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群星的法則 版權(quán)信息
- ISBN：9787556709632
- 條形碼：9787556709632 ; 978-7-5567-0963-2
- 裝幀：一般輕型紙
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類(lèi)：
群星的法則 本書(shū)特色
★普林斯頓天文學(xué)家力作 作者是普林斯頓大學(xué)物理學(xué)和天體物理學(xué)教授，工作于天文臺(tái)和教學(xué)一線，獲得了基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)、物理學(xué)新視野獎(jiǎng)、麥克斯韋獎(jiǎng)、大英帝國(guó)勛章等榮譽(yù)，具備權(quán)威的科學(xué)素養(yǎng)與教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。 ★通俗而優(yōu)雅，圖文并茂 一本由淺入深的天文學(xué)指南，文筆細(xì)膩優(yōu)美，用*有助于大眾理解的方式講解天文學(xué)發(fā)展史和天體物理蕞新研究成果，配以簡(jiǎn)單易懂的圖片，干貨滿滿。 ★名人媒體廣泛贊譽(yù) 英國(guó)皇家天文學(xué)家馬丁·里斯、蘇格蘭皇家地質(zhì)學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)伊恩·斯圖爾特等科學(xué)界大佬鼎力推薦；BBC《仰望夜空》《自然》《出版商周刊》《福布斯》《星期日郵報(bào)》等媒體一致好評(píng)。 ★為科學(xué)界女性群體發(fā)聲 作為當(dāng)代女性科學(xué)家的優(yōu)秀代表，作者在講述天文學(xué)發(fā)展史的同時(shí)，重點(diǎn)講述了天文學(xué)界近乎被遺忘的女性工作者，以及她們的職業(yè)生涯和成就。
群星的法則 內(nèi)容簡(jiǎn)介
這是一本非常不錯(cuò)天文學(xué)家寫(xiě)給大眾的宇宙通識(shí)讀本。作者對(duì)現(xiàn)今人類(lèi)掌握的宇宙知識(shí)娓娓道來(lái)，對(duì)天體物理發(fā)展目前的眾多掌故如數(shù)家珍，筆觸細(xì)膩而優(yōu)雅。本書(shū)從地球開(kāi)始，由近及遠(yuǎn)，形象生動(dòng)地講述了太陽(yáng)系、銀河系、星系群、超星系團(tuán)等天體系統(tǒng)，把它們等比例縮放，并與餅干、西瓜、籃球等類(lèi)比；由淺入深，分別對(duì)星球、暗物質(zhì)、空間、時(shí)間四個(gè)領(lǐng)域的蕞新天體物理研究成果做了詳盡易懂的解讀。喬·鄧克利在本書(shū)中，不僅以通俗的語(yǔ)言引導(dǎo)我們穿越天文學(xué)的歷史，講述每個(gè)階段的曲折和驚喜，還著重講述了那些被遺忘的女科學(xué)家，給予她們應(yīng)得的贊譽(yù)和尊重。
群星的法則 目錄
引言
**章 我們?cè)谔罩械奈恢?
第二章 我們來(lái)自恒星
第三章 見(jiàn)不可見(jiàn)
第四章 空間的本質(zhì)
第五章 自始至終
結(jié)語(yǔ) 展望未來(lái)
教育資源
參考文獻(xiàn)
致謝
展開(kāi)全部
群星的法則 節(jié)選
第三章 見(jiàn)不可見(jiàn) 借用一個(gè)帶“星”字的比喻來(lái)說(shuō)，恒星是宇宙中的“明星球員”。在地球上，太陽(yáng)照亮了我們的白晝，其他恒星點(diǎn)綴了我們的夜晚。假設(shè)能將整個(gè)銀河系盡收眼底，我們就會(huì)看到一個(gè)直徑為10萬(wàn)光年的旋渦形盤(pán)狀物，其中充滿了恒星。相比之下，其他天體顯得暗淡無(wú)光。但是，正如前文所述，我們正嘗試著去發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多遙遠(yuǎn)的行星。而且除此之外，宇宙中還存在著許多別的東西，其中有一些用對(duì)可見(jiàn)光敏感的望遠(yuǎn)鏡基本上是看不見(jiàn)的，還有一些則根本不可見(jiàn)。 氣體、塵埃與星系類(lèi)別 前文中提及的氣體和塵埃也在宇宙中*重要的附屬成分之列。銀河系中的大部分氣體都位于各旋臂上的云團(tuán)中，新的恒星便是在這些地方誕生的。其中有許多氣體在數(shù)十億年前銀河系形成之時(shí)就已存在，也有一些是來(lái)自死亡恒星的殘留物。