观测天体物理学/Observational astrophysics

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出版者:北京师范大学出版社
作者:刘学富
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1997
价格:0
装帧:
isbn号码:9787303042562
丛书系列:
图书标签:
  • 天体物理
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具体描述

宇宙的低语:现代天文学的广阔画卷 一本带领读者深入探索宇宙奥秘的全面指南,着重于理论基础、前沿观测技术及其对物理学核心问题的解答。 本书旨在为天文爱好者、物理学学生以及寻求跨学科知识的读者提供一个详尽而深入的视角,审视我们理解宇宙的基石——从量子力学到广义相对论,再到构建现代宇宙学模型的数学框架。我们不侧重于对具体天体进行目视或一般光学描述,而是将重点放在驱动这些现象背后的物理原理、数据分析方法以及实验验证的严谨过程。 第一部分:时空与物质的本源 本卷首先奠定理论基础,探讨驱动宇宙演化的基本规律。 第一章:基础物理学在宇宙学中的映射 我们将详细剖析狭义相对论和广义相对论如何重塑我们对引力、时空几何的认知。重点将放在黎曼几何的基础概念,以及爱因斯坦场方程的物理图像和数学表达。此外,本章也将回顾量子场论对早期宇宙状态(如暴胀理论)的启示,并探讨引力如何与量子现象在极端条件下发生交集,为理解量子引力提供理论铺垫。 第二章:电磁辐射的语言 深入解析电磁波谱的各个波段——从低频射电波到高能伽马射线。本章着重于辐射传输理论,特别是非热辐射机制(如同步辐射、逆康普顿散射)的详细推导和应用。我们将探讨如何利用辐射的谱线轮廓、连续谱形状以及偏振信息,来反演出源区域的温度、密度、磁场强度和运动速度等关键物理参数。辐射测量中的系统误差校正和数据去噪技术也将被详尽阐述。 第三章:粒子物理学与宇宙物质 宇宙的物质成分远非仅是恒星和星系。本章将聚焦于宇宙射线(高能带电粒子)的产生机制(如超新星遗迹和活动星系核的加速机制),以及中微子的独特性质。我们将讨论标准模型(Standard Model)的局限性,并深入研究暗物质的候选者(如WIMPs、轴子)的理论预测和间接/直接探测实验的物理原理。 --- 第二部分:宏观结构的形成与演化 本部分将视角拉升至星系团和宇宙整体的尺度,研究物质如何在大尺度上聚集,并演化出我们今日所见的结构。 第四章:从气体云到恒星形成动力学 恒星的诞生是宇宙物质循环的关键环节。本章将分析分子云的引力失稳(Jeans不稳定判据的现代应用),探讨湍流在星际介质中的能量耗散与结构形成中的作用。重点在于对恒星形成率(SFR)的准确估计,以及不同质量恒星的演化路径对周围环境反馈效应的定量分析。 第五章:星系结构与反馈机制 星系不是孤立的岛屿,而是复杂的动力学系统。本章将详细探讨星系形成的主流模型,如冷暗物质层析模型(Lambda-CDM)的成功之处和面临的挑战(如“矮星系问题”)。我们将深入研究星系内部的物质输运,包括恒星风、超新星爆炸以及活动星系核(AGN)喷流和辐射对宿主星系气体冷却和恒星形成的反馈过程的精细调控。 第六章:大尺度结构与宇宙膨胀史 本章是关于宇宙学模型的实证检验。我们将介绍宇宙微波背景(CMB)的物理起源及其温度和偏振的微小涨落,并阐述如何利用这些涨落来约束宇宙的几何形态和物质能量密度。重点讨论星系红移巡天(如Sloan Digital Sky Survey的成果)所揭示的宇宙网(Cosmic Web)的统计特性,以及利用重子声学振荡(BAO)作为标准尺度的精确测量宇宙膨胀历史的方法论。 --- 第三部分:极端环境与前沿课题 探索宇宙中最极端、信息最丰富的物理环境,检验物理定律的极限。 第七章:高能天体物理的动力学 本章聚焦于宇宙中最剧烈的能量释放事件。详细分析超新星爆发的核物理过程(II型和Ia型)及其对重元素(金、铀等)的合成贡献(r-过程)。同时,深入探讨吸积盘物理:从牛顿引力到相对论效应的过渡,如何解释X射线双星和黑洞周围的辐射谱线。对伽马射线暴(GRB)的“能谱”与“光变曲线”的内在物理模型进行严格的比较分析。 第八章:引力波天文学的理论基础与数据分析 引力波的探测开启了“聆听”宇宙的新纪元。本章将详述双体系统(如双黑洞、双中子星)的轨道衰减和并合过程的后牛顿近似计算,以及碰撞后时空结构的形成。重点介绍匹配滤波(Matched Filtering)技术在复杂背景噪声中提取微弱引力波信号的数学流程,以及如何从啁啾信号中反演出源的质量和自旋参数。 第九章:暗能量的本质探究 暗能量是当前宇宙学最大的谜团。本章将系统回顾目前约束暗能量性质的主要观测证据(如Ia型超新星的亮度-红移关系)。我们将对比宇宙学常数(Λ)模型与其他动态暗能量模型(如Quintessence)在物理上的差异,并探讨通过“哈勃张量”或“状态方程”等参数来量化暗能量性质的前沿实验设计思路。 --- 结论:面向未来的观测计划 本书最后总结了未来十年内,下一代大型望远镜和空间探测器(如欧洲极大望远镜、詹姆斯·韦伯空间望远镜的后续任务,以及下一代引力波探测器)在验证和突破现有物理模型方面所肩负的使命。它强调了跨学科合作(理论物理、数据科学、工程技术)对于解答宇宙终极问题的不可或缺性。 全书贯穿严谨的数学推导、对核心物理概念的深入辨析,以及对实验数据解释的批判性审视,旨在培养读者独立分析和解决现代天体物理学问题的能力。

