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天體物理學范文第1篇

[關(guān)鍵詞]《莊子?逍遙游》；天體物理學；巨生物學

[中圖分類號]I262 [文獻標識碼]A [文章編號]1005-3115（2016）24-0047-04

《逍遙游》為《莊子》首篇。在《莊子》這一開篇文字中，莊子面對宇宙天地展開想象，超越了人的視域，創(chuàng)造出鯤鵬這樣“不知其幾千里也”的超大生物形象：“北冥有魚，其名為鯤。鯤之大，不知其幾千里也；化而為鳥，其名為鵬。鵬之背，不知其幾千里也；怒而飛，其翼若垂天之云。”伴隨著大鵬“摶扶搖而上者九萬里”，莊子的精神“絕云氣，負青天”，進入到現(xiàn)代天體物理學所研究的宇宙世界中。《逍遙游》中蘊含著莊子式的“天體物理學”與“巨生物學”，在人類科學發(fā)展史上有著不可忽視的價值與意義。

一、《逍遙游》中的“天體物理學”

讀《莊子》一書，必須像莊子一樣盡最大可能發(fā)揮想象力。在我們看來，面對《逍遙游》“北冥有魚”一節(jié)神奇的文字，最好的閱讀方式是一邊慢聲誦讀，一邊想象著大鯤在宇宙大海中遨游，想象著鯤化為鵬這一宇宙生命大變化的波瀾壯闊，想象著大鵬在宇宙中飛翔的自由雄邁。在想象中伴隨著莊子的文字前行，就能夠感知到北冥、南冥以及北冥與南冥相距的遼遠：“是鳥也，海運則將徙于南冥。南冥者，天池也；齊諧者，志怪者也。諧之言曰：‘鵬之徙于南冥也，水擊三千里，摶扶搖而上者九萬里，去以六月息者也。’”

在《逍遙游》的語境中，北冥、南冥絕非地球上的北冰洋、南冰洋，地球上最為廣大的太平洋也難以讓鯤鵬自由翻騰；大鵬從北冥到南冥，必須先在海面上滑行三千里，然后乘著由下而上的颶風飛至九萬里高空，才能由出發(fā)地北冥抵達目的地南冥。也就是說，北冥與南冥不直接相連，大鵬不能由北冥游至南冥。北冥與南冥似乎是懸隔于不同星球上的兩個大海，大鵬必須飛至九萬里高空，擺脫北冥所在星球的吸引力，才能實施飛抵南冥的計劃。后文“故九萬里，則風斯在下矣，而后乃今培風，背負青天，而莫之夭閼者，而后乃今將圖南”，正說明了這一點。

以上這些都可以視為莊子的“謬悠之說，荒唐之言，無端崖之辭”（《莊子?天下》），但就在這種看似荒誕的憑空想象中，又分明有著能夠為現(xiàn)代天體物理學證明的科學理據(jù)。對莊子來說，大鵬從北冥飛到南冥，必須以“摶扶搖而上者九萬里”為先決條件，這一宇宙真理遠在人視域之外，在莊子的時代無法給出直接證明。為證明這一宇宙真理的存在，莊子立足于人類的經(jīng)驗世界，以人類所能目擊到的物理現(xiàn)象為依據(jù)，對自己的“謬悠之說，荒唐之言，無端崖之辭”予以論證：“野馬也，塵埃也，生物之以息相吹也。”現(xiàn)代物理學認為，物質(zhì)與物質(zhì)間或者相互吸引，或者相互排斥，前者稱為吸引力，后者稱為排斥力；由于物質(zhì)間存在著這兩種力量，故而形成了物質(zhì)不斷運動的形態(tài)。莊子所謂“野馬也，塵埃也，生物之以息相吹也”，早在力學產(chǎn)生前就已感知到物質(zhì)間因有引力作用而不斷運動的內(nèi)在奧秘。

