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出版者:Springer Verlag

作者:Somov, Boris V.

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2006-11

价格:$ 236.17

装帧:HRD

isbn号码:9780387349480

丛书系列:

图书标签:

Plasma Physics
Astrophysics
Plasma Astrophysics
Space Physics
Magnetohydrodynamics
High-Energy Astrophysics
Solar Physics
Cosmology
Fusion
Nonlinear Physics

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具体描述

This well-illustrated monograph is devoted to classic fundamentals, current practice, and perspectives of modern plasma astrophysics. The first part of the book is unique in covering all the basic principles and practical tools required for understanding and work in plasma astrophysics. The second part represents the physics of magnetic reconnection and flares of electromagnetic origin in space plasmas in the solar system, single and double stars, relativistic objects, accretion disks, their coronae. The level of the book is designed mainly for professional researchers in astrophysics. The book will also be interesting and useful to graduate students in space sciences, geophysics, as well as to advanced students in applied physics and mathematics seeking a unified view of plasma physics and fluid mechanics.

宇宙的织锦：恒星、星系与结构演化一部跨越时间与尺度的宇宙学巨著作者：[虚构作者名] 出版社：[虚构出版社名] ISBN：[虚构ISBN] --- 内容提要本书《宇宙的织锦：恒星、星系与结构演化》并非聚焦于电离气体动力学或磁流体力学（MHD）的特定领域，而是致力于描绘一幅更为宏大且基础的宇宙图景。它深入探讨了宇宙从大爆炸后最初的瞬间，到如今星系团和超星系团的复杂网络结构形成的全过程。本书的独特之处在于其对宇宙学模型、物质成分的演化，以及大型结构如何从早期宇宙的微小涨落中“生长”出来的细致阐述。本书分为六个核心部分，层层递进，引导读者理解支配宇宙命运的基本物理定律和观测证据。 --- 第一部分：宇宙学的基石与早期历史本部分奠定了理解宇宙演化的理论框架。第一章：时空的基本结构与相对论基础本章回顾了爱因斯坦的广义相对论如何作为描述引力的核心理论，并详细解释了弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规在描述均匀、各向同性宇宙中的应用。重点讨论了宇宙标度因子 $a(t)$ 的意义及其与能量密度的关系。第二章：热大爆炸的遗产深入探讨大爆炸模型的关键证据：宇宙微波背景（CMB）辐射的性质、氦丰度等轻元素核合成的预测与观测结果的吻合。详尽分析了CMB谱中各向异性（功率谱）的物理起源，这些微小的温度涨落是未来一切结构的种子。第三章：暗物质：宇宙的隐形骨架本章全面梳理了暗物质的证据链，包括星系旋转曲线、星系团尺度的动力学、引力透镜效应（弱透镜和强透镜）。随后，本书探讨了当前主流的暗物质候选者（如WIMPs、轴子）的理论特性，并描述了它们如何影响宇宙中物质的聚集过程。