中国科学院大学研究生教材系列：相对论天体力学和天体测量学 [Re Lativistic Celestial Mechanics and Astrometry] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[德] 迈克尔·索菲（Michael H.Soffel），韩文标（Wen-Biao Han） 著

图书标签:

• 相对论
• 天体力学
• 天体测量学
• 天文学
• 物理学
• 研究生教材
• 中国科学院大学
• 科学
• 学术
• 引力

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030434258

版次：1

商品编码：11701616

包装：平装

丛书名： 中国科学院大学研究生教材系列

外文名称：Re Lativistic Celestial Mechanics and Astrometry

开本：32开

出版时间：2015-05-01

用纸：胶版纸

页数：160

正

内容简介

　　《中国科学院大学研究生教材系列：相对论天体力学和天体测量学》从微分几何和张量代数开始，从牛顿力学及其天体力学入手逐步引入了广义相对论的主要理论体系和内容。接着着重阐述了相对论天体力学和天体测量学的基本概念和理论体系。特别是对多体引力系统的后牛顿运动方程，以及相对论天文参考系做了详细地、系统地讨论，给出了完整的理论体系和数学表达式。对相对论在现代基本天文学中的应用有着独到的描述，特别是本《中国科学院大学研究生教材系列：相对论天体力学和天体测量学》关于天文观测量的有关表述。

目录

第1章 微分几何基础
1.1 坐标、微分和张量
1.2 张量代数
1.3 协变导数
1.4 测地线
1.5 度规张量
1.6 度规联络
1.7 曲率张量和Ricci张量

第2章 牛顿天体力学
2.1 牛顿时空观
2.1.1 伽利略群
2.1.2 弱等效原理以及牛顿引力理论
2.2 天体的引力场
2.2.1 球谐多极矩
2.2.2 对称无迹张量
2.2.3 笛卡儿多极矩
2.3 潮汐势：牛顿潮汐多极矩
2.4 平移运动方程

第3章 相对论
3.1 狭义相对论
3.2 爱因斯坦引力理论
3.2.1 爱因斯坦等效原理 引力红移
3.2.2 试验粒子的运动
3.2.3 能量一动量张量
3.2.4 爱因斯坦引力理论
3.3 观测量问题
3.3.1 测距观测量
3.3.2 光谱观测量
3.3.3 天体测量观测量

第4章 后牛顿形式
4.1 度规的一般形式
4.2 场方程和规范问题

第5章 天体的引力场
5.1 史瓦西度规
5.2 克尔度规
5.3 天体的后牛顿引力场
5.3.1 后牛顿多极矩.
5.3.2 参数化后牛顿（PPN）度规

第6章 一些初步应用
6.1 旋转天体的等位面
6.2 地球附近的时间问题
6.3 引力场中的光线
6.3.1 天体测量观测量
6.3.2 引力时延
6.4 后牛顿史瓦西场中的测地线运动
6.5 狈0量PPN参数猓��
6.6 Lense-Thirring效应*
6.7 测地进动*
6.7.1 试验粒子的自旋
6.7.2 测地进动

第7章 天文参考系
7.1 全局系和局部系之间的转换
7.2 局部势的分解 多极矩
7.3 局部的谐和一固有坐标
7.4 时空坐标：x臁鷛岜浠?
7.4 x→X变换
7.4.2 近似到c-2阶的t→T变换
7.4.3 近似到c-4阶的t→T变换
7.5天文时间系统
7.6 潮汐力的描述：后牛顿潮汐矩

