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出版者:Dorling Kindersley Publishers Ltd

作者:David Burnie

出品人:

页数:192

译者:

出版时间:1991

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780751308310

丛书系列:

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《深空观测：宇宙演化与前沿探索》 内容提要 《深空观测：宇宙演化与前沿探索》是一部全面、深入探讨现代天体物理学和宇宙学前沿领域的专业著作。本书旨在为天文爱好者、物理学学生以及专业研究人员提供一个理解宇宙宏大叙事和微观机制的综合性框架。全书以严谨的科学视角出发，结合最新的观测数据与理论模型，系统梳理了从早期宇宙至今的演化历程，并聚焦于当前最活跃的研究热点，如暗物质、暗能量的本质探究，系外行星宜居性评估，以及引力波天文学带来的全新宇宙视图。 本书结构清晰，逻辑严密，内容覆盖了从基础的电磁波谱分析到复杂的数值模拟技术，旨在构建一个完整的“深空观测”知识体系。 --- 第一部分：观测基础与工具革新 本部分奠定了理解深空观测所需的理论与技术基础。我们首先回顾了电磁辐射的基本性质，重点阐述了不同波段（射电、红外、可见光、紫外、X射线和伽马射线）如何揭示宇宙中不同温度、密度和能量状态的物理过程。 章节细述： 1. 光与信息：电磁波谱的宇宙语言。 详细讲解了光子的能量、波长、频率与物质相互作用的机制。重点分析了多普勒效应、红移（$z$）的测量及其在确定天体距离和宇宙膨胀率中的核心作用。同时，探讨了谱线分析在确定恒星大气成分、运动速度和磁场强度上的应用。 2. 地面与空间望远镜技术飞跃。 介绍了当代大型地基望远镜（如甚大阵VLA、欧洲南方天文台ESO系列）在自适应光学和干涉测量方面的突破。空间望远镜部分，则深入剖析了哈勃（HST）、钱德拉（Chandra）以及新一代詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）的设计理念、关键仪器及其对经典天文学的颠覆性贡献。特别关注了JWST在观测早期宇宙星系形成方面的独特优势。 3. 非电磁波段的觉醒：引力波与中微子天文学。 这一章是本书的前沿亮点之一。它详尽介绍了LIGO/Virgo/KAGRA探测器的工作原理，重点阐述了双黑洞并合、中子星并合事件如何提供了一种全新的“聆听”宇宙的方式。此外，对南极中微子望远镜（IceCube）等设施如何捕捉来自高能天体（如伽马射线暴）的中微子流，从而揭示宇宙射线起源的机制进行了深入探讨。 --- 第二部分：宇宙的宏伟结构与演化史 本部分将视角拉远，聚焦于宇宙学的主题，追溯从宇宙大爆炸到当前结构形成的宏大时间线。 章节细述： 4. 早期宇宙的余晖：宇宙微波背景（CMB）。 详细分析了CMB的物理起源，从再复合时期到光子退耦的物理过程。重点解析了WMAP和普朗克（Planck）卫星测得的CMB温度涨落图谱，这些微小的各向异性如何编码了宇宙的几何结构、物质密度以及暴胀时代的印记。对CMB极化（E模式和B模式）的测量及其对原初引力波的约束进行了深入讨论。 5. 大尺度结构的形成与演化。 