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读后感

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用户评价

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读完这本书,我感觉自己好像经历了一场波澜壮阔的宇宙探险,虽然我只是坐在书桌前,但书中描绘的画面和概念却无比真实地在我脑海中展开。这本书的魅力在于它不仅仅是知识的堆砌,更像是一次思想的启迪。它让我明白,我们对宇宙的认识,并非凭空想象,而是建立在一系列严谨的观测、精密的计算以及不懈的探索之上。我特别欣赏书中对于“为什么”的深入挖掘。例如,在讨论恒星演化时,书中并没有直接给出结论,而是详细介绍了如何通过观测恒星的光谱、亮度变化以及伴星的运动等信息,来推断恒星的质量、年龄、化学成分以及最终的归宿。这种循证的逻辑让我对科学研究的过程有了更深刻的理解。书中对于各种天体现象的解释,都力求根植于观测事实,并在此基础上构建理论模型。这让我意识到,理论并非独立于现实存在,而是对现实世界的最佳概括和解释。这本书让我不再满足于简单地知道“是什么”,而是更渴望理解“为什么会这样”。我开始思考,那些遥远星系的红移现象,究竟意味着什么?它们是如何被测量出来的?又如何与宇宙膨胀联系在一起?书中关于暗物质和暗能量的讨论,更是让我大开眼界。这些神秘的成分占据了宇宙的大部分质量和能量,却又无法被直接观测到,仅仅通过它们对可见物质产生的引力效应来推断其存在。这种“看不见”的科学,反而更加激发了我对宇宙的敬畏和好奇。这本书无疑是一扇门,为我打开了一个全新的认知宇宙的视角,让我看到了科学研究的深度和广度,以及人类探索未知世界的不屈精神。

