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出版者:National Academies Press

作者:Office of International Affairs

出品人:

页数:424

译者:

出版时间:1991-1-15

价格:USD 30.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780309043342

丛书系列:

图书标签:

• 天体物理学
• 高能天体物理
• 天文学
• 宇宙射线
• X射线天文学
• 伽马射线天文学
• 黑洞
• 中子星
• 活动星系核
• 脉冲星

《星际尘埃：宇宙物质的摇篮与炼金术》 本书将带您踏上一段穿越宇宙深处的非凡旅程，探索那些比恒星本身更为古老、更为基础的物质——星际尘埃。它并非天体物理学中那些耀眼的光芒，却是在恒星诞生、演化乃至最终消亡的过程中扮演着至关重要的角色。我们将揭示这些微小颗粒的奥秘，理解它们是如何在宇宙的宏大舞台上成为物质循环的关键节点，以及它们如何孕育出我们所见的壮丽天体。 第一章：尘埃的起源：从恒星的呼吸到宇宙的低语 本章将深入探讨星际尘埃的形成机制。我们不会止步于“恒星会产生尘埃”这一简单结论，而是会详细剖析不同类型恒星在生命晚期如何通过恒星风、行星状星云以及超新星爆发等过程，将构成尘埃的重元素（如碳、硅、氧、铁等）散播到广袤的星际介质中。我们将审视这些元素如何在极低的温度和密度下，通过复杂的化学反应和物理吸附过程，逐渐凝聚成微米乃至纳米级别的尘埃颗粒。此外，我们还将探讨星际介质中的化学演化，以及宇宙早期，在第一代恒星尚未形成之前，是否存在某种更原始的尘埃形成途径。 第二章：星际尘埃的家族：形态、成分与光谱指纹 星际尘埃并非单一的存在，而是拥有着丰富多样的“家族成员”。本章将系统地介绍不同种类的星际尘埃，包括但不限于：无定形硅酸盐尘埃、石墨碳尘埃、含碳化合物尘埃（如多环芳烃PAHs）、氧化铁尘埃，以及一些更为复杂的有机分子尘埃。我们将分析它们的微观结构、化学组成，并通过观测它们在不同波段（从紫外、可见光到红外和射电）所表现出的独特吸收、散射和发射光谱特征，来“诊断”它们的身份。这些光谱指纹如同尘埃的DNA，是天文学家研究它们成分和演化的重要依据。 第三章：遮蔽与照亮：星际尘埃对光线的戏剧性影响 星际尘埃最显著的影响之一便是它对光线的遮蔽作用。本章将详细阐述尘埃如何通过吸收和散射来阻挡星光，从而在银河系中形成我们所见的“黑暗区域”或“尘埃带”。我们将探讨这种“消光”效应的强度如何随波长变化，以及它对我们观测遥远天体，特别是对银河系中心区域的观测带来的挑战。同时，我们也会介绍天文学家如何利用这些消光效应来反推尘埃的分布和性质。然而，尘埃并非仅仅是“黑暗的信使”，它们也能通过吸收高能光子并以红外辐射的形式重新发射，从而照亮宇宙中那些不直接发光的区域，例如星云中的年轻恒星团。 第四章：孕育恒星的摇篮：尘埃与星云的秘密 星际尘埃在恒星形成过程中扮演着不可或缺的角色。本章将深入剖析尘埃在分子云中的作用。我们将解释，正是由于尘埃的存在，分子云才能在自身引力作用下逐渐坍缩，并达到形成恒星所需的临界密度和温度。尘埃表面为气体分子提供了催化剂，加速了化学反应，从而合成出复杂的有机分子，这些分子是行星形成的重要原料。我们将探讨尘埃云的冷却机制，以及它们如何有效地将引力势能转化为辐射，促进坍缩过程的进行。本书将描绘一幅壮丽的画面：在黑暗而寒冷的分子云中，星尘悄无声息地聚集，最终点燃新一代恒星的熊熊烈焰。 第五章：行星形成的舞台：从星盘到行星系统 恒星的诞生往往伴随着行星系统的形成，而星际尘埃正是构成行星系统的基本砖块。本章将追溯尘埃在原行星盘中的演化历程。我们将解释，初生的尘埃颗粒如何在相互碰撞和吸积作用下，从小小的颗粒成长为厘米级、米级，乃至公里级的天体。我们将深入探讨凝聚过程中的各种动力学和物理机制，例如颗粒的沉降、漂移和团聚。本书将带领读者了解，从宇宙尘埃到微行星，再到行星的形成，这是一场跨越数百万年的壮丽演变。我们将还会触及类地行星和气态巨行星形成的不同机制，以及尘埃在其中所扮演的关键角色。 第六章：宇宙的炼金术：重元素的合成与尘埃的循环 虽然尘埃本身并非重元素的“源头”，但它们却是重元素在宇宙中传播和富集的重要载体。本章将探讨星际尘埃在宇宙化学循环中的角色。我们将回顾重元素的起源——主要是在恒星内部的核聚变以及超新星爆发。然后，我们将重点关注尘埃如何捕获这些元素，并在星际介质中进行长距离的输运。同时，我们也将审视尘埃颗粒在各种宇宙事件中（如星际碰撞、冲击波等）的破坏与重塑过程，以及它们如何不断地被“炼制”和“更新”。这将是一个关于物质生生不息，在宇宙中不断循环转化的宏大叙事。 第七章：探索星尘：现代观测技术与未来展望 为了深入了解星际尘埃，天文学家们发展出了各种先进的观测技术。本章将介绍当前用于研究星际尘埃的主流观测手段，包括但不限于：地面和空间望远镜（如哈勃空间望远镜、詹姆斯·韦伯空间望远镜、ALMA射电望远镜等），它们如何在可见光、红外和射电波段捕捉尘埃的信号。我们将探讨如何利用光谱学、成像技术以及偏振测量等方法来推断尘埃的物理和化学性质。最后，我们将展望未来，探讨新一代观测设备和理论模型将如何帮助我们揭示星际尘埃更深层次的奥秘，以及它们在理解宇宙生命起源等问题上可能扮演的新角色。 《星际尘埃：宇宙物质的摇篮与炼金术》是一部献给那些对宇宙深处最基础物质充满好奇的读者的作品。它将为您揭示一个隐藏在明亮星光之下的世界，一个由微小颗粒构成的，却对宇宙演化产生深远影响的宏大舞台。