探讨了物质如何从早期宇宙的均匀状态演化为我们今天观察到的星系、星系团和纤维状结构。本书引入了冷暗物质（CDM）主导的结构形成模型，通过数值模拟结果，展示了暗物质晕在引力坍缩中的主导作用。分析了星系红移巡天项目（如SDSS、DESI）所提供的三维宇宙图景。 6. 暗物质的追捕：理论与观测的交汇。 专辟一章讨论宇宙中约占物质总含量27%的暗物质的性质。内容涵盖了WIMPs、轴子等主流候选理论的物理基础，并详细介绍了直接探测（如地下实验室的氙气实验）、间接探测（如对高能伽马射线和中微子的搜寻）以及通过引力效应（如星系旋转曲线、引力透镜）来约束暗物质分布的方法。 --- 第三部分：恒星、星系与极端天体物理 本部分将焦点聚焦于宇宙中的“建筑材料”——恒星和星系，以及它们生命周期中的极端现象。 章节细述： 7. 恒星的诞生、生命与死亡：核合成的宇宙工厂。 深入剖析了分子云引力坍缩、原恒星形成阶段。重点阐述了主序星阶段的能量产生机制，以及红巨星分支和渐近巨星分支的结构演变。对低质量恒星（白矮星）和高质量恒星（超新星爆发）的末期演化路径进行了详尽的对比分析，解释了重元素（碳、氧、铁等）如何在恒星内部和超新星爆炸中被制造并播撒到星际介质中。 8. 星系形态与活动星系核（AGN）。 描述了星系的分类系统（旋涡星系、椭圆星系、不规则星系）及其形成和演化的主要理论，包括星系合并和环境对形态的影响。对活动星系核（AGN，包括类星体、塞弗特星系）的结构模型（如统一模型）进行了阐释，强调了中心超大质量黑洞（SMBH）在调控宿主星系演化中的关键作用，特别是黑洞与恒星形成反馈机制（Feedback）。 9. 黑洞、中子星与致密天体的极限物理。 探讨了恒星级黑洞的形成、测量及其对周围物质的吸积过程。重点分析了爱丁顿光度、相对论性喷流的产生机理。中子星部分则涵盖了脉冲星的计时学、磁场特性，以及在双星系统中形成和演化为合并事件的物理过程，这直接与引力波探测相呼应。 --- 第四部分：宜居性探索与未来展望 本书的收尾部分着眼于我们自身的“家园”——太阳系，以及人类探索地外生命和宇宙的最新尝试。 章节细述： 10. 系外行星的发现与特征表征。 全面回顾了系外行星探测的主要方法，包括凌日法（开普勒、TESS任务）、视向速度法以及直接成像法。对“超级地球”、“热木星”等不同类型的系外行星的轨道动力学和大气结构进行了分类讨论。 11. 宜居带与生物信号的搜寻。 重点讨论了定义“宜居带”（Habitable Zone）的复杂性，它不仅依赖于恒星的光度，还受行星大气成分、板块构造等内部因素的影响。介绍寻找生物特征信号（Biosignatures）的当前策略，特别是对系外行星大气中水蒸气、氧气、甲烷等关键分子的光谱特征分析。 12. 宇宙探索的前沿方向与挑战。 展望了未来十年天文学的关键任务，包括下一代超大口径望远镜（如TMT、ELT）的潜力，对暗能量本质的更精确测量，以及对原初黑洞等另类宇宙学模型的探索。讨论了数据科学和人工智能在处理天文大数据中的应用，以及人类登陆火星和探索木星冰卫星等深空任务的科学目标。 --- 结论 《深空观测：宇宙演化与前沿探索》旨在为读者提供一个结构化、与时俱进的宇宙图像。它不仅仅是一本教科书，更是一份对我们所处宇宙的深度思考和对未知世界的无限憧憬的汇编。通过对观测技术、理论模型和前沿成果的细致梳理，本书鼓励读者以批判性的眼光，参与到这场跨越时空的伟大科学探索中。

