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天體物理學 版權信息
- ISBN：9787575304498
- 條形碼：9787575304498 ; 978-7-5753-0449-8
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
天體物理學 本書特色
傳說牛頓在自己的伍爾索普果園里看到蘋果落下，頓時靈光一閃，想到月球也應該和蘋果一樣落下。如果這是真的，那么天體物理學便在此刻誕生了。將物理定律應用到地球之外的一切事物，這便是天體物理學。本書展示了天體物理學領域在過去一個世紀里的迅速發展，解釋了如何應用物理學的基本原理來揭示重大的天文現象，閱讀本書仿佛在目睹著一些不可思議的天文奇觀。本書特別邀請到國科學院院士、中國科學院國家天文臺研究員趙剛作序推薦。
天體物理學 內容簡介
身處地球，我們如何得知遙遠的星系里在發生什么？我們在地球上掌握的物理學定律，是否適用于宇宙中的天體？答案是肯定的。天體物理學便是基于永恒不變的物理學定律來研究地外天體的學科，借由它我們可以了解恒星如何形成、衰老與死亡，行星系統如何形成，星系之間如何相互聯系。在本書中，詹姆斯·賓尼展示了天體物理學領域在過去一個世紀里的迅速發展，解釋了如何應用物理學的基本原理——能量、質量和動量，以及相對論和量子力學這兩大支柱，來揭示快速旋轉的毫秒脈沖星到巨大螺旋星系的碰撞等重大天文現象，宇宙的奧秘由此向我們敞開。
天體物理學天體物理學 前言
序 言
趙 剛
對于想要了解天體物理學的人來說，這本《天體物理學》無疑是一本很好的入門書。作者詹姆斯· 賓尼（James Binney）是一位杰出的理論天體物理學家，同時他還是牛津大學榮休教授、英國皇家學會院士、美國科學院外籍院士，以銀河系和河外星系理論研究而聞名遐邇。賓尼教授的學術成就廣受認可，特別是他撰寫的兩本星系方向研究專著《星系天文學》（2004）和《星系動力學》（2005），在天文界頗為流行，其中前者由我和我的學生聯合翻譯出版，后者由上海天文臺宋國玄先生翻譯出版。
這兩本書長期以來一直被用作天體物理領域的教科書或參考書，而這本《天體物理學》是牛津大學Very Short Introductions系列叢書的經典之作，為廣大讀者開啟了一扇通往天體物理學奇妙世界的大門。
天體物理學 目錄
**章 重大的思想
第二章 恒星間的氣體
第三章 恒 星
第四章 吸 積
第五章 行星系
第六章 相對論天體物理學
第七章 星 系
第八章 總覽全局
索 引
英文原文
展開全部
天體物理學 相關資料
第一章 重大的思想
牛頓之前只有天文學，之后才有了天體物理學。傳說他在自己的伍爾索普果園里看到蘋果落下，頓時靈光一閃，想到月球也應該和蘋果一樣落下。如果這是真的，那么天體物理學便在此刻誕生了。也就是說，月球等天體并不像牛頓的前輩設想的那樣，按照神明定下的軌跡在天空滑行，它們與一個明天就可能被鳥獸啃去一半、讓人不屑一顧的蘋果一樣，都遵循著相同的物理定律。
這個思想的力量，在于我們可以用實驗室中提煉的物理定律解釋遠在宇宙深處的天體。于是，牛頓的思想使我們在思維中旅行，穿過宇宙那超乎想象的廣袤空間，觀察遙遠星系中心的巨大黑洞—而如今即使用上射電望遠鏡，也只能收到微弱的信號。
牛頓還從另一個重要方面奠定了天體物理學的基礎：我們可以通過具有恰當定義的物理定律，得到精確的定量預測。因此，他不僅能對已有的觀測做出一致的物理解釋，還能預測未來可能觀測到的結果。為此，他必須發明一種新的數學—微積分，用它的語言概括物理定律。牛頓時代之后，大部分物理定律便采用了微分方程的形式，它通過描述函數的變化率來確定函數。微分方程包含了給定物理情境的一切情況，我們需要根據初始條件找到表示特定情形的函數。例如，手槍打出的子彈的軌跡是牛頓方程 m dv/dt = F的解。這個方程通常簡化為 f = ma，將速度（v）的變化率（即加速度）與力（F）聯系了起來。牛頓方程適用于一切子彈和下落的蘋果，也適用于月球，是個普適方程。月球、子彈、蘋果之所以有不同的軌跡，是因為它們的初始條件不同：月球遠離地心，運動速度非常快；子彈在地表附近射出，速度慢得多；蘋果也在地表附近運動，但它一開始是靜止的。不同的初始條件應用到相同的普適方程中，就得到了三條完全不同的軌跡。于是，牛頓發明的數學變身為有力的工具，我們由此確定是什么讓不同的現象具有共性，又是什么讓它們有所區別。
其中必有關聯
第一章 重大的思想
天地同規律
牛頓之前只有天文學，之后才有了天體物理學。傳說他在自己的伍爾索普果園里看到蘋果落下，頓時靈光一閃，想到月球也應該和蘋果一樣落下。如果這是真的，那么天體物理學便在此刻誕生了。也就是說，月球等天體并不像牛頓的前輩設想的那樣，按照神明定下的軌跡在天空滑行，它們與一個明天就可能被鳥獸啃去一半、讓人不屑一顧的蘋果一樣，都遵循著相同的物理定律。
這個思想的力量，在于我們可以用實驗室中提煉的物理定律解釋遠在宇宙深處的天體。于是，牛頓的思想使我們在思維中旅行，穿過宇宙那超乎想象的廣袤空間，觀察遙遠星系中心的巨大黑洞—而如今即使用上射電望遠鏡，也只能收到微弱的信號。
