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出版者:Addison-Wesley

作者:Barbara Ryden

出品人:

頁數:608

译者:

出版時間:2009-3-20

價格:USD 172.20

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780321595584

叢書系列:

圖書標籤:

• 天文
• 物理學
• 物理
• 天文學
• 科學
• 教材
• 天體物理學
• 物理學
• 天文學
• 宇宙學
• 恒星
• 星係
• 觀測天文學
• 理論天體物理學
• 天體物理學基礎
• 物理宇宙學

璀璨星辰的奧秘：探索宇宙的物理法則 本書將帶領讀者踏上一段史詩般的宇宙探索之旅，深入解析那些驅動著我們所見所感的一切天體現象的根本物理原理。我們不再僅僅滿足於仰望星空，而是要理解星星為何燃燒，星係為何演化，黑洞為何吞噬一切，以及宇宙本身究竟是如何誕生和發展的。這並非一本簡單的天文科普讀物，它將係統性地、深入淺齣地揭示天體物理學的核心概念與方法，讓讀者在理解宇宙之宏偉壯麗的同時，也能領略科學的嚴謹與邏輯之美。 第一篇：宇宙的基石——粒子、輻射與能量 宇宙的萬物，無論多麼龐大或微小，其本質都離不開基本粒子和能量的相互作用。本篇將從最微觀的層麵齣發，構建理解天體物理學的基本框架。 基本粒子與相互作用： 我們將迴顧構成宇宙的物質粒子，如誇剋、輕子，以及傳遞力的玻色子。理解它們如何在極端環境下碰撞、衰變，以及宇宙早期的粒子湯是如何演化的，是理解恒星核聚變、超新星爆發等劇烈現象的基礎。我們將探討四種基本相互作用（強、弱、電磁、引力）在天體物理過程中的關鍵作用，例如，強相互作用維係著原子核的穩定，電磁相互作用主導瞭光的傳播和恒星的輻射，而引力則是宇宙結構形成和演化的根本動力。 電磁輻射：萬能的信使： 光，從可見光到射電波、X射綫、伽馬射綫，是天體物理學傢探測宇宙的“眼睛”。本篇將深入講解電磁輻射的本質——光子，以及黑體輻射理論如何幫助我們理解恒星的溫度和構成。我們會詳細介紹光譜分析的強大之處：通過分析來自遙遠天體的光綫，我們可以得知其化學成分、溫度、速度乃至運動狀態。從遙遠星係的紅移現象，到恒星內部的能量傳輸，電磁輻射無處不在，扮演著傳遞信息、揭示秘密的關鍵角色。 能量的轉化與守恒： 能量是宇宙中最根本的概念之一。本篇將探討能量在各種天體過程中的形式轉化，從核能到熱能，再到動能和勢能。我們將深入分析恒星之所以能夠發光發熱的秘密——核聚變反應，理解質子-質子鏈和碳氮氧循環等反應過程，以及它們如何將物質轉化為巨大的能量。同時，能量守恒定律在宇宙中的普適性也將得到強調，解釋為何宇宙中的能量總量是恒定的，隻是不斷地在不同形式之間轉化。 第二篇：恒星的誕生、生命與死亡 恒星，這些宇宙中最耀眼的明星，它們是宇宙演化的重要驅動力，也是我們理解物質循環和元素産生的關鍵。本篇將詳細解析恒星的整個生命周期。 星雲的引力塌縮： 恒星的誕生始於廣袤的星際分子雲——星雲。我們將探討這些由氣體和塵埃組成的巨型雲團如何在自身引力作用下發生塌縮，溫度和密度逐漸升高，最終點燃核心的核聚變反應，形成一顆年輕的恒星。這裏將涉及引力、氣體動力學以及角動量守恒等概念。 主序星階段：氫的熔爐： 絕大多數恒星在其生命的大部分時間裏都處於主序星階段，此時它們的核心主要通過氫的核聚變産生氦來維持穩定。我們將詳細解析恒星內部的結構，包括核心、輻射區、對流區以及光球層，並解釋這些區域如何協同工作，將核聚變産生的能量傳遞到恒星錶麵並輻射齣去。恒星質量對主序星演化的影響，例如質量越大的恒星演化越快、溫度越高，也將是重點討論的內容。 恒星的演化：從紅巨星到白矮星： 當恒星核心的氫燃料耗盡後，它們將進入更復雜的演化階段。對於質量與太陽相近的恒星，我們將探討它們如何膨脹成紅巨星，核心溫度升高以點燃氦聚變，最終將外層物質拋射齣去，形成美麗的行星狀星雲，而留下的核心則收縮成緻密的白矮星。我們將深入分析白矮星的物質特性，例如簡並態壓力如何支撐其抵抗引力塌縮。 大質量恒星的壯麗終結：超新星爆發： 對於質量遠超太陽的恒星，它們的命運將更加波瀾壯闊。我們將詳細解析這些恒星在核心燃料耗盡後，如何經曆更高級彆的核聚變（例如碳、氧、矽的聚變），直至鐵元素的産生。鐵的産生標誌著能量釋放的終結，此時引力將占據主導，導緻恒星核心發生災難性的塌縮，引發震撼宇宙的超新星爆發。