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从一个纯粹的文学爱好者角度来看，这本书的语言运用达到了出类拔萃的境界。作者的笔触时而如冷静的科学家，严谨求证；时而又像一位富有激情的博物学家，字里行间流淌着对自然的无限热爱与惊叹。我尤其欣赏它在处理“界限”问题时的模糊处理——自然界中很少有绝对的黑与白，而作者非常擅长描绘这种处于灰色地带的现象，比如物种之间的共生与寄生关系，那种界限的模糊性本身就是自然最迷人的特征。这种叙事上的灵活度，避免了将自然简化为一系列机械规律的风险。它更像是一部宏大的交响乐章，不同的主题（物理、化学、生物学）各自演奏，却又在和谐的共振中达到高潮。读完之后，我感觉自己对“解释”这件事有了更深的理解：真正的解释，既要精确，也要留有足够的空间供读者去感受和想象。

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这本书最强大的地方，在于它成功地去除了“奇迹”与“科学”之间的壁垒。它没有将自然描绘成一个冷酷的、由纯粹的物理定律统治的机器，相反，它揭示了这些定律本身所能创造出的最令人惊叹的复杂性和美感。我花了好长时间才从关于熵增定律的章节中抽离出来，作者没有停留在理论层面，而是通过大量的实例，展示了熵增在生命体和宇宙中的无所不在，以及生命为了抵抗这种趋势所付出的持续努力，这简直就是一场永恒的斗争史诗。这种宏大的视角，使得人类的日常烦恼显得无比渺小，从而带来一种奇特的平静感。阅读这本书，就像被赋予了一种新的透镜，让平凡的日常瞬间充满了意义和深层结构。它带来的知识积累是实实在在的，但更重要的是，它重塑了我看待“秩序”和“随机”的思维框架。

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这本书的文字有一种奇妙的魔力，读起来就像是走进了一个精心编织的、充满了微小奇迹的世界。作者似乎拥有将最复杂的自然现象转化为生动、引人入胜故事的天赋。我特别欣赏它描述光合作用过程时的那种细腻和诗意，它不是枯燥的化学方程式堆砌，而是仿佛能看到能量在叶片中被捕获、转化，变成维持生命的甘霖。书中对生态系统内部复杂相互作用的描绘，也达到了令人惊叹的深度。它让我重新审视了身边那些看似寻常的自然现象——比如一片落叶的分解，或是一群蚂蚁的迁徙路径——背后蕴含的精妙的平衡与合作。那种将宏大叙事与微观细节完美结合的能力，使得阅读体验极富层次感。合上书页时，我感觉自己的感官都被重新校准了，对周围环境的观察也变得更加专注和富有敬畏之心。这不是一本用来速读的科普读物，它更像是一份邀请函，邀请读者慢下来，真正去“看”世界是如何运转的。每一次重读，都会发掘出新的关联和未曾注意到的精妙设计。

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这本书的插图和图表质量，简直是教科书级别的典范，它们绝非仅仅是辅助阅读的配图，而是叙事本身不可或缺的一部分。我通常对复杂的科学图示感到头疼，但这本书里的设计清晰到令人赞叹。例如，对于水循环的动态展示，它不仅标明了蒸发、凝结，更巧妙地加入了人为干预的变量，直观地展示了平衡的脆弱性。更让我印象深刻的是它处理复杂系统的可视化方法。那些关于能量流动的网络图，初看复杂，但一旦理解了图例的逻辑，你就能瞬间把握住整个系统的动态平衡点和潜在的崩溃临界值。这使得原本抽象的概念具象化了，极大地降低了理解门槛。对于我这种视觉型学习者来说，这种对信息呈现的极致追求，让阅读过程高效且愉悦。它证明了最深奥的知识，也可以通过最精良的视觉设计来传达。

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坦白说，这本书的结构布局和叙事节奏，给我带来了一种意想不到的哲学沉思。它不仅仅是罗列事实，更是在探讨“存在”的本质。开篇对混沌与秩序的探讨，立刻就将读者带入了一个关于生命如何在无序中建立结构的深刻讨论中。我尤其震撼于作者对于时间尺度在自然界中如何被感知和体现的阐述。人类寿命的短暂与地质变迁的缓慢形成了鲜明对比，这种对比带来的认知冲击，迫使我思考我们自身的定位。行文风格上，作者的用词精准且富有张力，尤其是在描述进化过程中那些看似偶然实则必然的筛选机制时，那种冰冷的客观性与生命的顽强生命力交织在一起，形成了一种独特的、近乎史诗般的美感。尽管涉及的领域跨度极大，从量子层面的随机性到星系尺度的引力作用，但作者总能找到一条清晰的逻辑主线，将它们巧妙地串联起来，使庞大的知识体系变得井然有序，这绝对是一次智力上的盛宴。

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适用于自然观察引导与实践指导，多数案例也适合作为science board的主题，如果用在学校的第二课堂就再好不过了…才发现又是David Burnie的作品，而且这本书和我同龄 ....

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适用于自然观察引导与实践指导，多数案例也适合作为science board的主题，如果用在学校的第二课堂就再好不过了…才发现又是David Burnie的作品，而且这本书和我同龄 ....

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适用于自然观察引导与实践指导，多数案例也适合作为science board的主题，如果用在学校的第二课堂就再好不过了…才发现又是David Burnie的作品，而且这本书和我同龄 ....

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