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出版者:中央广播电视大学出版社

作者:王仁发

出品人:

页数:379

译者:

出版时间:2003-1

价格:17.00元

装帧:

isbn号码:9787304023546

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现代天体物理学前沿探索 本书旨在为具有坚实数理基础的读者，提供一个深入了解现代天体物理学最新研究进展的窗口。 我们将超越基础的恒星、行星和星系知识，聚焦于那些塑造宇宙面貌、挑战现有物理学理论的前沿课题。全书结构严谨，内容翔实，力求在概念的清晰阐述与前沿理论的精确描述之间取得完美平衡。 第一部分：引力波天文学的勃兴与宇宙结构探测 第一章：时空涟漪的捕捉与分析 引力波的发现彻底开启了我们观测宇宙的新维度。本章将详细阐述激光干涉引力波天文台（LIGO/Virgo/KAGRA）的工作原理、数据处理流程以及噪声抑制的关键技术。我们将深入探讨黑洞并合、中子星并合事件产生的引力波信号的数值相对论模拟，包括旋进、并合与环绕阶段的波形特征。重点分析如何从复杂的背景噪声中精确反演出源头的质量、自旋和初始位置。此外，我们还将讨论未来第三代探测器（如LISA）在超大质量黑洞并合探测上的潜力，及其对早期宇宙演化的制约。 第二章：多信使天文学的整合与挑战 引力波事件 GW170817 标志着多信使天文学时代的全面到来。本章聚焦于如何将引力波信号、电磁波对应体（伽马射线暴、千新星光谱）、高能中微子数据进行高效的时间和空间关联。我们将剖析千新星爆发的辐射机制，包括重元素（特别是金和铂）的快速中子捕获过程（r 过程）的核合成模型，以及这些模型对宇宙化学丰度的贡献。讨论中微子天文学如何帮助我们理解极端致密天体的内部物理状态和磁场结构。 第三章：宇宙大尺度结构的演化与暗物质的印记 现代宇宙学模型严重依赖暗物质和暗能量的存在。本章侧重于利用星系团、星系团链和宇宙网的观测数据来约束暗物质的性质。详细介绍弱引力透镜效应的理论基础，如何通过测量背景星系的微小畸变来重建物质分布图谱。讨论星系团的动力学模型、X射线发射的谱分析，以及如何通过这些观测来区分不同的暗物质候选模型（如WIMPs、轴子等）。同时，也将审视当前对宇宙学参数（如$Omega_m, sigma_8, H_0$）的测量结果在不同尺度上存在的“张力”，及其可能指向的物理学新范式。 第二部分：极端环境下的高能过程 第四章：活动星系核（AGN）的能量输出与喷流物理 活动星系核作为宇宙中最强大的能量源，其机制仍存在诸多未解之谜。本章深入探讨超大质量黑洞吸积盘的物理过程，包括粘滞、辐射传输以及磁场在能量释放中的作用。详细解析相对论性喷流的形成、加速和准直机制。我们将对比布拉佐夫斯基模型与磁场驱动模型（如Blandford-Znajek过程），并结合VLBI观测数据，分析不同频率下喷流辐射的同步辐射和逆康普顿散射机制，及其对宿主星系演化的反馈效应。 第五章：伽马射线暴（GRBs）的起源与普适性 伽马射线暴是宇宙中最剧烈的爆炸现象。本章系统梳理两种主要GRB模型：双星并合触发的短暴和特大质量恒星塌缩（超新星）触发的长暴。重点阐述爆炸后激波产生的辐射机制，包括对余辉光变曲线的建模分析。探讨如何利用高能光子谱的特点来推断暴源周围介质的密度、磁场强度以及爆炸能量的分布。此外，还将涉及对“暗GRB”和超高能宇宙线的潜在关联性研究。 第六章：中子星的内部结构与物态方程的限制 中子星是检验极端密度下物质状态的天然实验室。本章从核物理和广义相对论的耦合角度，构建描述中子星内部结构的状态方程（EoS）。讨论如何利用中子星质量-半径关系（$M-R$ 关系）作为EoS的观测约束。重点分析当两颗中子星并合时，潮汐形变参数如何编码了核物质的硬度信息。探讨在核心可能存在的奇异物态，如超流体、夸克物质或Pion凝结，以及如何通过X射线脉冲星的观测来探测这些内部现象。 第三部分：系外行星的发现与宜居性探究 第七章：系外行星的探测技术与大气光谱学 本部分转向恒星系统和行星科学。详细介绍开普勒和TESS任务的凌日法原理及其对行星统计学的贡献。深入剖析径向速度法在高精度测量中的进展，特别是如何分离恒星自转和行星信号的挑战。进入大气分析，讲解透射光谱和发射光谱的物理基础，如何通过分析特定波长下的吸收线来确定行星大气层的化学成分（如水蒸气、甲烷、二氧化碳等）。讨论如何利用哈勃/JWST的数据，识别潜在的生物标记物（Biosignatures）。 第八章：恒星-行星系统的动力学与宜居带的演化 行星的形成和迁移过程是理解当前系统构型的关键。本章探讨吸积盘不稳定性模型、核-核迁移机制（如Tidal Gate Mechanism）以及“冷启动”模型的优缺点。分析恒星活动（如耀斑和磁场）对近距离行星大气的剥离效应（Combe-Stellar Wind Interactions）。定义和讨论宜居带（Habitable Zone）的概念，并引入更精细的“可居住性指标”，如地质活动潜力、内部磁场对宇宙射线的防御能力，以及潮汐加热对冰卫星海洋维持的贡献。 第九章：行星形成的高级数值模拟与尘埃演化 行星形成的“碎片盘”阶段是理解岩石行星构造的瓶颈。本章聚焦于数值模拟技术，如平流扩散方程（ADTE）和高分辨率3D N体模拟，来研究毫米到公里尺度尘埃颗粒的碰撞、附着与漂移过程。重点分析如何通过引力扰动（如佩雷斯-福克斯不稳定性）来克服“一步登天”问题，形成胚胎星子。讨论不同轨道动力学条件下，富含挥发物（水冰）和富含岩石的行星胚胎在星周盘中的分布差异。 全书内容涵盖了从宇宙尺度的引力波信号处理，到极端密度下的核物理，再到分子光谱学对遥远世界的解析，为读者提供一个广阔且深入的现代天体物理研究图景。

