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出版者:Addison-Wesley

作者:Barbara Ryden

出品人:

页数:608

译者:

出版时间:2009-3-20

价格:USD 172.20

装帧:Hardcover

isbn号码:9780321595584

丛书系列:

图书标签:

• 天文
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• 物理宇宙学

璀璨星辰的奥秘：探索宇宙的物理法则 本书将带领读者踏上一段史诗般的宇宙探索之旅，深入解析那些驱动着我们所见所感的一切天体现象的根本物理原理。我们不再仅仅满足于仰望星空，而是要理解星星为何燃烧，星系为何演化，黑洞为何吞噬一切，以及宇宙本身究竟是如何诞生和发展的。这并非一本简单的天文科普读物，它将系统性地、深入浅出地揭示天体物理学的核心概念与方法，让读者在理解宇宙之宏伟壮丽的同时，也能领略科学的严谨与逻辑之美。 第一篇：宇宙的基石——粒子、辐射与能量 宇宙的万物，无论多么庞大或微小，其本质都离不开基本粒子和能量的相互作用。本篇将从最微观的层面出发，构建理解天体物理学的基本框架。 基本粒子与相互作用： 我们将回顾构成宇宙的物质粒子，如夸克、轻子，以及传递力的玻色子。理解它们如何在极端环境下碰撞、衰变，以及宇宙早期的粒子汤是如何演化的，是理解恒星核聚变、超新星爆发等剧烈现象的基础。我们将探讨四种基本相互作用（强、弱、电磁、引力）在天体物理过程中的关键作用，例如，强相互作用维系着原子核的稳定，电磁相互作用主导了光的传播和恒星的辐射，而引力则是宇宙结构形成和演化的根本动力。 电磁辐射：万能的信使： 光，从可见光到射电波、X射线、伽马射线，是天体物理学家探测宇宙的“眼睛”。本篇将深入讲解电磁辐射的本质——光子，以及黑体辐射理论如何帮助我们理解恒星的温度和构成。我们会详细介绍光谱分析的强大之处：通过分析来自遥远天体的光线，我们可以得知其化学成分、温度、速度乃至运动状态。从遥远星系的红移现象，到恒星内部的能量传输，电磁辐射无处不在，扮演着传递信息、揭示秘密的关键角色。 能量的转化与守恒： 能量是宇宙中最根本的概念之一。本篇将探讨能量在各种天体过程中的形式转化，从核能到热能，再到动能和势能。我们将深入分析恒星之所以能够发光发热的秘密——核聚变反应，理解质子-质子链和碳氮氧循环等反应过程，以及它们如何将物质转化为巨大的能量。同时，能量守恒定律在宇宙中的普适性也将得到强调，解释为何宇宙中的能量总量是恒定的，只是不断地在不同形式之间转化。 第二篇：恒星的诞生、生命与死亡 恒星，这些宇宙中最耀眼的明星，它们是宇宙演化的重要驱动力，也是我们理解物质循环和元素产生的关键。本篇将详细解析恒星的整个生命周期。 星云的引力塌缩： 恒星的诞生始于广袤的星际分子云——星云。我们将探讨这些由气体和尘埃组成的巨型云团如何在自身引力作用下发生塌缩，温度和密度逐渐升高，最终点燃核心的核聚变反应，形成一颗年轻的恒星。这里将涉及引力、气体动力学以及角动量守恒等概念。 主序星阶段：氢的熔炉： 绝大多数恒星在其生命的大部分时间里都处于主序星阶段，此时它们的核心主要通过氢的核聚变产生氦来维持稳定。我们将详细解析恒星内部的结构，包括核心、辐射区、对流区以及光球层，并解释这些区域如何协同工作，将核聚变产生的能量传递到恒星表面并辐射出去。恒星质量对主序星演化的影响，例如质量越大的恒星演化越快、温度越高，也将是重点讨论的内容。 恒星的演化：从红巨星到白矮星： 当恒星核心的氢燃料耗尽后，它们将进入更复杂的演化阶段。对于质量与太阳相近的恒星，我们将探讨它们如何膨胀成红巨星，核心温度升高以点燃氦聚变，最终将外层物质抛射出去，形成美丽的行星状星云，而留下的核心则收缩成致密的白矮星。我们将深入分析白矮星的物质特性，例如简并态压力如何支撑其抵抗引力塌缩。 大质量恒星的壮丽终结：超新星爆发： 对于质量远超太阳的恒星，它们的命运将更加波澜壮阔。我们将详细解析这些恒星在核心燃料耗尽后，如何经历更高级别的核聚变（例如碳、氧、硅的聚变），直至铁元素的产生。铁的产生标志着能量释放的终结，此时引力将占据主导，导致恒星核心发生灾难性的塌缩，引发震撼宇宙的超新星爆发。我们将讨论不同类型的超新星（Ia型、II型）的成因，以及它们在宇宙中散播重元素、影响下一代恒星形成的重要性。 