第8章 引力N体问题
8.1 局部演化方程
8.2 平移运动方程
参考文献
索引

精彩书摘

　　《中国科学院大学研究生教材系列：相对论天体力学和天体测量学》：
　　第1章 微分几何基础
　　微分几何是广义相对论的数学语言，本章介绍一些微分几何的基础知识，简单
　　来说，微分几何是用来描述所谓的“流形”：局部可以看成欧几里得空间，全局则可能是比较复杂的形状（如球面、环面等，见图1.1）．Ⅳ维欧几里得空间皿”本身是最简单的一种N维流形．
　　数学上一个N维流形可以写成（M，{Ua}），其中M是一组点的集合，{U）是M中的开集的集合，@a是将（U/）映射到Ⅳ维欧氏空间IR的可微函数：U一皿“．对于M上的每一个点p，至少存在一个（Ua）使得p∈Ua．这样，我们就说定义了点p的邻域U上的一个局部坐标系．
　　1.1坐标、微分和张量
　　Ⅳ维流形M中的某一区域冗，其上的点由坐标xu描述：R一IR，xl一（XI，X2， x）．
　　例I.I二维欧氏空间可以用大家熟知的笛卡儿直角坐标系描述（XI，z2）一（x，y），或者也可以用极坐标（X'I=r，x=）来描述，这两种坐标系之间的变换关系如下x=rcos，r=x2y2（1.1）y-rsin，arctany/x.
　　例1.2下面来看三维欧氏空间．它可以由直角坐标来描述X=（x，y，z）
　　同样，也可以用球坐标（图1.2）来描述x=（r，0，）
　　坐标的微分dxu称为坐标微分．坐标微分的坐标变换遵循链式规则．例如，对三维欧氏空间中的直角坐标和球坐标
　　注意在式（1.4）中的第一行，我们用了爱因斯坦求和约定：成对出现的指标自动求和．因此这种情况下，不需要在表达式中保留求和符号．这种成对出现的指标又称为哑指标．
　　因此，坐标变换的一般形式就是矩阵aXU/aXL称为（逆）雅可比矩阵．
　　和坐标微分遵循同样坐标变换规则的量称为逆变矢量：
　　更一般地，量TU/Lil．被称为n阶逆变、m阶协变张量，如果它遵循如下的坐标变换规则我们又称上述张量是m+n（指标的总数量）阶张量，从这个定义来看，式（1.6）中的逆变矢量A是一阶逆变张量．同样地，也可以定义协变矢量Au，即一阶协变张量．按照式f17）中的变换规则
　　后面会看到，任何张量虽然都可以写成逆变或者协变形式，但是有些量，如速度等更自然地表现为逆变量，而有些量如梯度等则更自然地表现为协变量．
　　我们熟知的标量正是张量的特例——0阶张量．之所以引入张量TtLi:．韶，是因为很多复杂的物理量不能简单地用标量或者矢量来描述．一个张量如果满足死。x=Tu，我们称之为对称张量；一个张量如果满足Tu=-TV/L，我们称之为反对称张量．式中，指标上所加的（）和[]分别表示对称和反对称，假如一组张量的每一个逆变指标都有一个相同的协变指标，根据爱因斯坦求和约定，所有的这些指标自动求和．例如从张量的变换规则可以清晰地看出是一个标量，即一个坐标无关的量．标量场是一种特殊的张量场，它既无逆变也无协变指标．在一点p∈M上定义的标量场个确定的实数（也可以是复数），这个数值在坐标变换下保持不变．在后面我们处理一些物理问题时，会清楚地看到，观测量，即可以测量的量，必须用标量来描述，其值和用于对它们进行计算的坐标系无关．
　　……

