这个我们赖以生存的星球有了更深层次的认识。《天文学与生活》(原书第7版)并没有停留在对星空的浪漫描绘,而是进一步将视角拉回到我们自己的家园,探讨了地球在太阳系中的独特地位以及它是如何演化的。作者用通俗易懂的语言,解释了地球形成初期的熔岩海洋、大碰撞形成月球的假说,以及生命出现的可能条件。我尤其被书中关于地球磁场作用的描述所吸引,它犹如一个无形的盾牌,保护着我们免受来自太阳风的致命伤害,让生命得以繁衍。书中还详细介绍了地球的自转和公转,以及这些运动如何带来了昼夜交替、四季变化,这些看似平常的现象,在作者的笔下变得充满科学的魅力。他还将这些天文学原理与我们日常生活的方方面面联系起来,比如为什么我们需要计时器,为什么我们要根据季节调整生活作息,甚至是我们为什么能在不同的时区进行交流。作者还巧妙地穿插了一些关于地球环境变化和保护的讨论,虽然不是主要内容,但却引人深思,让我们认识到作为地球公民的责任。读完关于地球的部分,我感觉自己对脚下的这片土地有了全新的认识,它不再仅仅是坚实的地面,而是宇宙中一个充满活力的、独一无二的存在。

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太阳系,这个我们所属的星际大家庭,在《天文学与生活》(原书第7版)的描绘下,展现出了令人着迷的图景。作者以其生动的笔触,逐一介绍了太阳系内的各大行星,从炙热的内行星到冰冷的巨行星,再到那些充满神秘色彩的矮行星和星际尘埃。我特别喜欢作者对火星的介绍,它不仅仅是一颗红色的星球,更是科学家们孜孜不倦探索生命迹象的宝地。书中关于水星凌日、金星的硫酸云层、木星的大红斑以及土星环的形成,都配有精美的插图和清晰的解释,让我仿佛身临其境,看到了这些遥远世界奇特的地貌和大气现象。作者并没有回避一些艰深的科学概念,但却能用恰当的比喻和类比,将它们变得易于理解。例如,在解释行星形成过程中吸积盘的概念时,他将之比喻为宇宙中的“宇宙甜甜圈”,形象生动。更重要的是,作者还将这些行星的特性与我们地球上的自然现象进行对比,例如不同行星的重力差异如何影响我们在上面行走的体验,或者不同行星的大气成分如何决定了它们的天气状况。这些联系让我更加清晰地认识到,太阳系是一个相互关联的整体,每一个天体都在宇宙中扮演着独特的角色。

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宇宙学,作为天文学中最宏大和最令人着迷的分支之一,《天文学与生活》(原书第7版)在这方面也给予了精彩的阐释。作者以其渊博的知识和清晰的逻辑,引导读者一步步走进宇宙的起源和演化。从大爆炸理论的奠基,到宇宙微波背景辐射的发现,再到宇宙膨胀的证据,书中对这些核心概念的解释,都力求做到深入浅出。我特别喜欢书中关于宇宙年龄测量的章节,它将复杂的物理原理与天文观测相结合,展现了人类探索宇宙起源的智慧。作者还深入探讨了暗物质和暗能量的神秘面纱,虽然它们至今仍是未解之谜,但书中对这些概念的介绍,让我感受到了科学研究的边界和挑战。他还将这些宏观的宇宙学理论与我们日常生活中的一些现象联系起来,例如,宇宙的膨胀是否意味着我们未来的家园会变得越来越空旷,或者我们对宇宙的理解如何影响着我们对自身存在的思考。这本书让我开始思考,我们所处的宇宙究竟是怎样开始的,又将走向何方。它不仅满足了我对宇宙奥秘的好奇,更引发了我对生命意义和人类在宇宙中地位的哲学思考。

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星系的奥秘,是《天文学与生活》(原书第7版)另一项精彩的探索。《天文学与生活》(原书第7版)在介绍完太阳系内的天体后,将视角转向了更宏观的宇宙尺度,详细介绍了我们所在的银河系以及其他各种各样的星系。作者用丰富的想象力和科学的严谨,描绘了星系的形态,从螺旋星系优雅的旋臂到椭圆星系饱满的球状,再到不规则星系独特的结构。我特别喜欢书中关于星系碰撞和合并的章节,它将宇宙的演化描绘成一幅波澜壮阔的画卷,展现了宇宙的动态和变化。作者并没有满足于简单的描述,而是深入浅出地解释了星系中的恒星形成区域、黑洞中心的活动以及星系团的引力作用。他还将这些宏大的宇宙结构与我们对宇宙的理解以及人类的探索联系起来,例如,我们是如何测量遥远星系的距离,或者我们是如何通过观测星系的光来推断它们的年龄和成分。书中还提及了“宇宙网”的概念,描绘了星系在宇宙中的分布规律,让我对宇宙的整体结构有了更清晰的认识。读到这里,我感觉自己仿佛置身于一个巨大的宇宙画廊,欣赏着各种形态各异、充满生命力的星系,对宇宙的浩瀚和复杂有了更深的敬畏。

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这真的是教材,不是科普书。不过就定量研究而言,恒星比行星要简单太多了(所以行星的宏观研究只能停留在定性了吗,嘿嘿)。主序星那一部分看的比较细,解决了若干疑惑。

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非常不错的科普书,可以和隔壁的《地理学与生活》相媲美。

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强推,天文学科普进阶必看书籍。说是教材也不为过,毕竟天文学这门学科如果不结合一些理化知识根本讲不明白。不像以往看过的一些天文科普入门书籍只知道堆概念,这本书自成体系,涉及的所有知识点原理都讲得非常透(至少我可以理解),另外插图给得非常好,对理解也起了相当大的作用,堪称图文并茂

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这真的是教材,不是科普书。不过就定量研究而言,恒星比行星要简单太多了(所以行星的宏观研究只能停留在定性了吗,嘿嘿)。主序星那一部分看的比较细,解决了若干疑惑。

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确实是一本教材,讲解的非常细致,天文学的每一个参数,包括质量,距离,光度,体积等的计算过程都有详细介绍,比一般的科普书深入一些,适合有一定物理和天文学基础的读者进一步提升天文知识水平,翻译的也很通顺。

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