电动力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:208

译者:

出版时间:2009-9

价格:16.00元

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isbn号码:9787802219380

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• 物理
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• 电动力学
• 物理学
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《天体物理学导论：从牛顿定律到宇宙结构》 概述 本书旨在为对宇宙奥秘充满好奇的读者和初涉天体物理学的学生，提供一个全面、深入且易于理解的入门性指南。我们摒弃了晦涩的数学推导和复杂的场方程，转而聚焦于支撑现代天体物理学的核心概念、观测证据以及支配天体运行的基本物理原理。全书结构清晰，从宏观尺度的力学基础，逐步深入到恒星的生命周期、星系的形成与演化，直至探索暗物质、暗能量和宇宙学的宏大图景。 本书的独特之处在于其强调物理图像的构建和历史脉络的梳理。我们相信，理解天体物理学的关键在于把握物理学家如何通过观测数据，逐步揭示宇宙的运行机制，而非仅仅记住公式。因此，每一章节都紧密结合了历史上的重大发现（如伽利略的望远镜观测、哈勃的星系红移测量），并辅以当代尖端设备（如詹姆斯·韦伯太空望远镜、引力波探测器LIGO）的前沿成果。 目标读者： 本科低年级学生、科学爱好者、对宇宙学和天体物理学有强烈求知欲的非专业人士。 核心特点： 强调物理直觉培养，内容严谨而不失可读性，配图丰富，侧重概念解析。 --- 第一部分：宇宙的基石——力学与辐射 本部分奠定了理解天体物理现象所需的基础工具。我们首先回顾牛顿力学在宏观尺度上的精确性，并将其应用于行星轨道计算和恒星运动的分析。 第一章：回归牛顿——引力与轨道动力学 本章从开普勒定律的经验总结出发，深入探讨万有引力定律如何将这些规律统一于一个普适的力学框架之下。我们详细分析了双星系统的运动，这对测量恒星质量至关重要。此外，我们还将介绍拉格朗日点（Lagrange Points）的概念，解析卫星和空间探测器如何在复杂的引力场中保持稳定轨道，这对于理解太阳系探测任务的轨道设计具有实际意义。 第二章：光——宇宙的信使 天体物理学的本质是对遥远天体的“看”与“测”。本章专门讨论电磁辐射在天体物理学中的核心地位。我们从麦克斯韦方程组中导出的电磁波谱概念开始，解释不同波段（射电、红外、可见光、X射线和伽马射线）如何揭示天体的不同物理状态（温度、密度、化学成分）。重点讲解了黑体辐射定律（普朗克定律），这是我们确定恒星表面温度的直接工具。此外，我们将详细阐述光谱的形成，特别是吸收线和发射线的产生机制，以及它们如何充当宇宙的“化学指纹”。 第三章：相对论的微小修正与引力透镜效应 虽然牛顿力学在多数情况下足够，但对于高精度观测和极端环境，我们需要引入爱因斯坦的狭义和广义相对论。本章首先简要介绍狭义相对论对时间、长度和能量的修正，主要应用于高速运动的粒子天体物理学。随后，我们将着重讲解广义相对论在天体物理中的最直观体现——引力透镜效应。从单次透镜到强透镜和弱透镜，我们展示了光线如何在质量分布（如星系团）的弯曲时空中发生偏折，这不仅是广义相对论的有力证明，也是我们测量宇宙中不可见物质（暗物质）密度的关键手段。 --- 第二部分：恒星的生命史诗 恒星是宇宙中主要的能量工厂和重元素熔炉。本部分系统地追踪一颗恒星从诞生、稳定“中年”到最终死亡的全过程。 第四章：星云与恒星的诞生 恒星的起源深埋在巨大的分子云之中。本章探讨星际介质（ISM）的性质——温度、密度和化学组成。