我們將討論不同類型的超新星（Ia型、II型）的成因，以及它們在宇宙中散播重元素、影響下一代恒星形成的重要性。 中子星與黑洞：宇宙的極端遺跡： 超新星爆發的殘骸，根據初始恒星質量的不同，可能會形成兩種極端緻密的天體：中子星和黑洞。我們將深入介紹中子星的奇特性質，例如它們由中子簡並態支撐，擁有極強的磁場和高速自轉，可能錶現為脈衝星。而對於質量更大的殘骸，它們將無可避免地塌縮成黑洞，一個引力場強大到連光也無法逃逸的時空奇點。我們將探討黑洞的事件視界、奇點等概念，以及黑洞的觀測證據，例如X射綫雙星中的吸積盤。 第三篇：星係的結構、演化與宇宙的廣闊圖景 恒星並非孤立存在，它們聚集在一起形成浩瀚的星係，而星係又構成瞭宇宙的宏偉結構。本篇將帶領讀者從恒星的尺度跳躍到星係的尺度，理解宇宙的組織方式。 星係的分類與結構： 我們將學習如何根據星係的外形將其劃分為鏇渦星係、橢圓星係和不規則星係。深入解析這些星係的組成部分：恒星、星際氣體和塵埃、暗物質以及可能存在的黑洞。我們將探討鏇渦星係中鏇臂的形成機製，以及橢圓星係為何通常顯得“老齡化”且缺乏氣體。 星係的形成與演化： 星係並非恒古不變，它們也在不斷地形成、閤並和演化。我們將探討宇宙早期小尺度結構如何通過引力聚集形成星係，以及星係閤並是如何驅動其結構和組成發生改變的。例如，鏇渦星係閤並可能形成橢圓星係，而星係碰撞也可能激發新一輪的恒星形成。 銀河係：我們的傢園： 作為人類文明的載體，我們對銀河係有著特殊的興趣。本篇將詳細介紹銀河係的結構：中心黑洞、核球、盤麵（鏇臂）、核暈和暈。我們將探討銀河係的運動學，以及如何通過觀測恒星的速度和分布來推斷銀河係的質量和暗物質含量。 宇宙的大尺度結構： 走齣銀河係，我們將看到宇宙並非均勻分布的，而是呈現齣“縴維狀”的巨大結構，由星係團、超星係團以及空洞組成。本篇將介紹宇宙學觀測如何揭示這些宏偉的結構，以及這些結構的形成是如何與宇宙的演化緊密相連的。 第四篇：宇宙的起源、演化與命運 我們將目光投嚮宇宙的起源，探尋宇宙是如何從一個極端高溫高密的奇點演化至今，以及它的最終命運將走嚮何方。 宇宙的膨脹與哈勃定律： 偉大的哈勃觀測證實瞭宇宙正在膨脹。本篇將詳細介紹哈勃定律，理解星係紅移與距離之間的關係，以及它如何為大爆炸理論提供瞭關鍵證據。我們將探討宇宙膨脹的含義，以及它對我們理解宇宙大小和年齡的影響。 大爆炸理論：宇宙的開端： 大爆炸理論是目前最被廣泛接受的宇宙起源模型。我們將深入解析大爆炸理論的核心思想：宇宙起源於一個極度緻密、熾熱的狀態，並在此後不斷膨脹和冷卻。我們將迴顧支持大爆炸理論的關鍵觀測證據，例如宇宙微波背景輻射（CMB）和輕元素的豐度。 宇宙微波背景輻射（CMB）：大爆炸的迴響： CMB是宇宙大爆炸留下的“餘暉”，它攜帶著關於宇宙早期狀態的寶貴信息。本篇將詳細介紹CMB的性質、起源及其在宇宙學研究中的重要意義，包括其溫度的不均勻性如何指示瞭宇宙早期物質密度的微小擾動，這些擾動最終孕育瞭我們今天看到的宇宙結構。 暗物質與暗能量：宇宙的神秘組成： 現代宇宙學研究揭示，我們所見的普通物質僅占宇宙總質能的極小一部分。本篇將深入探討暗物質和暗能量這兩個構成宇宙絕大部分的神秘成分。我們將迴顧支持暗物質存在的觀測證據，例如星係自轉麯綫和星係團的引力透鏡效應，以及暗能量如何解釋宇宙加速膨脹的現象。我們將討論目前關於暗物質和暗能量的理論模型以及正在進行的探測嘗試。 宇宙的未來：可能的結局： 宇宙的命運並非注定。本篇將探討基於當前宇宙學模型，宇宙未來可能齣現的幾種結局：例如，如果暗能量密度保持不變，宇宙可能會繼續加速膨脹，最終導緻“大撕裂”；如果暗能量密度隨時間變化，也可能導緻“大收縮”或“永恒膨脹”。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入、係統的天體物理學知識體係。我們不僅會介紹重要的理論模型和觀測事實，更會強調科學的探究方法和邏輯推理過程。通過閱讀本書，讀者將能夠更好地理解宇宙的壯麗，欣賞科學的魅力，並為進一步探索宇宙奧秘打下堅實的基礎。

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入門的天體物理學，消遣用還是不錯的。

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