正如前一章中所述，作為恒星搖籃的氣體云溫度極低，達(dá)到了零下200多攝氏度。它們固然會(huì)發(fā)出少量的可見(jiàn)光（這是由包裹在內(nèi)的恒星散射出來(lái)的），但要想看到它們，*好的方式還是通過(guò)射電望遠(yuǎn)鏡及紅外望遠(yuǎn)鏡。整個(gè)銀河系中還有一些更為熾熱的氣體，被附近的恒星加熱到了上百萬(wàn)攝氏度的高溫。其中主要是氫氣，但這些原子的溫度太高，因而被分解成了更小的組成部分，即質(zhì)子和電子。這一過(guò)程被稱(chēng)為氣體的“電離”，因?yàn)殡x子指的是帶電荷的粒子，如內(nèi)有質(zhì)子的氫原子核。這些高溫氣體發(fā)出的主要是X射線，它們進(jìn)一步向外擴(kuò)散，甚至比銀河系恒星的分布范圍還要廣闊，形成了一團(tuán)暗淡的氣體暈輪，將銀河系籠罩在內(nèi)。 在整個(gè)銀河系中還散布著微小的宇宙塵埃顆粒，這種塵埃和我們家里常見(jiàn)的灰塵大不相同。地球上的灰塵顆粒直徑可達(dá)0.1毫米，小的也有0.001毫米左右；大多數(shù)的宇宙塵埃都要比這些更小，有時(shí)其直徑僅相當(dāng)于幾十個(gè)原子的寬度，大小更接近于煙霧中的微粒。這些塵埃顆粒是由包含碳和硅等各種元素的混合物構(gòu)成的，我們認(rèn)為，它們是在古老的巨大恒星 中形成的，在恒星走到生命的盡頭時(shí)被噴射到了太空中。在銀河系里，塵埃無(wú)處不在，不過(guò)大多數(shù)塵埃也像恒星和氣體一樣，聚集在密度較大的旋臂中。當(dāng)新恒星誕生時(shí)，有些塵埃會(huì)與作為恒星搖籃的氣體混合在一起，*終形成新的行星。 與氣體一樣，這些微小的塵埃顆粒也可以被其周?chē)男枪饧訜幔@樣的熱量會(huì)產(chǎn)生紅外線。我們現(xiàn)已拍攝到了相鄰星系的美麗照片，其中就有毗鄰的仙女星系。這些照片是用紅外望遠(yuǎn)鏡（包括NASA的史匹哲太空望遠(yuǎn)鏡）拍下的。就仙女星系而言，上述照片提供了一個(gè)與標(biāo)準(zhǔn)照片截然不同的視角，在新恒星形成的地方顯示出了螺旋形的塵埃臂。我們也可以用紅外望遠(yuǎn)鏡來(lái)為銀河系拍攝類(lèi)似的照片，但因?yàn)榕恼盏奈恢眠在本星系內(nèi)，所以我們始終沒(méi)有機(jī)會(huì)一次性看清完整的銀河系。 氣體和塵埃固然是銀河系中重要的組成部分，不過(guò)，假如將所有的恒星、氣體、塵埃和行星的質(zhì)量想象成一袋一千克重的面粉，大約能裝滿八個(gè)杯子，那么所有的氣體質(zhì)量只占一個(gè)杯子，而塵埃質(zhì)量還不到半勺。銀河系中雖有數(shù)十億顆行星，但這些行星的質(zhì)量?jī)H相當(dāng)于一小撮面粉而已。這袋面粉里剩下的就全是恒星的質(zhì)量了。 在銀河系的正中央，還潛藏著一個(gè)巨型天體，它甚至比氣體和塵埃還要難以探測(cè)。這是一個(gè)巨大的黑洞，比太陽(yáng)要重幾百萬(wàn)倍，比第二章中提及的在巨型恒星的生命終結(jié)時(shí)遺留下的黑洞（可能只比太陽(yáng)重幾倍，或者頂多100倍）要大得多。我們尚不清楚位于銀河系中心的這個(gè)黑洞比別的黑洞重這么多的原因。它一開(kāi)始或許只是個(gè)普通黑洞，逐漸吞噬了周?chē)械臍怏w，變得越來(lái)越重；或者它一開(kāi)始是一顆巨大的恒星，然后迅速坍縮成了一個(gè)黑洞；又或者是多個(gè)黑洞合并成了一個(gè)。 我們現(xiàn)在還不了解這個(gè)黑洞的歷史，卻知道它必定就在那里，因?yàn)榭梢钥吹揭活w顆恒星正圍繞著銀河系中心一個(gè)看不見(jiàn)的物體飛行。來(lái)自加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的美國(guó)天文學(xué)家安德烈婭·蓋茲正率領(lǐng)著一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，利用位于夏威夷冒納凱阿山上的10米口徑凱克望遠(yuǎn)鏡來(lái)研究銀河系的中心。他們使用了一臺(tái)可以觀測(cè)紅外線的相機(jī)，以便透過(guò)其周?chē)膲m埃來(lái)觀察恒星。銀河系中心的黑洞被稱(chēng)為“人馬座A*”，20多年來(lái)，她和她的團(tuán)隊(duì)一直在追蹤這個(gè)黑洞周?chē)暮阈沁\(yùn)行的路徑。牛頓的萬(wàn)有引力定律告訴我們，天體的質(zhì)量越大，物體圍繞其運(yùn)行的速度就越快。