前言/序言

现代天文学前沿进展：从引力波到系外行星探测 作者： 若干领域内享有盛誉的资深学者与新锐研究人员 编著： 著名天体物理研究机构 出版信息： 权威学术出版社，面向全球高等院校与科研机构 图书性质： 研究生及高年级本科生参考书，科研人员进阶读物 字数： 约1500字 内容概述 本书汇集了当代天文学与天体物理学领域最激动人心和最具挑战性的前沿研究课题。它旨在为读者提供一个广阔的视角，深入理解从宇宙学尺度到恒星和行星系统的最新观测突破、理论模型构建以及实验技术发展。全书内容紧密围绕当前国际研究热点，强调跨学科交叉融合的必要性，尤其关注引力物理、高能天体物理、系外行星科学以及观测技术革新对传统天文学知识体系的冲击与重塑。 第一部分：引力物理与宇宙学新视野 本部分聚焦于爱因斯坦广义相对论在宇宙学和极端天体物理环境下的实际应用与检验，重点探讨了引力波天文学的爆炸性发展及其对基础物理学的意义。 第一章：引力波天文学的诞生与发展 详细阐述了LIGO、Virgo及KAGRA等干涉仪的原理、灵敏度限制及数据分析方法。重点解析了对双黑洞并合（BBH）、双中子星并合（BNS）事件的最新观测结果，包括其在检验强场引力、测量哈勃常数、以及研究超大质量黑洞动力学中的关键作用。讨论了第三代引力波探测器（如LISA）的规划与技术挑战，预示着未来对超大质量黑洞形成与演化的深入洞察。 第二章：中子星物理与极端物质状态 集中探讨了中子星作为宇宙中最致密的已知物质实体所包含的物理信息。内容涵盖了中子星的内部结构模型（包括夸克物质的可能存在）、方程状态（EoS）的约束、以及磁场对脉冲星行为的调制效应。特别关注了中子星并合事件产生的电磁对应体——千新星（Kilonova）的辐射特征，以及它们对宇宙中重元素（如金、铂）起源的确认。 第三章：宇宙学参数的精确测量 本章回顾了当前主流的宇宙学观测手段，包括宇宙微波背景辐射（CMB）的最新数据（如Planck任务的精细化分析）、大尺度结构（LSS）的测量，以及弱引力透镜效应的统计分析。深入讨论了暗能量和暗物质的性质，探讨了“$Lambda$CDM”模型面临的内部张力（如$H_0$张力问题）及其可能的物理根源，并介绍了下一代大型巡天项目（如Euclid、Vera Rubin天文台）将如何深化我们对宇宙加速膨胀的理解。 第二部分：恒星演化与高能过程 本部分侧重于恒星生命周期中的关键阶段，特别是涉及剧烈能量释放和粒子加速的极端物理过程。 第四章：黑洞与活动星系核（AGN） 全面审视了恒星级黑洞到超大质量黑洞的形成、吸积机制和喷流物理。详细分析了事件视界望远镜（EHT）对M87和人马座A的成像结果，及其对广义相对论无阴影定理的检验。探讨了AGN的辐射机制（从X射线到射电波段），以及反馈过程如何调控宿主星系的恒星形成历史，这是理解星系演化宏观图景的关键。 第五章：宇宙射线与中微子天体物理 本章介绍了超高能宇宙射线的来源与加速机制。重点介绍了IceCube、KM3NeT等中微子探测器如何捕捉来自银河系外的高能中微子，并将其与特定的天体源（如耀变体、活动星系核）进行关联。探讨了宇宙射线传播对磁场结构的影响，以及这种多信使天文学方法如何突破传统电磁观测的局限性。 第六章：超新星爆发的物理过程 深入研究了Ia型和核心坍缩超新星（II型、Ib/Ic型）的物理机制。对于Ia型，讨论了白矮星质量累积和热失控点；对于核心坍缩，详述了引力波信号与光变的耦合，以及元素在爆炸过程中的核合成。同时，介绍了对近年来特殊超新星类型（如快速光变超新星、极亮超新星）的最新分类和成因假说。 第三部分：行星系统形成与宜居性探索 本部分集中于太阳系外行星（系外行星）的发现、表征及其对生命起源的启示，体现了当代天文学最热门的研究方向之一。 第七章：系外行星的搜寻技术与样本特性 系统梳理了凌日法（Transit Method）、视向速度法（Radial Velocity）、直接成像法（Direct Imaging）等主要探测手段的最新进展和技术瓶颈。重点分析了开普勒、TESS等任务提供的海量系外行星数据，探讨了行星的分布统计（如行星质量与轨道半径的关系），以及“热木星”、“超级地球”等典型类别的形成理论。 第八章：系外行星大气探测与生物信号 深入介绍詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）等新一代仪器如何利用透射光谱和反射光谱技术来解析系外行星的大气组成。