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坦白说，我带着对“高能”的期待打开了这本书，但阅读体验却更像是在一个精心打理的私人花园里漫步，而不是踏入一个充满未知危险的能量前沿。书中对脉冲星的介绍部分，花了很多篇幅去描述它们的周期稳定性、磁场的几何结构以及一些基础的电动力学效应，这些内容无疑是正确的，也是必要的背景知识，但对于寻求突破性、前沿性知识的读者来说，显得过于基础和保守了。它更像是为物理学大三学生准备的“高能现象导论”，而非真正触及当前天文学界最热衷讨论的“极端环境物理学”。我期待能看到更多关于引力波源头的中子星并合后残留物的具体建模，或是对TeV级宇宙线异常谱段的详细分解，但这些尖锐的问题似乎被轻轻放过了，转而用大量篇幅来巩固那些已被广泛接受的概念。如果这本书的目标读者是刚接触这门学科的人，那它非常称职；但对于希望站在知识前沿的进阶读者而言，这本书提供的深度略显不足，更像是一份详尽但略显过时的教科书补充材料。

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这本书的排版和图表质量简直是灾难性的，这极大地削弱了它本应有的震撼力。尽管文字内容本身探讨的是宇宙中最壮丽的景象，但那些低分辨率、模糊不清的模拟图像和似乎是从上世纪九十年代的报告里直接抓取的曲线图，让人倍感失望。我花了很长时间试图解读其中一张关于暗物质晕分布的二维图，但最终放弃了，因为它缺乏必要的图例标注和清晰的坐标轴标记。如果作者想让读者感受到星系团碰撞时释放出的千万亿焦耳的能量，那么视觉呈现就必须跟得上这个概念的宏大。更糟糕的是，某些关键章节的交叉引用似乎存在错误，我不得不频繁地在书的后部和前部之间来回翻找，严重打断了阅读的流畅性。总而言之，这是一部内容潜力巨大，但制作工艺极其粗糙的作品，迫切需要一次精美的再版来匹配其科学价值。

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这本关于高能天体物理学的书简直是打开了一扇通往宇宙最狂暴事件的大门。作者的叙述方式极其引人入胜，读起来就像是在听一位经验丰富的探险家讲述他深入黑洞边缘、穿越超新星爆炸核心的奇特旅程。书中对伽马射线暴的起源和演化机制的探讨，不仅仅是枯燥的理论推导，更多的是一种对宇宙力量的敬畏和迷恋。我尤其欣赏作者是如何将复杂的物理学概念，比如相对论效应和强磁场环境下的粒子加速过程，用生动形象的类比清晰地呈现在我们面前。例如，书中描述脉冲星风暴时，那种仿佛能感受到强大磁场撕扯宇宙空间的文字张力，让人读完后久久不能平静。对于那些已经对天体物理学有所了解的读者来说，这本书提供了一个绝佳的机会，去深化理解那些驱动着宇宙中最极端现象的底层物理规则。它不是一本入门读物，而更像是一本带领你深入前沿研究的向导手册，让人对接下来的观测和理论突破充满期待。

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这本书最让我感到惊喜的是它对历史脉络梳理的巧妙安排。它并非仅仅罗列了当前最热门的理论，而是非常细致地追溯了我们理解宇宙射线起源和高能粒子加速机制的思想演变历程。从维尔纳·海森堡早期对宇宙射线的猜想，到费米对加速机制的首次尝试，再到如今的洛伦兹不变性检验，作者像一位历史学家般，将科学发现中的曲折与突破娓娓道来。这种叙事手法，使得读者不仅理解了“是什么”，更明白了“为什么我们会知道这些”。我特别喜欢其中关于不同学派之间争论的描写，这些争论往往是科学进步的催化剂，它们揭示了科学社群内部的人性挣扎和理性光辉。通过这种回顾，读者可以更全面地把握高能天体物理学作为一个学科是如何从零星的观测数据中提炼出统一物理图像的，这为理解未来可能出现的范式转变做好了充分的铺垫。

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翻开这本书，我立刻被它深厚的学术底蕴和极其严谨的论证结构所震撼。这不是一本追求市场畅销的科普读物，而是一部面向专业研究人员的案头参考书。书中对费米子和玻色子在极端密度下的行为分析，以及对中微子物理在超新星爆发中扮演角色的数学建模，都达到了令人难以置信的深度。我花了好大力气才跟上作者在其中关于德尔塔函数和张量分析的应用，这无疑提高了阅读的门槛，但同时也带来了巨大的学术回报。对于那些希望在某一特定领域（比如活动星系核的喷流模型）进行深入研究的学生或学者来说，这本书提供的详尽公式推导和参考文献引用是无价之宝。它不是用来快速浏览的，而是需要反复研读、在草稿纸上演算验证的工具书。这种扎实到近乎苛刻的写作风格，确保了书中所呈现的每一个结论都经得起最严格的物理学检验，显示出作者深厚的专业积累。

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