黑洞吸積盤 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[日] 加藤正二（Shoji Kato） 著，[日] 嶺重慎（Shin Mineshige） 譯

圖書標籤:

• 黑洞
• 吸積盤
• 天體物理
• 相對論
• 高能天體物理
• 天文學
• 物理學
• 宇宙學
• X射綫天文學
• 觀測天文學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030488923

版次：1

商品編碼：11941159

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-06-01

用紙：膠版紙

頁數：458

字數：600000

正文語種：中文

編輯推薦

《黑洞吸積盤》是吸積盤研究的經典著作，是從事相關研究人員的必讀書目。

內容簡介

　　吸積盤是天體物理中廣泛使用的一種理論模型，觀測中也找到瞭它們存在的證據。黑洞吸積盤包含瞭吸積盤模型的幾乎所有結構，是研究吸積理論的對象。雖然名字中含有“黑洞”二字，但黑洞吸積盤的研究成果可以用於其他天體的吸積，如原恒星、中子星、白矮星等。
　　《黑洞吸積盤》是吸積盤研究的經典著作，是從事相關研究人員的必讀書目。

內頁插圖

目錄

前言
譯者序
本書大綱

第1章 緒論
1．1 吸積能的曆史淵源
1．1．1 宇宙中的能源
1．1．2 類星體的發現
1．1．3 類星體的能量
1．2 吸積盤圖景——活動的宇宙
1．2．1 理論傢們
1．2．2 吸積盤的概念
1．2．3 引力發電站
1．3 吸積供能的天體——對觀測的綜述
1．3．1 恒星形成區
1．3．2 激變變星
1．3．3 含有中子星的x射綫雙星
1．3．4 包含黑洞的X射綫雙星
1．3．5 活動星係核
參考文獻

第2章 與吸積相關的物理過程
2．1 愛丁頓光度
2．1．1 愛丁頓光度的推導
2．1．2 超愛丁頓光度
2．2 邦迪吸積
2．2．1 ，基本方程
2．2．2 聲速和臨界點
2．2．3 馬赫數和奇異點分析
2．3 黏滯過程
2．3．1 轉動盤的最低能量態
2．3．2 盤中的黏性
2．4 相對論效應
2．4．1 牛頓類比
2．4．2 僞牛頓勢
參考文獻

第3章 經典模型
3．1 黏性吸積盤
3．1．1 黏滯擴散的基本方程
3．1．2 黏滯擴散的例子
3．2 光學厚盤
3．2．1 標準Shakura-Sunyaev模型
3．2．2 盤的能量
3．2．3 穩態盤結構-
3．2．4 熱平衡麯綫
3．2．5 盤黑體譜
3．2．6 盤的綫譜
3．3 光學薄盤
3．3．1 Shapiro-Lightman-Eardley盤
3．3．2 平衡結構
3．3．3 高能譜
3．4 幾何厚環
3．4．1 環的基本結構
3．4．2 環的連續譜
3．4．3 環的綫譜
3．5 相對論性標準盤
3．5．1 相對論性盤的基本方程
3．5．2 相對論性盤的結構
3．5．3 連續譜
3．5．4 綫譜
3．6 吸積盤中的輻射
3．6．1 均勻盤中的輻射能流
3．6．2 電子散射效應和康普頓化
3．7 輻照盤
3．7．1 輻照效應的光度
3．7．2 輻照加熱率
3．7．3 輻照盤的徑嚮結構
……
第4章 長期不穩定性和熱不穩定性
第5章 矮新星型不穩定性
第6章 潮汐不穩定性
第7章 含有激波的穩態盤吸積
第8章 構造一般模型的方程
第9章 吸積流的跨聲速性質
第10章 徑移主導吸積流
第11章 徑移主導盤的熱力學行為
第12章 X射綫光變的模型
第13章 盤振蕩基礎
第14章 聲波的黏滯脈動不穩定性
第15章 吸積盤內區的聲波擾動
第16章 輻射流體力學
第17章 磁流體不穩定性
第18章 吸積盤中的湍流
附錄A 剋爾度規及其基本性質
附錄B 納維-斯托剋斯方程
附錄C 相對論黏性流體的基本方程
附錄D 輻射轉移方程
附錄E 相對論輻射流體力學的基本方程
附錄F 磁流體力學方程
附錄G 相對論性物態方程
附錄H 相對論性氣體的冷卻
附錄I 擴散方程的解析解
符號列錶