详细讨论了大气中水蒸气、甲烷、二氧化碳等关键分子的谱线特征。核心内容聚焦于“生物标记物”（Biosignatures）的筛选标准和潜在的非生物成因，旨在为“地外生命”的探寻提供严格的科学框架。 第九章：太阳系内行星的最新任务与比较行星学 本章关注于对太阳系内天体的深入探测任务（如对火星、木卫二、土卫六的最新探测器数据）。通过比较行星学的方法，探讨地球和类地行星的早期演化、水资源的分布与迁移，以及在冰冻卫星地下海洋中寻找生命可能性的前沿工作。 第四部分：观测技术与数据处理的革新 本书最后一部分探讨了支撑上述所有前沿研究的关键技术进步。 第十章：地面与空间望远镜技术的前沿 讨论了巨型地面望远镜（如ELT、TMT）在自适应光学和主镜拼接技术上的突破。同时，分析了下一代空间任务（如LUVOIR概念任务）所需的技术准备，包括超大口径主镜制造、星光阻断器（Starshade）技术等，这些是实现直接成像系外行星和解析早期宇宙的关键。 第十一章：海量天文数据的管理与机器学习应用 随着巡天项目的井喷式发展，数据处理能力成为新的瓶颈。本章介绍了现代天文数据管道（Data Pipelines）的设计哲学，包括实时数据流处理、大规模图像处理技术。特别强调了深度学习和神经网络在目标识别、光谱分类、引力波信号提取和数据质量控制等方面的应用，展望了人工智能在未来天文发现中的核心地位。 本书的特色： 本书的叙述风格兼顾了严谨的理论推导与最新的观测证据，确保内容的时效性。它不仅涵盖了经典理论的稳固基础，更聚焦于那些尚未完全解决、等待下一代科学突破的难题。通过对多信使天文学、高精度系外行星科学等交叉领域的系统梳理，本书致力于培养读者从多个维度审视宇宙物理现象的能力，是迈向独立科研的必备指南。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，要真正理解浩瀚的宇宙，就不能仅仅停留在望远镜看到的壮丽景象，更要深入探究其背后的物理规律。《中国科学院大学研究生教材系列：相对论天体力学和天体测量学》这本书，单凭其“研究生教材”的定位，以及“相对论”和“天体力学”等关键词，就足以让我对其内容充满遐想。我设想，这本书会系统地梳理从牛顿力学到爱因斯坦相对论在天体运动研究中的发展脉络，并且详细讲解相对论引力理论是如何深刻地影响了我们对宇宙的认知。我尤其期待能够学习到如何利用广义相对论来描述极端天体现象，比如中子星的性质、黑洞的形成机制，以及引力透镜效应的理论基础。这对于理解宇宙的大尺度结构和演化至关重要。同时，“天体测量学”部分，我猜测它会介绍如何利用精确的天文观测数据来验证相对论的预言，比如通过测量光在引力场中的偏折来验证广义相对论，或者利用脉冲星计时来探测引力波。这本书的出现，对于那些渴望深入了解宇宙运行机制的学生和研究人员来说，无疑是一个宝贵的资源。它提供了一个将抽象的相对论理论与具体的宇宙现象相结合的平台，相信读完之后，对宇宙的理解将上升到一个全新的高度。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对天文学抱有浓厚兴趣的业余爱好者，我一直渴望能够系统地学习天体物理学和宇宙学的基础知识。《相对论天体力学和天体测量学》这本书的书名，一下子就抓住了我的注意力。首先，“相对论”的加入，预示着这本书不仅仅会停留在经典力学的层面，而是会深入到现代物理学的最前沿。我猜测，书中会详细阐述相对论效应在天体运动中的体现，例如如何用广义相对论来精确计算双星系统的轨道，或者解释引力波的产生和探测。想到能够理解黑洞周围的引力场，或者星系合并时产生的时空涟漪，我就感到无比兴奋。而“天体测量学”这个词，则让我联想到那些严谨细致的观测和数据分析。我很好奇，这本书会介绍哪些先进的天体测量技术，比如干涉测量技术，以及它们如何帮助我们测量天体的精确位置、距离和速度。我猜想，书中可能会包含大量的数学公式和物理概念，但鉴于其是“研究生教材系列”，我相信它会以一种循序渐进、逻辑清晰的方式来引导读者，即使是初学者，也能从中受益匪浅。这本书的出版，无疑为我们提供了进一步探索宇宙奥秘的绝佳机会，我迫不及待地想通过它来提升自己的天文学知识体系。