本书着重于暗物质在重子物质结构形成中的主导作用，而非等离子体的行为。第四章：暗能量与宇宙的加速膨胀详细分析了对超新星观测（Ia型）如何揭示宇宙正在加速膨胀的发现。本章对比了宇宙学常数 $Lambda$ 模型、昆虫动力学（Quintessence）模型等不同的暗能量理论，并讨论了未来探测暗能量性质的实验设计。 --- 第二部分：结构的起源：从量子涨落到密度扰动本部分聚焦于如何将早期宇宙的微小量子涨落转化为宏观的物质分布。第五章：微扰理论与线性增长本章引入线性密度扰动理论。解释了密度对比 $delta(mathbf{x}, t)$ 如何随时间演化，以及在不同宇宙成分主导时期（辐射主导、物质主导）的增长率差异。着重分析了声学振荡（Baryon Acoustic Oscillations, BAO）的物理机制，将其作为标准尺度的重要性。第六章：流体动力学近似与物质迁移描述了在宇宙学尺度下，非相对论性重子物质和冷暗物质（CDM）的运动如何用牛顿引力下的流体方程来近似描述。讨论了气体与光子的耦合、“声学拖曳”（acoustic drag）如何抑制早期结构的形成，直至复合（Recombination）发生。 --- 第三部分：星系的形成与演化：从晕到盘本部分转向了恒星和星系尺度的物理过程。第七章：暗物质晕的构建详细介绍了宇宙学模拟（如N体模拟）如何成功再现观测到的暗物质晕的性质，包括其质量函数、密度剖面（如NFW模型）。探讨了“并合树”（merger trees）的概念，解释了小尺度结构如何通过层层并合形成更大的系统。第八章：恒星形成的物理学本书探讨了分子云的引力失稳，以及恒星形成的有效温度和压力条件。描述了恒星生命周期中的重要阶段，以及恒星爆炸（超新星）对周围介质的反馈作用——这是对周围气体进行加热和重分布的关键机制，而非仅限于等离子体内部过程。第九章：星系形态的形成与演化分析了盘状星系（旋涡星系）和椭圆星系形成的主导机制。对于旋涡星系，侧重于角动量守恒与冷却流的作用；对于椭圆星系，则强调了快速的、高能耗的并合事件（Major Mergers）在驱散气体和驱动恒星形成“猝灭”中的作用。 --- 第四部分：星系团与大规模结构本部分将视角放大到宇宙网的层面。第十章：星系团的动力学与热气体讨论星系团作为宇宙中最大、最密集的束缚系统是如何形成的。分析了星系团中热星系际介质（ICM）的性质，包括其温度、压力分布，以及如何利用X射线观测来测量星系团的总质量。着重于星系团内星系的演化轨迹（“马房效应”等）。第十一章：宇宙网：纤维、空洞与壁面本书的重点之一是描述宇宙网的拓扑结构——由纤维（Filaments）、空洞（Voids）和壁面（Sheets）构成的三维网络。解释了这种结构如何直接反映了早期密度扰动的演化，并讨论了拓扑学在描述这些结构中的应用。第十二章：重子物质的回归：星系际介质（IGM）分析了大部分“丢失的”重子物质——那些没有在恒星或星系内部形成——的位置。探讨了它们如何存在于跨越数百万光年的稀疏、高温的星系际气体中，并通过吸收线光谱（如Lyman-alpha森林）进行探测。 --- 第五部分：精确定量：观测方法与模拟技术本部分回顾了支撑现代宇宙学图像的关键工具。第十三章：引力透镜技术在结构分析中的应用详细介绍了如何利用引力透镜效应（无论是背景星系图像的微小畸变，还是强透镜产生的完整弧形）来绘制不可见的暗物质分布图，从而量化大型结构周围的引力势。第十四章：宇宙学数值模拟的进步概述了现代大型N体和Hydro-N体模拟（如Millennium Run, Illustris/EAGLE）所采用的算法和优化技术。讨论了在有限计算资源下，如何准确地模拟从微米到兆秒差距尺度的物理过程，并强调了对非引力反馈过程（如超大质量黑洞喷流、恒星形成效率）的参数化处理。 --- 第六部分：展望：未来结构与未解之谜本部分展望了未来研究的方向。第十五章：前沿观测项目与新一代数据探讨了即将上线的下一代大型巡天项目（如Euclid、Roman Space Telescope）将如何精确测量BAO、星系演化历史和透镜效应，从而检验现有的$Lambda$CDM模型。第十六章：对标准模型的挑战讨论了当前观测中可能存在的与$Lambda$CDM模型不完全吻合的区域，例如“早熟星系”问题、矮星系过剩问题（too-big-to-fail），以及对暗物质或暗能量性质进行微调的必要性。 --- 结语：本书旨在为读者提供一个坚实的、基于标准宇宙学模型的框架，理解我们宇宙中恒星、星系和宏观结构是如何从一个近乎完美的早期状态演化而来的。它聚焦于物质密度、引力响应与结构增长的宏观动力学，而非特定状态下电磁辐射或磁场在局部等离子体中的行为。它是一部关于“空间如何被填充”的史诗。