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这本书在我心中播下了“探索”的种子。它让我明白,天文学并非仅仅是仰望星空,更是一门需要严谨科学方法和先进观测技术的学科。书中对于“系外行星的探测”的介绍,尤其让我激动。我一直梦想着了解,我们是否是宇宙中唯一的智慧生命。书中是否会详细介绍,目前主要的系外行星探测技术,比如凌日法、径向速度法,以及直接成像法?以及,这些技术是如何帮助我们发现那些可能适宜生命生存的“另一个地球”的?我希望书中能够结合具体的观测案例,来展示科学家们是如何从海量数据中筛选出潜在的系外行星,并进一步分析它们的大气成分,来寻找生命迹象的。这种跨越星际的搜寻,让我感到既渺小又充满希望。这本书让我明白,科学的进步,离不开对未知的好奇心,以及不懈的努力。我期待着,通过这本书,能够更深刻地理解,人类对宇宙的探索是如何一步步深入的,以及在这个过程中,所展现出的勇气和智慧。它让我看到了,宇宙的无限可能,以及人类探索的无限潜力。

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这本书给我带来的最深刻的感受,是一种对科学严谨性的敬畏。在阅读之前,我总以为科学发现是灵光一闪的产物,但这本书却让我看到了其背后无数次的实验、观测、数据分析和理论验证。书中对于观测数据的处理和解释,让我大开眼界。我希望书中能够详细介绍,天文学家是如何从海量的噪声中提取出有用的信号的?是如何进行误差分析,以及如何评估观测结果的可信度的?这种精益求精的态度,是我在很多科普读物中都难以看到的。我特别感兴趣的是,书中是否会讨论一些“未解之谜”,以及科学家们正在如何努力去解开它们。比如,关于暗物质的性质,关于宇宙加速膨胀的原因,以及关于黑洞信息悖论等等。这些挑战性的问题,正是科学进步的动力所在。这本书并非只是关于“已知的知识”,更是关于“未知的探索”。它让我看到了科学研究的动态过程,看到了科学家们面对未知时的勇气和智慧。我希望这本书能够不仅仅提供知识,更能激发我对科学精神的认同和追求。它让我明白,真正的科学,是建立在事实之上,是不断自我修正和完善的,是永无止境的探索。这本书的价值,在于它让我看到了科学的灵魂,而不仅仅是它的外在表现。

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这本书的出现,无疑是对我过去几年业余天文学探索的一次“雪中送炭”。我一直对宇宙深处那些遥不可及的光芒充满好奇,从孩提时代仰望星空,到如今能借助一些科普读物和网络资源了解一些基础概念,但始终感觉隔着一层薄纱,难以窥探其真正的奥秘。这本书的标题——《观测天体物理学》——立刻抓住了我的眼球。它预示着一种“看见”宇宙的方式,一种将抽象的理论与实际的观测数据相结合的路径。我迫不及待地翻开第一页,期待着能看到那些关于望远镜的原理、不同波段的观测方法、以及如何从海量数据中提取有价值信息的内容。我想知道,那些惊艳世人的哈勃深场图像,那些揭示黑洞存在的引力波信号,究竟是如何被科学家们“捕捉”到的?这本书是否会详细介绍各种先进的观测设备,比如射电望远镜、X射线望远镜,甚至是未来可能出现的引力波探测器?我尤其感兴趣的是,作者会如何解释不同观测手段的优势和局限性,以及它们各自在研究宇宙不同现象时扮演的角色。比如,为什么射电望远镜能够“看穿”尘埃,看到宇宙的早期模样?为什么X射线观测对于研究高温等离子体和活动星系核至关重要?这些都是我一直以来非常困惑的问题,希望在这本书中能得到解答。此外,书中是否会涉及一些经典的天文观测案例,通过分析这些案例,来展示观测天体物理学是如何一步步推动我们对宇宙的认识的?例如,对宇宙微波背景辐射的观测,如何支持了宇宙大爆炸理论?对系外行星的观测,又是如何让我们对外星生命的可能性产生更深的思考?我非常期待这本书能带我走进一个真实、可触摸的宇宙,而不是仅仅停留在理论的象牙塔里。