牛頓還從另一個重要方面奠定了天體物理學的基礎：我們可以通過具有恰當定義的物理定律，得到精確的定量預測。因此，他不僅能對已有的觀測做出一致的物理解釋，還能預測未來可能觀測到的結果。為此，他必須發明一種新的數學—微積分，用它的語言概括物理定律。牛頓時代之后，大部分物理定律便采用了微分方程的形式，它通過描述函數的變化率來確定函數。微分方程包含了給定物理情境的一切情況，我們需要根據初始條件找到表示特定情形的函數。例如，手槍打出的子彈的軌跡是牛頓方程 m dv/dt = F的解。這個方程通常簡化為 f = ma，將速度（v）的變化率（即加速度）與力（F）聯系了起來。牛頓方程適用于一切子彈和下落的蘋果，也適用于月球，是個普適方程。月球、子彈、蘋果之所以有不同的軌跡，是因為它們的初始條件不同：月球遠離地心，運動速度非常快；子彈在地表附近射出，速度慢得多；蘋果也在地表附近運動，但它一開始是靜止的。不同的初始條件應用到相同的普適方程中，就得到了三條完全不同的軌跡。于是，牛頓發明的數學變身為有力的工具，我們由此確定是什么讓不同的現象具有共性，又是什么讓它們有所區別。
其中必有關聯
詹姆斯· 克拉克 · 麥克斯韋是愛丁堡一個富裕律師的獨子。他很早就顯露出數學和物理的高超天賦，在氣體和熱理論，以及土星環的動力學分析等領域做出了巨大的貢獻。但他最大的成就，是通過純思維的方式拓展了電磁學的定律。他設想了一個特別的實驗裝置，其中有交流電在電路中來回流動。電路里有一個電容，這是一種由兩塊金屬板組成的元件，中間夾著一層很薄的絕緣體，原則上可以是真空。電流流到一塊金屬板上，使它帶正電， 從另一塊金屬板流出，使它帶負電。麥克斯韋運用安德烈—瑪麗 · 安培提出的法則計算這個電路產生的磁場。他在1865年證明，如果以不同的方式運用安培的法則，就會得出全然不同的結果，除非電容金屬板之間的絕緣體中也有電流通過。這個結果使麥克斯韋提出假設，認為隨時間變化的電場會產生“位移電流”。從數學上看，原先的微分方程表達了傳統電流與它生成的磁場的關聯，而這假想的電流在其中添加了額外的一項。
這個額外的項帶來了驚人的影響，它使得電場和磁場能夠相互維持，而不需要電荷參與其中。在此之前，電場圍繞在帶電物體周圍，磁場則圍繞在通電線圈周圍。但有了這個額外項后，隨時間變化的電場能夠生成一個隨時間變化的磁場。邁克爾 · 法拉第已經證明，這樣的磁場可以生成隨時間變化的電場。因此，在不需要任何電荷參與的情況下，這個磁場又可以重新生成原先的電場！這個驚人的結論正確嗎？方程中的額外項是否是愚蠢的錯誤？
麥克斯韋計算了電場和磁場的耦合振蕩在真空中傳播的速度，結果與光速測量值在實驗誤差內吻合。于是麥克斯韋得出結論說，他的額外項是正確的，光是電場和磁場相互維持的振蕩。因為光的波長非常短（約為0.0 005毫米），所以振蕩頻率一定很高。頻率較低的振蕩對應較長的波長。 1886年，海因里希 · 赫茲發射并檢測到了這樣的“射電”波。
因此，麥克斯韋重新解釋了一個古老的現象—光。他將傳統的物理學定律應用于思想實驗之中，然后論證這些定律需要修正，從而使整個理論前后一致，并由此預言了一種全新現象。這一步，石破天驚。
永永遠遠
我們相信物理定律永遠正確：有確鑿證據證明，它們自138億年前宇宙誕生后的一分鐘起便是如此。宇宙從爆炸的火球經歷寒冷、黑暗的時期，創生出第一批恒星與星系（現在正由巨型望遠鏡研究），其間的物理定律始終是對的，而且至今依然正確。
雖然物理定律在過去的 138億年間一直保持著穩定，但宇宙卻已然改頭換面。這里再次體現了牛頓式物理定律與物理定律所描述的現象的區別：物理定律體現為微分方程，它在任何時刻、任何地點都是對的；物理現象則會因為方程需要的初始條件急劇變化而完全改變。
因為物理定律在宇宙中的每個部分都有效，所以我們可以在頭腦中暢游遙遠的星系；因為物理定律在任何時間都有效，所以我們可以在頭腦中回溯最初的時刻。物理定律這種普遍、永恒不變的性質讓我們在想象中成為時空的旅行者。
將物理定律應用到地球之外的一切事物，這便是天體物理學。因此，它是其他科學的晚輩，但在規模上傲視群雄。
天體物理學 作者簡介
作者
詹姆斯·賓尼 英國杰出理論天體物理學家，牛津大學榮休教授，英國皇家學會院士，美國科學院外籍院士，以銀河系和河外星系理論研究而著名。著有經典天文學教材《星系天文學》（2004）和《星系動力學》（2005）。
序言作者
趙剛 中國科學院院士，中國科學院國家天文臺研究員，“郭守敬望遠鏡”（LAMOST）科學委員會主任。在恒星元素豐度、太陽系外行星、銀河系形成與演化、實驗室天體物理等領域開展研究。成果多次被評為中國年度十大天文科技進展，利用恒星豐度探索銀河系化學演化的研究獲國家自然科學二等獎。目前擔任國家自然科學基金委“基礎科學中心”項目負責人，以及國家重點研發計劃“基于LAMOST 巡天的銀河系研究”項目首席科學家。
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