以這樣一種深刻的感知力為基礎(chǔ)，莊子繼續(xù)前行，以人所親見的浮力現(xiàn)象對遠在人視域之外的大鵬飛至九萬里高空的問題予以類比論證：“且夫水之積也不厚，則其負大舟也無力。覆杯水于坳堂之上，則芥為之舟，置杯焉則膠，水淺而舟大也。風之積也不厚，則其負大翼也無力。故九萬里，則風斯在下矣，而后乃今培風，背負青天，而莫之夭閼者，而后乃今將圖南。”從“生物之以息相吹也”的萬有引力現(xiàn)象論及到水的浮力現(xiàn)象，從水對舟的浮力作用論及到六月颶風對大鵬飛至九萬里高空的推力作用，莊子層層遞進，頗有現(xiàn)代科學論證的意味。由此，莊子對于大鵬飛至九萬里高空“則風斯在下矣”的想象，就不再是荒誕不經(jīng)的無端臆想，而是極具理性色彩的科學假想。

天體物理學范文第2篇

“隨著一個big bang，我回來了。”倫敦奧運會前的訓練賽上，斯塔西·鮑威爾小姐一舉拿下376.05分，刷新了英國紀錄。接受BBc采訪時，不知有心還是無意，她挑了這個原指“宇宙大爆炸”的詞來形容跳水瞬間。‘大爆炸’證明了我的復(fù)出，證明我有資格參加奧運會。”

消失了一個賽季后，2012年，劍橋天體物理學女博士鮑威爾重返跳臺。

就像大爆炸后，宇宙大尺度結(jié)構(gòu)胚胎從極早期物質(zhì)隨機漲落，到跟隨引力繞星系團中心高速運動經(jīng)歷了極其漫長的時間，保持慣性容易，而克服靜止重新運動很難。這條普適自然規(guī)律也應(yīng)驗于鮑威爾的再次啟動，她失敗了。

“劍橋大學天體物理學家斯塔西·鮑威爾的這個星期三過得有點失望，她止步于奧運會首輪10米跳臺預(yù)賽，失去了前往半決賽的機會。”

這是《劍橋?qū)W人報》關(guān)于斯塔西·鮑威爾奧運報道的第一句話。8月9目的女子10米跳臺預(yù)賽中，鮑威爾五跳出現(xiàn)兩跳失誤，只得到了287.30分，位居第20名。

跳水是一項“瞬間運動”，接受媒體采訪時，鮑威爾用“殘酷”來形容這一特質(zhì)。和她研究的有136億歲高齡、老得近乎永恒的銀河系比，跳水確實太殘酷了。“毫秒之間，一切都被改變。”她說。

“如果我的第二跳起跳后踢腿晚十分之一秒，我就可以進半決賽。跳水就是這么不容喘息。”僅僅因為早了十分之一秒，她與家門口的半決賽失之交臂。代表16900名同學出征的鮑威爾懊惱不已。“訓練中我的表現(xiàn)遠比比賽時好得多，這是為什么?我快被自己氣死了。”

盡管跳水運動員鮑威爾在周三運氣不佳，天體物理學家鮑威爾卻在當天中了頭彩。跳水失敗當天，她被通知自己的博士于《英國皇家天文學會月刊》。

“這意味著我的論文會為未來這個領(lǐng)域的研究者們提供參考，所以盡管跳水搞砸了，我至少還有個依傍。”她打趣道。

她沒有因為跳水失敗從而安心研究她的星星，這不是她的性格。天體物理學博士畢業(yè)后，她打算繼續(xù)攻讀哲學博士學位，另外，還想當飛行員。但不管專注于哪個奇異的領(lǐng)域，對鮑威爾來說，“沒有什么比得上知道自己已經(jīng)跳下10米跳臺，三周半轉(zhuǎn)體一路向下，沒有任何水花飛濺的感覺!”