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这本书的出现,像一颗投入平静湖面的石子,在我对天文学的理解上激起了层层涟漪。我一直对“宇宙的起源”这个终极问题充满好奇,而这本书的标题——《观测天体物理学》——让我看到了通过“看”来“理解”起源的可能性。我希望书中能够详细介绍,我们是如何通过观测宇宙微波背景辐射,来研究宇宙早期的状态的?这本书是否会解释,宇宙微波背景辐射的各项异性,以及它们对我们理解宇宙演化有何意义?此外,关于“暗物质”和“暗能量”的讨论,也让我深感着迷。这些神秘的成分,构成了宇宙的大部分,却又难以直接观测。书中是否会深入剖析,我们是如何通过观测星系的运动、引力透镜效应等间接证据,来推断它们的存在的?以及,这些“看不见”的力量,是如何塑造了我们今天所见的宇宙的?这本书的价值,在于它让我看到了科学研究的“侦探”一面,如何在有限的线索中,推断出隐藏的真相。我期待着,通过这本书,能够更清晰地理解,人类是如何一步步揭开宇宙面纱的,以及在这个过程中,所展现出的智慧和毅力。

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这本书的出现,让我有机会从一个全新的维度去审视宇宙。我之前对天文学的理解,更多地停留在“是什么”,比如行星的轨道、恒星的类型等等。但这本书,让我开始思考“如何知道”。它深入浅出地讲解了各种观测技术,让我明白,我们对宇宙的认识,并非是直接的“看见”,而是通过一系列复杂的工具和精妙的计算得来的。我特别想知道,书中会如何详细介绍不同类型的望远镜,比如光学望远镜、射电望远镜、红外望远镜等等,它们各自的原理是什么?在观测宇宙时,又各自扮演着怎样的角色?书中是否会提供一些具体的例子,来展示这些望远镜是如何帮助我们发现新的天体,或者揭示宇宙的奥秘的?我对于“宇宙的距离尺度”这个问题,一直感到非常困惑。书中是否会介绍,天文学家是如何测量遥远天体距离的?比如视差法、标准烛光等等,这些方法是如何运作的?以及它们的精度如何?这种对测量方法的深入探讨,让我觉得这本书非常有价值,因为它揭示了我们认知宇宙的“基础”。我期待着,通过这本书,能够更清晰地理解,我们是如何一步步地将宇宙的广阔图景展现在眼前的,以及在这个过程中,所付出的智慧和努力。

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这本书给我带来的震撼,远不止于知识的增广,更在于它彻底改变了我对宇宙的宏观认知。在阅读之前,我总觉得宇宙是一个静止的、恒定的背景,而天体们只是在这片背景上按照既定的轨迹运行。但这本书却让我看到了一个动态的、演化的宇宙,一个充满戏剧性变化和深刻秘密的宏大舞台。书中对于星系形成和演化的描述,让我惊叹于宇宙的宏伟进程。从早期宇宙中微小的密度涨落,到如今千姿百态的星系,这个过程是如何发生的?书中是否会详细解析黑洞的形成和演化,以及它们对周围星系的影响?我渴望了解,那些吞噬一切的“宇宙巨兽”,究竟是如何运作的,它们的边界在哪里,以及它们是否会影响到我们所在的银河系?此外,书中对于宇宙大尺度的结构,比如星系团、超星系团以及宇宙网的形成,也让我对宇宙的“组织方式”有了全新的认识。我们所处的宇宙,并非杂乱无章,而是遵循着某种深刻的规律,构建出如此庞大而有序的结构。这本书更让我对宇宙的未来产生了无限遐想。宇宙是否会一直膨胀下去?最终的结局又会如何?是会迎来“大撕裂”,还是“大挤压”,亦或是别的更加奇特的命运?这些宏大的问题,在这本书中是否会得到解答,或者至少提供一些令人信服的线索?我期待这本书能引领我,去理解宇宙的过去、现在和未来,去感受它那令人屏息的壮丽和深邃。

