高考二轮导航

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出版者:人民出版社
作者:刘振贵编
出品人:
页数:311
译者:
出版时间:2004-12
价格:25.0
装帧:平装
isbn号码:9787010042121
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

深入探索宇宙的奥秘:一部关于天体物理学的著作 书名:星辰的低语 作者:李明宇 出版社:宇宙之光文化 出版日期:2024年5月 --- 导言:仰望星空,追问本源 自古以来,人类对头顶那片浩瀚无垠的夜空充满了好奇与敬畏。从早期的占星术到现代的精密观测,我们对宇宙的理解经历了漫长而深刻的演变。《星辰的低语》并非一本简单的科普读物,它是一次严肃而深入的旅程,旨在带领读者穿透可见光的迷雾,直抵宇宙结构、演化及其基本物理定律的核心。本书立足于当代天体物理学的最前沿成果,结合深厚的理论基础和无可辩驳的观测证据,为对宇宙终极问题抱有热忱的求知者描绘出一幅宏大而精微的宇宙图景。 本书的叙事结构遵循了宇宙学的时间线索和物理学的逻辑递进,从我们所处的银河系出发,逐步拓展至星系团、超星系团,最终触及可观测宇宙的边界,并深入探讨了暗物质与暗能量这两个当代物理学最大的谜团。我们不满足于表面现象的描述,而是致力于揭示“为什么”和“如何是”这些自然规律得以确立的深层原因。 --- 第一部分:恒星的诞生、生命与终结——宇宙的熔炉 本书的开篇聚焦于宇宙中最基本、最活跃的结构——恒星。恒星是宇宙中所有重元素(碳、氧、铁等,构成我们身体乃至地球万物的元素)的工厂。 第一章:星际介质与分子云的引力坍缩 我们将详细剖析恒星形成所需的先决条件:星际介质的化学成分、温度分布和磁场结构。深入探讨如何在外力扰动下(如超新星爆发的激波),分子云内部密度涨落达到临界值,引发不可逆转的引力坍缩。本章将详细阐述金斯不稳定性判据在不同环境下的应用,以及原恒星形成初期对角动量的处理机制,例如吸积盘的形成与喷流的产生。 第二章:主序星的能量平衡与赫罗图的意义 恒星生命的大部分时间处于主序阶段,此时能量来源于核心氢的核聚变。我们将引入钱德拉塞卡极限和欧本海默-沃尔科夫极限的概念,解释恒星质量如何决定其演化路径。赫罗图(H-R图)不仅是分类工具,更是理解恒星大气物理、辐射传输和内部对流/辐射区域边界的观测基石。我们探讨了恒星的脉动变星现象,如造父变星,它们如何成为我们测量宇宙距离的“标准烛光”。 第三章:晚期演化:白矮星、中子星与黑洞的物理学 恒星的死亡是宇宙演化的重要组成部分。对于低质量恒星,电子简并压支撑下的白矮星是其最终归宿;我们将详述电子简并压的量子力学起源,以及它们在双星系统中的阿克顿吸积导致的热核爆发(Ia型超新星)。对于大质量恒星,核心的引力坍缩无可阻挡,最终形成具有奇异物理特性的中子星。本章将深入讨论中子星内部的超流体状态、强磁场效应(脉冲星)以及黑洞的视界边界、史瓦西半径及其信息悖论的当代研究进展。 --- 第二部分:星系——结构与动力学的交响乐 恒星并非孤立存在,它们聚集成结构更宏大的星系。这一部分将侧重于星系尺度的动力学和结构形成理论。 第四章:银河系的剖析与星系形态分类 本书将以我们熟悉的银河系为样本,详细介绍其盘面、核球和晕的运动学特征。我们将运用旋转曲线分析,引出暗物质在星系尺度动力学中的决定性作用。随后,我们将系统梳理哈勃序列,从椭圆星系(E0到E7)到螺旋星系(Sa, Sb, Sc)和不规则星系,探讨不同形态的形成机制——是并合驱动还是内部不稳定导致的结果。 第五章:星系团与大尺度结构:宇宙网的骨架 星系并非随机分布,而是被组织在一个层次化的结构中,形成星系团、超星系团乃至宇宙网。本章将利用观测数据(如X射线辐射的星系团气体和星系红移巡天),解释这些结构的统计性质。重点讨论磁化温压平衡在星系团气体的作用,以及重子声学振荡(BAO)如何成为测量宇宙膨胀历史的有效探针。 第六章:主动星系核与活动星系演化 星系中心的超大质量黑洞(SMBH)与其宿主星系的共同演化是当代天体物理学的热点。《星辰的低语》将详细介绍活动星系核(AGN)的统一模型,涵盖类星体、射电星系和谱线展宽星系。我们将探讨反馈机制——高能喷流和辐射如何将能量注入星系际介质,可能通过“熄灭”恒星形成来限制宿主星系的质量增长。 --- 第三部分:宇宙的起源、演化与终局 本书的最后部分将视角提升到整个宇宙的尺度,探索宇宙学的基础理论和前沿挑战。 第七章:广义相对论与弗里德曼方程的基础 宇宙学是建立在爱因斯坦广义相对论的基础之上的。本章将回顾必要的场方程,并推导出描述均匀、各向同性宇宙演化的弗里德曼方程。我们将用这些方程来解释宇宙的膨胀(哈勃定律的起源)、临界密度、几何形状(平坦、开放或封闭)以及物质、辐射和暗能量对膨胀历史的相对贡献。 第八章:暴胀理论与宇宙微波背景辐射(CMB) 现代宇宙学面临的主要挑战之一是解释宇宙的均匀性和视界问题。暴胀理论提供了一个优雅的解决方案。我们将详细解析暴胀机制,并将其预测与CMB观测结果进行严密对比。CMB的温度和极化(E模与B模)的微小波动,是宇宙诞生初期量子涨落被拉伸并冻结在时空中的直接印记,是检验早期宇宙物理学的最有力证据。 第九章:暗物质的证据与候选者 暗物质占据了宇宙物质总量的绝大部分,但其性质仍然成谜。本书系统梳理了支持暗物质存在的观测证据链:从星系旋转曲线到引力透镜效应(弱透镜和强透镜),再到星系团尺度的动态不一致性。我们随后审视了主流的理论候选者,如WIMPs(弱相互作用重粒子)的实验搜索进展,以及轴子等替代方案的物理约束。 第十章:暗能量:加速膨胀的驱动力 自1998年以来,我们发现宇宙的膨胀正在加速,这归因于一种神秘的斥力——暗能量。本章将深入探讨宇宙学常数(真空能)模型与更动态的标量场模型(如Quintessence)之间的区别。通过对Ia型超新星数据、BAO和CMB的联合分析,我们将探讨暗能量的“状态方程”参数 $w$,以及它对宇宙未来命运(大撕裂、大冻结或大挤压)的决定性影响。 --- 结语:未解之谜与未来的观测前沿 《星辰的低语》在带领读者完成这次史诗般的宇宙之旅后,将目光投向尚未解决的难题。从黑洞内部的量子引力问题,到暗物质和暗能量的根本性质,再到宇宙学“危机”(如哈勃常数测定之间的不一致性),本书强调了理论与观测之间永恒的相互促进关系。未来的大型望远镜阵列(如詹姆斯·韦伯太空望远镜的后续任务、下一代引力波探测器)将如何帮助我们完善这幅宇宙图景,是本书留给读者的最后思考。 本书力求以严谨的物理框架和丰富的观测案例,为所有对宇宙深层奥秘抱有探索精神的读者,提供一份坚实的理论基石和持续的知识启发。

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