我们将详细分析引力塌缩的触发机制，介绍原恒星的形成过程，以及伴随的喷流和吸积盘现象。通过钱德拉塞卡极限和翁-霍伊尔极限的概念，我们为读者理解恒星质量对后续命运的决定性影响做好铺垫。 第五章：主序星的稳定与内部结构 绝大多数恒星的一生都在“主序期”度过，核心是稳定的氢核聚变。本章的核心在于建立恒星结构的基本方程组——流体静力平衡、能量传输（辐射、对流）和能量产生（质子-质子链、CNO循环）。我们将通过构建恒星结构模型，解释为何恒星的质量、光度和寿命之间存在精确的幂律关系，即著名的质量-光度关系。同时，对太阳内部的结构进行案例分析。 第六章：恒星的黄昏——退行与终结 恒星的命运取决于其初始质量。本章分为两个主要部分： 1. 低质量恒星的演化： 探讨红巨星分支、氦闪、渐近巨星分支（AGB）阶段，以及最终抛射外层形成美丽的行星状星云和留下的白矮星。我们详细讨论白矮星的简并态压力限制，即钱德拉塞卡极限。 2. 大质量恒星的剧变： 描述巨量恒星如何通过核聚变合成更重的元素（碳、氧直至铁）。重点讲解铁核的形成及其灾难性的引力塌缩，引发II型超新星爆发。本章还将介绍中子星的形成，及其作为脉冲星在射电天文学中的重要观测意义。 第七章：宇宙中最极端的对象——黑洞 本章将黑洞从一个理论概念转化为一个可以被观测和研究的天体物理实体。我们从史瓦西半径开始，阐述事件视界的概念。重点讨论史瓦西、克尔（旋转）黑洞的几何特性，以及它们对周围时空的影响。观测证据方面，我们将深入探讨X射线双星中不可见伴侣的质量测量、吸积盘的X射线辐射特征，以及对星系中心超大质量黑洞（如人马座A）的最新观测进展。 --- 第三部分：从星系到宇宙学 在了解了恒星的个体生命之后，本部分将视角放大，探讨这些基本单元如何组织成宏大的结构，并研究整个宇宙的起源、演化和未来。 第八章：星系的形态与动力学 星系是引力束缚下的恒星、气体、尘埃和暗物质的集合体。本章分类介绍螺旋星系、椭圆星系和不规则星系的形态特征。关键内容包括星系旋转曲线的分析——这是发现暗物质的最早、最强烈的证据之一。我们将运用刚体转动模型和非刚体转动模型进行对比，解释星系外围恒星的高速运动无法仅由可见物质解释。此外，本章还将介绍星系的碰撞与并合过程对星系演化的驱动作用。 第九章：活动的星系核与宇宙能量学 并非所有星系都平静无波。本章聚焦于活动星系核（AGN），包括类星体、射电星系和耀变体。我们探讨统一模型，解释这些现象的共同物理基础——中心超大质量黑洞的剧烈吸积过程。我们将分析AGN喷流的形成和相对论性效应，以及它们如何通过反馈机制影响宿主星系的气体冷却和恒星形成率。 第十章：宇宙学的尺度与膨胀的证据 这是对宇宙整体性质的探讨。本章从哈勃-勒梅特定律的发现切入，详细解释红移如何作为距离和速度的度量。我们深入分析宇宙膨胀的本质，澄清“星系在空间中穿行”与“空间本身在膨胀”之间的区别。此外，我们将介绍宇宙微波背景辐射（CMB）的发现及其物理意义——它是宇宙大爆炸“余晖”的直接证据，携带了早期宇宙的温度和密度涨落信息。 第十一章：大爆炸的遗产与宇宙的组分 基于CMB和元素丰度，本章系统阐述标准宇宙学模型——Lambda-CDM模型。我们详细讨论宇宙的物质能量密度构成：普通（重子）物质、冷暗物质（CDM）和暗能量（Lambda项）。我们将阐述暗物质的间接证据（引力透镜、星系团运动）和理论模型，并解释暗能量的性质——一个驱动宇宙加速膨胀的神秘负压项。最后，我们将探讨宇宙学中的时间线：暴胀、核合成、复合期以及结构形成的启动。 --- 结论：未解之谜与未来展望 本书以对当前天体物理学前沿问题的回顾收尾。我们将探讨量子引力、弦理论在宇宙学中的潜在作用，以及新一代望远镜（如欧几里得任务）将如何帮助我们精确测量暗能量的演化历史。本书旨在激发读者不仅要学习已知的知识，更要拥抱那些尚未被解答的宇宙终极问题。

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