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这本书的排版和印刷质量，是值得称赞的细节之处。在如此厚重的篇幅中，保持如此高的清晰度和准确性，实属不易。页边距的留白恰到好处，既保证了阅读的舒适度，也为读者留下了充足的批注空间——我习惯性地在书页空白处写下自己的思考、疑问和感悟，而这本书的纸张质地和油墨的附着力都非常优秀，使得我的铅笔字迹清晰可辨，完全不会有洇开的困扰。更值得一提的是，书中大量的数学符号和公式，无论是希腊字母还是复杂的矩阵表示，都呈现出完美的对齐和清晰的结构，这对于阅读代数这种高度依赖视觉精确性的学科书籍来说，至关重要。清晰的呈现，直接减少了因视觉疲劳或符号识别错误而导致理解中断的风险，让注意力可以完全集中于逻辑的推演本身，这体现了出版方对学术严谨性的高度尊重。

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这本书的封面设计简直是一场视觉的盛宴，那种深邃的蓝色调，配上烫金的字体，让人一眼就能感受到它蕴含的学术重量。初次翻开，我立刻被它严谨的逻辑结构所吸引。作者在绪论部分就清晰地勾勒出了整个研究的脉络，仿佛一位经验丰富的向导，为我们指明了通往知识高地的崎岖小径。尤其让我印象深刻的是，书中对于某些经典定理的阐述，不再是教科书式的平铺直叙，而是加入了大量的历史背景和思想演变过程的剖析。比如，在探讨群论基础时，作者巧妙地穿插了伽罗瓦的生平轶事，使得原本抽象的代数概念瞬间鲜活了起来，充满了人文关怀。阅读体验中，我仿佛能与那些伟大的数学家们进行跨时空的对话，理解他们是如何一步步攻克难题，建立起宏伟的理论大厦的。这种将历史、哲学与纯粹的数学推导完美融合的叙事手法，极大地提升了阅读的深度和趣味性，让枯燥的公式推导过程也变得引人入胜，让人忍不住一气呵成读下去，生怕错过任何一个精妙的论证环节。

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我必须承认，这本书的阅读门槛相当高，但正是这种挑战性，才体现了它的价值所在。它没有试图去迎合初学者，而是直奔主题，深入探讨了那些在普通教材中往往被一带而过的核心难点。例如，在处理线性代数的高级主题时，作者对于谱理论的讲解，其细腻程度令人叹为观止。他不仅仅满足于给出定义和证明，更是深入剖析了不同分解方法之间的内在联系和几何直观，用极其精妙的类比帮助读者构建起对复杂概念的整体认知框架。有那么几页的内容，我足足研读了半个小时，反复咀嚼其中的每一个措辞，才勉强领会到其中蕴含的深刻洞察。这感觉就像攀登一座陡峭的山峰，虽然过程异常艰辛，但一旦站到顶端，所见的风景却是无与伦比的辽阔和清晰。对于那些已经掌握了基础知识，渴望在代数领域寻求突破的进阶学习者来说，这本书无疑是一本不可多得的“武林秘籍”，能将读者的思维层次提升到一个全新的境界。

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就其内容深度和广度而言，这本书更像是一套精心打磨的“研究工具箱”，而不是一本传统的教科书。它提供了大量的、经过实战检验的高级证明技巧和解决问题的通用范式。作者在每节的末尾设置的“延伸阅读与挑战性问题”部分，简直是点睛之笔。这些问题往往不是简单的计算题，而是需要综合运用多章节知识，甚至需要引入外部理论才能攻克的“拦路虎”。这些挑战性问题，迫使我必须脱离书本的直接引导，自己去探索、去尝试，在这个过程中，我对理论的理解才真正由“知道”升华为“掌握”。这种主动建构知识体系的过程，是任何高效能学习所必需的。这本书成功地搭建了一个高水平的思考平台，让读者在解决实际问题中，真正体会到做数学研究的乐趣与艰辛，其价值无可估量。

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这本书最让我感到惊喜的是它在专题选择上的独到眼光。它并非简单地对现有知识点进行罗列和重述，而是聚焦于代数理论中那些相互交织、充满张力的前沿或关键交叉点。我特别欣赏作者在讨论代数几何与数论的桥接部分所花费的心思。他并没有用过于艰深的语言去强行连接两个领域，而是通过一些精心挑选的实例，巧妙地揭示了隐藏在看似不相关的概念背后的统一结构。这种“举一反三”的教学策略，极大地拓宽了我的知识视野，让我开始跳出纯粹的代数框架，去审视数学更宏大的图景。读完这一章后，我立刻产生了去查阅更多相关交叉学科文献的强烈冲动，它成功地在我的心中播下了一颗好奇的种子，激发了自我驱动的学习欲望，这远比被动接受知识传授要有效得多。

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