前言/序言

　　黑洞的吸積是理解宇宙中眾多活動現象所需的重要概念之一，這些活動現象包括活動星係核（AGNs）和恒星質量黑洞候選體.黑洞吸積流的理論研究始於20世紀60年代，吸積盤的經典圖像確立於20世紀70年代早期.這些年來積纍瞭大量的觀測數據，經典模型和觀測之間的差異也變得明顯起來，尤其是涉及高能輻射性質之時。我們一直在等待一個完全不同的模型，現在我們相信，徑移主導的能量輸運是開啓一個黑洞吸積盤研究新時代的關鍵。
　　從20世紀70年代起，京都的一個研究組就開始緻力於黑洞吸積流理論的研究.迴顧20世紀90年代的快速發展和最近對黑洞吸積不斷增長的興趣，我們認為，對比經典模型而對新的盤模型進行一次係統性的綜述，同時強調一下我們自己工作的結果是必要而適時的。
　　到現在為止已經齣版瞭一些關於吸積盤的優秀著作，例如Frank，King和Raine閤著的Accretion Power in Astrophysics（天體物理中的吸積能）（劍橋大學齣版社，1985，1992）及Wheeler編著的Accretion Disks in Compact Stellar Systems（緻密恒星係統中的吸積盤）（世界科技齣版社，1993），但是我們特彆注重新類型的吸積盤模型（也就是徑移主導吸積流），而這些書中並沒有討論。這本書也是一本廣泛討論吸積盤中各種類型的不穩定性和振蕩（波）的教科書。

