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出版者:中国法制出版社

作者:方明

出品人:

页数:808

译者:

出版时间:2004-4-1

价格:65.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787801822604

丛书系列:

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《天体物理前沿探索：从宇宙大爆炸到黑洞视界》 内容提要 本书是一部面向天文爱好者、物理学初学者以及专业研究人员的综合性著作，旨在系统、深入地探讨当代天体物理学中最引人注目和最具挑战性的前沿课题。全书摒弃了纯粹的法学或社会科学视角，聚焦于宇宙的起源、演化、结构、物质的极端状态以及暗物质、暗能量的本质。我们将带领读者穿越时空隧道，从宇宙诞生之初的量子涨落，直至遥远未来的星系消亡，构建一个完整而宏大的宇宙图景。 第一部分：宇宙的黎明与基础结构 第一章：宇宙学模型与观测证据的革新 本章深入剖析了标准宇宙学模型——Lambda-CDM模型的理论基础及其关键的观测支持。我们将详细讲解宇宙微波背景辐射（CMB）的各项精密测量（如Planck卫星数据），如何证实宇宙的平坦性、物质的均匀分布以及早期密度扰动的特征。重点讨论了暴胀理论（Inflationary Theory）的数学框架，包括其对视界问题和磁单极子问题的解决，以及对原初引力波的搜寻。此外，还将回顾哈勃常数的测量悖论（Hubble Tension）及其对现有模型的潜在冲击。 第二章：引力波天文学的诞生与新窗口 本部分聚焦于引力波的理论预测及其在LIGO/Virgo/KAGRA等探测器上的实际捕捉。我们将详细阐述爱因斯坦场方程在强引力场下的近似解法，特别是双黑洞并合（BBH）、中子星并合（NS-NS）以及黑洞与中子星并合（BH-NS）事件的波形分析。引力波天文学如何成为探索极端时空几何的“听觉”工具，以及它如何与电磁波观测（多信使天文学）相结合，共同揭示伽马射线暴（GRB）和快速射电暴（FRB）的物理机制，将是本章的重点。 第三章：星系形成与演化驱动力 本章从冷暗物质（CDM）主导的结构形成理论出发，解析了宇宙网（Cosmic Web）的形成过程。我们将探讨早期恒星的形成（Population III stars）及其对再电离时代的贡献。随后，深入分析星系合并、活动星系核（AGN）的回馈机制（Feedback）如何调控星系的恒星形成率和恒星质量分布。通过对不同红移下星系光谱和形态的观测数据分析，揭示椭圆星系和旋涡星系的演化路径差异。 第二部分：极端天体物理的深层奥秘 第四章：黑洞物理与事件视界几何 本章将纯粹的数学理论转化为可观测的物理现象。详细讨论了史瓦西解、克尔解等经典黑洞解的特性，以及信息悖论（Information Paradox）在量子引力框架下的最新进展。我们将重点分析事件视界望远镜（EHT）对M87和人马座A（Sgr A）的成像结果，如何验证广义相对论在强引力场下的精确性，并讨论吸积盘、喷流的磁场结构与能量辐射过程。 第五章：中子星的内部结构与物态方程 中子星作为宇宙中最致密的稳定天体之一，其内部状态仍是物理学的巨大挑战。本章将回顾脉冲星的观测性质（如毫秒脉冲星的自转限制），并深入探讨核物理与引力如何共同决定其质量上限和半径关系（EoS，Equation of State）。我们将比较不同核物质理论模型（如夸克物质、超流体）对潮汐形变和引力波信号的影响，探讨是否存在“夸克星”或“奇异星”的可能性。 第六章：高能天体物理与宇宙射线源 本章专注于能量尺度极高的现象，如伽马射线暴（GRBs）的“内爆模型”和“外激波模型”，以及它们与超新星爆发的关联。同时，详细探讨了宇宙线（Cosmic Rays）的起源——从银河系内的超新星遗迹到银河系外的高能加速器（如AGN喷流）。重点分析了超高能宇宙射线（UHECRs）的传播特性及其与背景光子相互作用的奥卢模型（Greisen-Zatsepin-Kuzmin Limit, GZK）。 第三部分：暗物质、暗能量与未来展望 第七章：暗物质的身份探寻 本章系统梳理了对暗物质存在的间接（引力透镜、星系动力学）和直接观测证据。从WIMPs（弱相互作用重粒子）到轴子（Axions），我们将比较当前主流的暗物质候选模型，并分析地面实验室（如XENONnT, PANDA-X）的直接探测实验设计原理及其局限性。此外，还将探讨宇宙学中的“小尺度问题”（Small-Scale Crisis），即ΛCDM模型在矮星系尺度上面临的挑战。 第八章：暗能量与宇宙加速膨胀的本质 暗能量作为占据宇宙总能量密度约68%的神秘成分，是现代物理学的核心难题。本章详细介绍了描述暗能量状态的参数 $w$（状态方程参数），并对比了纯粹的宇宙学常数（Λ）模型与更具动力学的标量场模型（如Quintessence）。我们将分析未来空间任务（如Euclid, Roman Space Telescope）如何通过大尺度结构和Ia型超新星观测，更精确地约束 $w(z)$ 的演化历史，以期揭示其物理本质。 第九章：量子引力与时空终极理论的展望 在全书的收尾部分，本章超越了经典场论的范畴，展望了对统一引力的探索。我们将简要介绍弦理论和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）在处理黑洞奇点和宇宙起源问题上的核心观点。最后，探讨了理论物理学家如何利用信息论、全息原理（Holographic Principle）等工具，尝试构建一个能调和广义相对论与量子力学的完备框架，为理解宇宙的终极定律奠定理论基础。 本书图文并茂，包含大量高质量的模拟图像、观测数据图表及复杂的数学推导（附带详尽的物理背景解释），力求在保持科学严谨性的同时，激发读者对宇宙奥秘的无尽好奇心。

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