很容易從一群跳水隊員中分辨中出鮑威爾。訓練間隙，她常常在泳池旁看論文。由于闌尾炎和術(shù)后感染，她錯過了2011賽季。她不得不比別人更刻苦，一個天體物理學博士論文高壓在身的人，可以保持每周6天，每天兩場的跳水訓練強度——這多少可以解釋她失敗后的委屈。

天體物理學范文第3篇

中國科學院高能物理研究所的天體物理學家張雙南表示：“當我翻閱天文類書籍時，書中幾乎沒有任何在中國工作的科學家的發(fā)現(xiàn)，沒有看到任何一張照片是由中國的望遠鏡拍攝的，這讓我非常沮喪。”中國科學院國家空間科學中心主任吳季也補充道：“在掌握新知識方面，我們面臨著來自方方面面的越來越大的壓力。”

2011年5月3日，吳季宣布中國科學院將在未來幾年內(nèi)承擔五項空間探測任務(wù)，這預(yù)示著中國空間科學新時代的到來。過去5年中，中國科學院為這幾個項目提供的預(yù)算已經(jīng)達到5.54億美元，并在去年成立了專門監(jiān)管這些項目進展的國家空間科學中心。

在這些計劃中，天體物理學居于核心地位。首先取得進展的將是“硬X射線調(diào)制望遠鏡”（HXMT），這個望遠鏡的構(gòu)想可以追溯到20年前，它將利用黑洞、中子星等天體的X射線和伽馬射線輻射，對這些天體展開觀測。它將成為中國首個空間天文衛(wèi)星，最早于2014年發(fā)射，屆時它將成為中國的“黑洞探針”計劃三大衛(wèi)星中最早升空的一個。另外，“暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星”也正由南京的中國科學院紫金山天文臺研制，這一衛(wèi)星將記錄暗物質(zhì)粒子彼此湮滅時產(chǎn)生的伽馬射線。此外，還有更多的項目已經(jīng)通過了初期論證，預(yù)計從2016年開始，在下一個五年計劃里陸續(xù)完成研制、發(fā)射，它們的出現(xiàn)將大大加強中國在空間天體物理學領(lǐng)域的實力。其中一項是由中國科學院高能物理研究所設(shè)計的“X射線時變與偏振探測衛(wèi)星”（XTP）。項目負責人張雙南表示，作為空間震蕩探測項目的主導(dǎo)設(shè)備，它將會“比‘硬X射線調(diào)制望遠鏡’更強有力并取得更大成就”。他指出，“X射線時變與偏振探測衛(wèi)星”收集數(shù)據(jù)的區(qū)域更加廣泛，具有能采集更多光子的高強鏡面，因此可以觀察到更微弱的天體并探測到它們的細節(jié)。全世界的天體物理學家們都期待出現(xiàn)這樣一臺空間望遠鏡，不過去年美國宇航局和歐洲空間局卻取消了“國際X射線天文臺”的計劃，上個月，它的名為“雅典娜”的簡化版望遠鏡也在歐洲空間局的內(nèi)部競爭中輸給了木星探測器項目，未能成功立項。中國的“X射線時變與偏振探測衛(wèi)星”項目將研究旋轉(zhuǎn)墜入黑洞的物質(zhì)放射出的X射線，或者參考系拖曳（例如旋轉(zhuǎn)黑洞拖拽時空）產(chǎn)生的X射線信號。張雙南說：“我們將要研究的是極端條件下的物理學。”