中子星与黑洞：宇宙的极端遗迹： 超新星爆发的残骸，根据初始恒星质量的不同，可能会形成两种极端致密的天体：中子星和黑洞。我们将深入介绍中子星的奇特性质，例如它们由中子简并态支撑，拥有极强的磁场和高速自转，可能表现为脉冲星。而对于质量更大的残骸，它们将无可避免地塌缩成黑洞，一个引力场强大到连光也无法逃逸的时空奇点。我们将探讨黑洞的事件视界、奇点等概念，以及黑洞的观测证据，例如X射线双星中的吸积盘。 第三篇：星系的结构、演化与宇宙的广阔图景 恒星并非孤立存在，它们聚集在一起形成浩瀚的星系，而星系又构成了宇宙的宏伟结构。本篇将带领读者从恒星的尺度跳跃到星系的尺度，理解宇宙的组织方式。 星系的分类与结构： 我们将学习如何根据星系的外形将其划分为旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。深入解析这些星系的组成部分：恒星、星际气体和尘埃、暗物质以及可能存在的黑洞。我们将探讨旋涡星系中旋臂的形成机制，以及椭圆星系为何通常显得“老龄化”且缺乏气体。 星系的形成与演化： 星系并非恒古不变，它们也在不断地形成、合并和演化。我们将探讨宇宙早期小尺度结构如何通过引力聚集形成星系，以及星系合并是如何驱动其结构和组成发生改变的。例如，旋涡星系合并可能形成椭圆星系，而星系碰撞也可能激发新一轮的恒星形成。 银河系：我们的家园： 作为人类文明的载体，我们对银河系有着特殊的兴趣。本篇将详细介绍银河系的结构：中心黑洞、核球、盘面（旋臂）、核晕和晕。我们将探讨银河系的运动学，以及如何通过观测恒星的速度和分布来推断银河系的质量和暗物质含量。 宇宙的大尺度结构： 走出银河系，我们将看到宇宙并非均匀分布的，而是呈现出“纤维状”的巨大结构，由星系团、超星系团以及空洞组成。本篇将介绍宇宙学观测如何揭示这些宏伟的结构，以及这些结构的形成是如何与宇宙的演化紧密相连的。 第四篇：宇宙的起源、演化与命运 我们将目光投向宇宙的起源，探寻宇宙是如何从一个极端高温高密的奇点演化至今，以及它的最终命运将走向何方。 宇宙的膨胀与哈勃定律： 伟大的哈勃观测证实了宇宙正在膨胀。本篇将详细介绍哈勃定律，理解星系红移与距离之间的关系，以及它如何为大爆炸理论提供了关键证据。我们将探讨宇宙膨胀的含义，以及它对我们理解宇宙大小和年龄的影响。 大爆炸理论：宇宙的开端： 大爆炸理论是目前最被广泛接受的宇宙起源模型。我们将深入解析大爆炸理论的核心思想：宇宙起源于一个极度致密、炽热的状态，并在此后不断膨胀和冷却。我们将回顾支持大爆炸理论的关键观测证据，例如宇宙微波背景辐射（CMB）和轻元素的丰度。 宇宙微波背景辐射（CMB）：大爆炸的回响： CMB是宇宙大爆炸留下的“余晖”，它携带着关于宇宙早期状态的宝贵信息。本篇将详细介绍CMB的性质、起源及其在宇宙学研究中的重要意义，包括其温度的不均匀性如何指示了宇宙早期物质密度的微小扰动，这些扰动最终孕育了我们今天看到的宇宙结构。 暗物质与暗能量：宇宙的神秘组成： 现代宇宙学研究揭示，我们所见的普通物质仅占宇宙总质能的极小一部分。本篇将深入探讨暗物质和暗能量这两个构成宇宙绝大部分的神秘成分。我们将回顾支持暗物质存在的观测证据，例如星系自转曲线和星系团的引力透镜效应，以及暗能量如何解释宇宙加速膨胀的现象。我们将讨论目前关于暗物质和暗能量的理论模型以及正在进行的探测尝试。 宇宙的未来：可能的结局： 宇宙的命运并非注定。本篇将探讨基于当前宇宙学模型，宇宙未来可能出现的几种结局：例如，如果暗能量密度保持不变，宇宙可能会继续加速膨胀，最终导致“大撕裂”；如果暗能量密度随时间变化，也可能导致“大收缩”或“永恒膨胀”。 本书旨在为读者提供一个全面、深入、系统的天体物理学知识体系。我们不仅会介绍重要的理论模型和观测事实，更会强调科学的探究方法和逻辑推理过程。通过阅读本书，读者将能够更好地理解宇宙的壮丽，欣赏科学的魅力，并为进一步探索宇宙奥秘打下坚实的基础。

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大一天文课教材。很棒的书，图文并茂，各种公式。真正适合大学生看的天文书

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入门的天体物理学，消遣用还是不错的。

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