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这本书的叙述方式,有一种独特的魅力,它不是简单地罗列事实,而是像一位经验丰富的向导,带着我一步步深入宇宙的腹地。我非常欣赏作者在解释复杂概念时,所采用的类比和形象化的描述。例如,在讲解引力透镜效应时,书中是否会用日常生活中光学现象来辅助说明,让抽象的物理概念变得触手可及?我希望这本书能详细阐述,如何通过观测不同天体的光谱,来分析它们的化学成分,以及它们所处的物理环境。光谱分析,在我看来,简直是天文学家的“火眼金睛”,能够洞察天体最深层的秘密。书中是否会介绍几种经典的恒星光谱类型,以及它们所代表的意义?对于行星科学的讨论,我同样充满期待。书中是否会介绍系外行星的探测方法,比如凌日法、视向速度法,以及直接成像法,并结合具体的观测案例,来展示我们是如何发现那些遥远的“地球们”的?我尤其好奇,书中是否会讨论,如何从观测数据中推断系外行星的大气成分,以及它们是否可能孕育生命?这种跨越星际的探索,让我感到既渺小又伟大。这本书的阅读过程,更像是一次智力上的冒险,每一次翻页,都可能遇到一个全新的发现,一次思想的碰撞。我期待着,在作者的引领下,能够更深入地理解宇宙的奥秘,更深刻地体会科学探索的乐趣。

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这本书带给我的,是一种深刻的“求知欲”。它不仅解答了我过去的一些疑问,更激发了我对更多未解之谜的探索。书中对于“恒星的生命周期”的描述,让我感到惊叹。从一颗炽热的年轻恒星,到最终可能变成白矮星、中子星,甚至是黑洞,这个过程是如何被观测到的?书中是否会介绍,如何通过观测恒星的光谱、亮度以及其伴星的运动,来推断其演化阶段?我对于“星系”的结构和分类也充满了好奇。书中是否会详细介绍,不同类型的星系,比如螺旋星系、椭圆星系、不规则星系,以及它们的形成机制和演化路径?我尤其想知道,我们所在的银河系,在宇宙中究竟扮演着怎样的角色?这本书的阅读过程,就像是一次与宇宙的对话。每一次的翻阅,都让我对宇宙的深邃和广阔有了更深的体会。我期待着,这本书能够成为我进一步探索宇宙的起点,让我能够不断地提问,不断地寻找答案。它让我明白,宇宙是一个充满无限可能的宝藏,而“观测”就是开启这个宝藏的钥匙。

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读完这本书,我仿佛经历了一次思维的“大洗礼”。它让我明白,我们对宇宙的认知,是一个不断迭代和精进的过程,而“观测”正是这个过程的核心驱动力。书中对于不同观测波段的介绍,让我看到了一个多姿多彩的宇宙。我希望书中能详细解释,为什么我们需要利用各种不同的波段来观测宇宙?比如,可见光、红外线、紫外线、X射线、伽马射线,甚至引力波,它们各自能告诉我们关于宇宙的哪些独特信息?书中是否会举例说明,通过不同波段的观测,我们是如何发现那些隐藏在尘埃中的恒星诞生区,或者揭示高能天体活动背后的真相的?我尤其对“宇宙的演化”这一主题充满兴趣。书中是否会通过观测证据,来展示宇宙从年轻到成熟的演变过程?比如,早期宇宙的结构是怎样的?第一代恒星是如何形成的?星系的形成和碰撞又是如何影响宇宙的整体演化的?这种宏观的视角,让我感到非常震撼。这本书不仅仅是关于“天体”本身,更是关于“天体”的“故事”。我期待着,在作者的引领下,能够更深入地理解,我们是如何通过“看”宇宙,来“读”懂宇宙的。

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