评分☆☆☆☆☆

我一直对宇宙的奥秘充满好奇，而《相对论天体力学和天体测量学》这本书，虽然我还没有机会深入阅读，但从它的名字和出版单位来看，我就觉得它一定是了解宇宙运行规律的一本重量级著作。我尤其对“相对论”这个词感到兴奋，我知道爱因斯坦的相对论彻底改变了我们对时间和空间的理解，而将它应用到天体运动的研究上，想想就觉得无比迷人。这本书会如何用相对论的视角去解释行星的轨道、恒星的运动，甚至是星系的演化呢？我设想，它可能会详细讲解广义相对论如何描述引力，以及这种描述如何比牛顿的万有引力定律在某些情况下更为精确。比如，水星近日点的进动，我相信这本书一定会有精彩的解析。另外，“天体测量学”也吸引了我，它听起来像是测量天体位置和运动的科学，这对于绘制宇宙地图、理解宇宙结构至关重要。我很好奇，现代天体测量学是如何结合相对论的，是否会涉及到光线在强引力场中的弯曲，以及这对我们测量遥远天体位置的影响。这本书的出版单位是中国科学院大学，这本身就代表了学术的严谨性和权威性，让我对内容的深度和广度充满了期待，相信它会是一扇通往宇宙深邃理论的大门。

评分☆☆☆☆☆

每当我抬头仰望星空，心中总是涌起无限的遐想，而《相对论天体力学和天体测量学》这本书，就像是一把钥匙，能够打开通往这些宏伟景象背后科学原理的大门。我一直对“天体力学”这个词充满敬意，它意味着用严谨的科学方法来解释天体的运动，从简单的轨道计算到复杂的星系动力学。而“相对论”的加入，无疑将这种解释推向了更高的维度，我设想书中会深入探讨引力在相对论框架下的表现，以及它如何影响时空的结构，进而影响天体的运行。我想象书中会详细讲解如何利用广义相对论来精确描述天体的运动，甚至可能触及引力波探测的理论基础，这是现代天文学最激动人心的前沿领域之一。另一方面，“天体测量学”则代表了人类不断提升的观测能力和数据精度。我很好奇，这本书会如何介绍现代天体测量技术，比如如何通过干涉测量来精确测量天体的距离和位置，以及这些数据如何支持和验证相对论的理论。这本书的出版，无疑填补了许多读者在理解天体运动的理论深度和观测实践之间的空白，我期待通过阅读它，能够更深刻地理解宇宙的运行规律，以及人类探索宇宙的智慧结晶。

评分☆☆☆☆☆

我一直对宇宙的精确运行机制感到着迷，而《相对论天体力学和天体测量学》这本书，听起来就像是一部关于宇宙精确运作的“操作手册”。“相对论”这个词，让我立刻联想到爱因斯坦革命性的理论，我好奇这本书会如何将相对论的精妙之处应用于天体的运动描述。我相信，它会详细介绍广义相对论如何精确地预测行星轨道（比如水星的近日点进动）、光线在引力场中的弯曲，甚至可能涉及引力波的理论基础和探测方法。这不仅仅是理论上的探索，更是对我们理解宇宙时空本质的深化。而“天体测量学”则让我想到那些精密到极致的观测和计算，我猜测这本书会阐述如何利用高精度观测数据来检验和验证这些相对论的理论。也许会介绍如何通过对遥远脉冲星信号的分析来探测引力波，或者如何利用精密的星表来测量天体的精确位置和运动速度，进而揭示宇宙的动态变化。这本书由中国科学院大学出版，本身就代表了其极高的学术价值和严谨性，我期待它能为我打开一扇通往宇宙深层奥秘的大门，让我能够更深入地理解宇宙的物理规律以及人类观测宇宙的手段。

评分☆☆☆☆☆

书角烂了一点点，感觉好坑

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评分☆☆☆☆☆

很有参考价值的天测专业书籍

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