好的，這裏有一份為您的圖書《黑洞吸積盤》量身定製的、不包含其具體內容的詳細圖書簡介，旨在激發讀者的好奇心，同時保持專業和引人入勝的風格。 --- 《恒星的終局與宇宙的熔爐：緻密天體的物理奧秘》 一、 引言：宇宙中最極端的實驗室 在廣袤無垠的宇宙劇場中，存在著一些天體，它們以令人敬畏的物理條件挑戰著我們對物質、能量和時空本質的理解。這些緻密天體——從白矮星的邊緣到中子星的鐵核，再到宇宙的終極引力陷阱——構成瞭自然界中最極端、最活躍的實驗室。它們不僅是恒星演化曆程的必然終點，更是驅動星係尺度能量釋放與物質循環的核心引擎。 本書將帶領讀者深入探索這些宇宙中最迷人的“死亡之星”及其周圍環境的物理學。我們不再僅僅將它們視為遙遠的、冰冷的殘骸，而是將其視為充滿活力、能夠解釋宇宙能量起源的關鍵組成部分。本書旨在為對天體物理學、極端物理現象和宇宙演化感興趣的讀者提供一個全麵而深入的視角，聚焦於這些超高密度天體周圍發生的復雜物理過程。 二、 核心主題：理解緻密天體的生命周期與物理特性 本書結構嚴謹，由淺入深，首先建立起理解這些天體的必要理論基礎，隨後聚焦於它們所展現齣的非凡物理現象。 第一部分：緻密天體的黎明——從恒星坍縮到結構形成 本部分將詳細迴顧恒星的完整生命周期，特彆是質量決定命運的法則。我們將剖析恒星演化末期，當核聚變燃料耗盡後，不同質量恒星所遵循的不同坍縮路徑。 電子簡並壓與白矮星的極限： 詳細闡述泡利不相容原理如何支撐起白矮星，並深入探討錢德拉塞卡極限的物理意義——這是恒星演化的第一個“生死綫”。我們將考察白矮星的冷卻過程及其作為宇宙中穩定冷寂天體的未來。 中子星的誕生與內部結構： 深入研究超新星爆發的機製，特彆是當引力壓倒電子簡並壓時，質子和電子如何被擠壓成中子。我們將探討中子星的物質狀態——誇剋簡並、超流性以及可能存在的奇異物質（如誇剋星或誇剋-膠子等離子體）的理論模型。這部分將對強核力的作用範圍和中子星的密度梯度進行細緻的描繪。 引力場的極緻：視界與時空扭麯： 在涉及引力坍縮的最終階段，我們將引入廣義相對論的基礎概念，重點闡述史瓦西半徑、剋爾（鏇轉）幾何的特性，以及事件視界——那個“不歸點”的物理邊界。我們將討論光綫在強引力場下的偏摺，以及信息如何被視界“捕獲”的哲學與物理睏境。 第二部分：極端環境下的物質行為——磁場、輻射與湍流 緻密天體並非孤立存在，它們強大的引力場往往伴隨著極端的磁場和高速的物質運動。本部分著重探討這些環境中物質所經曆的非綫性物理過程。 磁場主宰的宇宙：脈衝星的磁層動力學： 脈衝星，作為快速鏇轉的中子星，擁有宇宙中最強的磁場。我們將詳細分析脈衝星的磁層結構、電磁輻射的産生機製（如拉莫柱輻射），以及如何通過觀測其周期性脈衝來推斷其內部結構和衰減率。特彆關注磁場如何將物質加速到接近光速，形成耀眼的噴流。 X射綫雙星係統中的物質輸運： 在雙星係統中，緻密天體會從伴星處吸取物質。這部分將集中研究吸積流的形成、形態演化（如盤狀、柱狀或球狀吸積）以及物質在落入緻密天體之前經曆的劇烈加熱過程。我們將分析這些係統所發齣的不同波段的X射綫和伽馬射綫輻射的物理起源。 湍流、磁場重聯與能量釋放： 物質在強引力場下的運動往往是高度不穩定的。我們將討論吸積盤內部的湍流模型（如磁鏇轉不穩定性MRI），以及這種湍流如何有效地將角動量嚮外輸運，同時將勢能轉化為熱能和輻射能。磁場重聯在這些高能事件（如耀星爆發或伽馬射綫暴的初步激發）中所扮演的關鍵角色也將被深入探討。 第三部分：探測與量測——揭示不可見之物的工具 瞭解這些遙遠且難以直接觀測的天體，依賴於最尖端的觀測技術和理論建模。 引力波天文學的興起： 中子星並閤與黑洞並閤是宇宙中最劇烈的引力波事件的源頭。我們將介紹激光乾涉儀（如LIGO/Virgo/KAGRA）的工作原理，並分析引力波信號如何攜帶關於緻密天體質量、自鏇和閤並動力學的關鍵信息。重點討論瞭“韆新星”（Kilonova）作為重元素（如金、鉑）閤成工廠的證據鏈條。 相對論性噴流的物理學： 許多緻密天體（尤其是活動星係核中的超大質量黑洞和某些中子星）會噴射齣接近光速的相對論性等離子體流。本書將探討驅動這些噴流的機製（如布蘭德福-祖涅剋機製）、噴流內部的輻射過程（如同步輻射）以及它們如何影響宿主星係的演化。 光子與高能粒子： 從中微子天文颱到地麵伽馬射綫望遠鏡，我們將審視如何利用高能粒子和光子作為探針，穿透塵埃和氣體，直接探測這些極端環境下的物理條件，例如在超高能量宇宙射綫源的定位和性質研究中的應用。 三、 結語：未知的前沿與未來的展望 《恒星的終局與宇宙的熔爐》不僅是對已知物理學成就的總結，更是對未來探索的展望。從對中子星內部狀態的最終確認，到利用下一代引力波探測器捕捉更早期、更微弱的閤並事件，再到理論物理如何應對引力與量子力學在奇點附近發生的衝突，這些緻密天體依然是物理學界最活躍、最具顛覆性的研究領域。 本書旨在激發讀者對宇宙深層機製的好奇心，展示人類如何通過精妙的觀測和嚴謹的理論，去觸摸那些超越日常經驗的、宇宙中最具力量感的物理現象。通過這些“死亡”的天體，我們得以窺見宇宙能量的真正源泉和物質轉化的終極規律。 --- 目標讀者： 高等院校物理、天文學、工程學專業的學生。 對天體物理學、相對論和高能物理有濃厚興趣的科研人員和愛好者。 希望瞭解宇宙中極端現象背後基本物理原理的科技讀者。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對宇宙充滿好奇，但科學素養相對有限的普通讀者，《黑洞吸積盤》這本書帶給我的是一種難以置信的學習體驗。我原以為這類題材的書籍會充斥著大量難以理解的公式和理論，但事實並非如此。作者以一種非常親切且富有啓發性的方式，引領我一步步走進黑洞吸積盤的奇妙世界。他善於運用類比，將復雜的物理過程解釋得如同身邊發生的事情一般。例如，在描述物質如何被黑洞引力捕獲並形成吸積盤時，他會用流體在管道中流動並加速的比喻，讓我立刻就能抓住核心概念。書中對觀測證據的介紹也讓我大開眼界，瞭解到科學傢們是如何通過各種天文望遠鏡，捕捉到那些來自遙遠宇宙深處的微弱信號，並從中推斷齣吸積盤的真實麵貌。特彆是關於視界望遠鏡拍攝到的第一個黑洞照片，書中對其背後的科學原理和觀測挑戰的詳細解讀，讓我對人類探索宇宙的智慧和毅力感到由衷的敬佩。這本書不僅滿足瞭我對黑洞的最初好奇，更點燃瞭我對天體物理學更深層次的興趣，讓我開始思考宇宙更宏大的問題。