蓋茲的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)計(jì)算出，人馬座A*必定具備強(qiáng)大的引力，其質(zhì)量大約相當(dāng)于太陽(yáng)的400萬(wàn)倍，并被壓縮到極小的體積，唯有如此，才能使附近的恒星以這么快的速度繞其運(yùn)行。 宇宙中所有其他的星系組成都與銀河系相似，而且我們認(rèn)為，許多星系的中心都有巨大的黑洞存在。不過(guò)，各星系中恒星、氣體和塵埃所達(dá)到的平衡有所不同，這取決于星系的類(lèi)型，而且每個(gè)星系呈現(xiàn)出的形狀也不一樣。我們尚未完全理解星系的形狀是如何形成的，又是如何隨著時(shí)間的推移而演變的，但早在1936年，埃德溫·哈勃便將星系分成了三類(lèi)，并在他的著作《星云世界》中進(jìn)行了闡述。**類(lèi)是旋渦星系，比如銀河系和毗鄰的仙女星系，平時(shí)*常觀測(cè)到的就是這類(lèi)星系。旋渦星系是由恒星形成的一個(gè)旋轉(zhuǎn)的盤(pán)狀物，各旋臂在中央位置匯聚成更為龐大的凸出部分。在許多旋渦星系中，這個(gè)凸出的部分有所拉長(zhǎng)，成了順著中央延伸的密度更大的棒旋星系。 第二類(lèi)是橢圓星系（圖3.1）。這些星系是由恒星聚集而成的球狀物，被壓扁或擠壓成了各不相同的形狀，有的是球體，有的像被拉長(zhǎng)的橄欖球，有的像被壓扁的糖豆。在橢圓星系當(dāng)中，有許多可能是已有的星系發(fā)生碰撞后形成的，所以*終會(huì)變得比旋渦星系大很多倍。許多年以后，等到銀河系與仙女星系發(fā)生碰撞時(shí)，地球*終很可能也會(huì)置身于一個(gè)橢圓星系中。 這些碰撞致使橢圓星系中的恒星經(jīng)常朝著任意方向運(yùn)動(dòng)，而不是像在旋渦星系中那樣旋轉(zhuǎn)。橢圓星系中的氣體和塵埃也比旋渦星系中少得多，因而基本不再形成新的恒星。在這些星系中，質(zhì)量較大、壽命較短的白色恒星和藍(lán)色恒星在很久以前便已消失，因此，主要存在的恒星都是質(zhì)量較小、壽命較長(zhǎng)的紅色恒星。 第三類(lèi)是不規(guī)則星系，它們既非旋渦星系，也非橢圓星系。與我們相鄰的小星系——麥哲倫星系就屬于這種類(lèi)型，邊界不清，狀如星云。 星系之間的間隔并不規(guī)律。正如**章中所述，星系聚集在一起，形成星系群與星系團(tuán)，又進(jìn)一步聚集成超星系團(tuán)。不過(guò)，假如我們想象一下，讓所有星系在整個(gè)宇宙中均勻分布，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)星系之間的距離相隔幾百萬(wàn)光年。記住，星系的直徑可能約有10萬(wàn)光年，所以平均而言，星系之間相隔的空間比每個(gè)星系的直徑要大10到100倍。這些空間并不完全是空無(wú)一物的。溫度高達(dá)上百萬(wàn)攝氏度的熾熱氣體不僅包裹著每個(gè)星系，也充斥于星系團(tuán)中各個(gè)星系之間的空間，通常按在相當(dāng)于鞋盒那么大的空間里有幾個(gè)質(zhì)子和電子這樣的比例分布。我們無(wú)法使用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀察這種氣體，但如果借助 X 射線來(lái)看的話，它就會(huì)顯得很明亮。天文學(xué)家尚未完全理解這些氣體是如何分布到那些地方去的，但其范圍極大，以至于將所有星系里恒星中的原子加在一起，也僅占到可觀測(cè)宇宙中所有原子數(shù)量的5%左右。
群星的法則 作者簡(jiǎn)介
喬·鄧克利（Jo Dunkley） 當(dāng)代女性天文學(xué)家，牛津大學(xué)天體物理學(xué)博士，現(xiàn)為普林斯頓大學(xué)物理學(xué)和天體物理學(xué)教授。她還是西蒙斯天文臺(tái)規(guī)劃委員會(huì)成員、魯賓天文臺(tái)的暗能量科學(xué)合作項(xiàng)目成員。她的主要研究領(lǐng)域?yàn)橛钪娴钠鹪春陀钪嫖⒉ū尘拜椛洹? 她獲得的榮譽(yù)有：2012年格魯伯宇宙學(xué)獎(jiǎng)、2013年麥克斯韋獎(jiǎng)、2014年福勒天文學(xué)獎(jiǎng)、2016年羅莎琳德·富蘭克林獎(jiǎng)、2018年基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)、2019年大英帝國(guó)勛章、2020年物理學(xué)新視野獎(jiǎng)等。
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