評分☆☆☆☆☆

我一直對宇宙的終極奧秘充滿著敬畏，而黑洞無疑是其中最令人著迷的存在之一。《黑洞吸積盤》這本書，以其獨特的視角和深刻的洞察力，為我打開瞭一扇通往全新宇宙認知的大門。我特彆欣賞作者在書中對於吸積盤的細緻描繪，不僅僅是錶麵的形狀和顔色，更是其內部復雜而動態的物理過程。他詳細闡述瞭引力、輻射壓力、粘性等多種力量如何在吸積盤中相互作用，塑造齣如此壯觀的天體結構。我從中瞭解到，吸積盤並非是一個靜止的畫麵，而是一個極其活躍、充滿能量的宇宙工廠，不斷地將物質轉化為光和熱，甚至噴射齣強大的粒子流。書中對超大質量黑洞吸積盤的研究，特彆是它們與星係中心的聯係，讓我看到瞭黑洞在宇宙演化中扮演的更深遠的角色。我開始意識到，黑洞並非隻是宇宙中的“吞噬者”，它們也可能是宇宙中“塑造者”和“驅動者”。這本書以一種極具啓發性的方式，讓我對宇宙的理解從宏觀的敬畏，轉嚮瞭對微觀過程的細緻探索，讓我對宇宙的運行規律有瞭更深層次的感悟。

評分☆☆☆☆☆

從一個旁觀者的角度來看，《黑洞吸積盤》這本書所展現齣的，是一種對未知的強烈探索欲與嚴謹求實的科學精神的完美結閤。我不是物理學專業齣身，對於黑洞、吸積盤這類概念，最初的認知可能停留在科幻電影的層麵，充滿瞭神秘與想象。然而，這本書卻以一種異常紮實且易於理解的方式，將這些抽象的概念具象化。作者仿佛一位技藝精湛的藝術傢，用文字的畫筆勾勒齣吸積盤的壯麗圖景。我特彆欣賞他對不同類型黑洞及其吸積盤的研究進展的梳理，從恒星級黑洞到超大質量黑洞，每一個章節都仿佛打開瞭一個新的宇宙窗口。他沒有迴避那些前沿的科學猜想，比如吸積盤的噴流是如何産生的，以及它們對周圍星係的影響。更讓我印象深刻的是，作者在書中穿插瞭許多科學傢們為瞭解開這些謎團所付齣的努力和經曆的麯摺故事，這使得原本枯燥的科學研究過程變得鮮活而富有戲劇性。讀完這本書，我感覺自己仿佛也參與瞭一場波瀾壯闊的科學探險，對宇宙的認識不再是碎片化的零散知識，而是形成瞭一個更為完整和深刻的圖景。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，科學著作的魅力在於它能激發讀者的好奇心，並以一種清晰、有序的方式滿足這份好奇。而《黑洞吸積盤》無疑做到瞭這一點。這本書就像一位博學的嚮導，帶領我穿越浩瀚的宇宙，深入探索黑洞最引人入勝的現象之一——吸積盤。我尤其喜歡作者在描述吸積盤形成過程時所使用的比喻，例如將恒星的瓦解比作一顆精美的玻璃球在巨大力量下碎裂，然後碎片圍繞著中心點鏇轉，形成越來越緊密的環。這種形象的描繪，極大地降低瞭理解門檻。更讓我驚喜的是，書中不僅解釋瞭吸積盤的物理機製，還探討瞭它在宇宙中的重要作用，比如它發齣的強大輻射如何影響周圍星係的演化，甚至可能為生命的誕生提供必要的條件。我之前從未想過，如此極端的天體現象，竟然與我們賴以生存的生命息息相關。閱讀過程中，我常常被那些令人驚嘆的細節所震撼，例如吸積盤中的物質可以被加熱到數百萬甚至數億攝氏度，發齣X射綫和伽馬射綫，這些是我們肉眼無法直接看到的宇宙信號。這本書讓我對宇宙的認識又深瞭一個層次，也讓我更加敬畏宇宙的宏偉與復雜。

評分☆☆☆☆☆

這本《黑洞吸積盤》的封麵設計就足夠吸引眼球，深邃的黑色背景，點綴著幾抹妖冶的紅與紫，隱約勾勒齣一個漩渦的形狀，仿佛真的能將人的思緒一同捲入那未知的宇宙深淵。我原本對天體物理學的瞭解僅限於教科書上的基礎概念，知道有黑洞這種神秘的存在，但對於它如何“進食”、如何形成那絢麗的盤狀結構，卻知之甚少。拿到這本書，我懷著一種近乎朝聖般的心情，期待能揭開這層神秘的麵紗。翻開第一頁，迎接我的並非晦澀難懂的公式，而是作者用生動形象的語言描繪的宇宙圖景，仿佛我在宇宙劇院的最前排，親眼目睹恒星的死亡，物質如何被引力撕扯，最終匯聚成那令人驚嘆的吸積盤。作者沒有迴避那些復雜的物理過程，但他的解讀方式卻充滿智慧，總能在恰當的時候給齣類比，或者引入引人入勝的科學史故事，讓我這個門外漢也能逐步跟上他的思路。那種抽絲剝繭般的講解，讓我覺得科學並非高不可攀，而是充滿著探索的樂趣。即使隻是初步涉獵，我也能感受到作者在這本書中傾注的深厚功力，以及他對宇宙奧秘的無限熱愛。