作為“天體肖像”項目的核心，中國打算將其長期積累的技術(shù)能力移植到新的空間射電望遠鏡項目的“甚長基線干涉”（VLBI）觀測中。中國計劃發(fā)射相關(guān)飛行器，與地面天線串連或者組成陣列，這樣就相當于一部極其巨大的單天線射電望遠鏡，其有效口徑等于各臺設(shè)備之間的最大距離。中國科學院上海天文臺負責設(shè)計望遠鏡陣列系統(tǒng)并進行相關(guān)國際合作。上海天文臺臺長洪曉瑜介紹說，計劃中的望遠鏡陣列最初將包括兩個長毫米波天線，每個天線的口徑為10米。這一望遠鏡陣列投入使用后，首要的目標將是繪制星系中心的特大質(zhì)量黑洞及其吸積盤的精細結(jié)構(gòu)，它們被普遍認為是活動星系核的能量來源。洪曉瑜說，他的團隊希望在第一個望遠鏡陣列投入使用十年后，進一步發(fā)射普通毫米波天線衛(wèi)星。這樣，更長的基線和更短的波長將使射電源觀測的分辨率大大提高。

今年6月的“神舟九號”任務(wù)是中國首次實現(xiàn)載人空間對接，這為中國科學家開啟了一個新領(lǐng)域，使中國有能力向“天宮一號”運送儀器設(shè)備，并安裝另外兩個艙段。

目前，一系列設(shè)備已經(jīng)為“天宮”做好準備。天體物理學家們也有理由為此歡呼。在已批準的項目中，中國和瑞士合作的“伽馬暴偏振探測”（POLAR）項目作為中國空間天文“黑洞探針”計劃的組成部分，預(yù)計將由2014年發(fā)射的空間實驗室“天宮二號”搭載升空。它將幫助科學家確定伽馬暴噴流的磁場結(jié)構(gòu)，這又將反過來推進伽馬暴成因的研究。對于伽馬暴成因，有一種理論解釋是，它是大質(zhì)量恒星在演化晚期坍塌時發(fā)生的；另一種則認為是由中子星或者黑洞并合時產(chǎn)生的。“每個理論模型都預(yù)言了不同的磁場結(jié)構(gòu)”，張雙南表示。

天體物理學范文第4篇

1、提前準備該專業(yè)的復(fù)習輔導(dǎo)書，認真學習；

2、購買該專業(yè)的相關(guān)試題卷，進行大量習題練習；

3、總結(jié)該專業(yè)的知識要點，記憶背誦；

4、從網(wǎng)上下載相關(guān)的天體物理學習視頻，總結(jié)學習；

天體物理學范文第5篇

朱光亞教授為本書所作的序言對原子核物理學的產(chǎn)生、發(fā)展、與其他學科的交叉、及下一個世紀的展望做了極好的描述。原子核物理研究的基本問題包括：核的構(gòu)成及“版圖”是怎樣的？核子間相互作用及其表現(xiàn)形式是怎樣的？核的轉(zhuǎn)化規(guī)律是怎樣的？……隨著加速器技術(shù)、探測器技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，人們可以獲得更高能量及各種種類的離子（包括放射性離子），它可用作炮彈去轟擊各種不同的原子核（靶核），產(chǎn)生各種核反應(yīng)產(chǎn)物，從而研究原子核物理學的各種基本問題。促使原子核物理學在更高激發(fā)能、更高角動量和更大同位旋等的自由度內(nèi)不斷開拓新領(lǐng)域。

本書基本上是圍繞著這個發(fā)展主線來描述的。全書共分八章，第一章緒論，概述了80年代以來原子核物理發(fā)展的主要成就，并展望今后可能取得重大進展的前沿方向，非常值得普通讀者一讀。第二至第五章分別論述了核結(jié)構(gòu)和亞位壘融合及核裂變理論方面的最新成就。第六至第八章分別論述了下世紀初期原子核物理研究的三個前沿領(lǐng)域：中高能核－核碰撞，亞核子自由度研究和放射性束物理。

核結(jié)構(gòu)一直是原子核物理學研究的中心課題之一在證實原子核由質(zhì)子和中子組成的假設(shè)并建立了核的殼模型和集體模型以后，出現(xiàn)了兩個新領(lǐng)域——原子核的高自旋態(tài)研究和巨共振研究，揭示原子核在快速轉(zhuǎn)動和具有更高激發(fā)能時的核結(jié)構(gòu)特性。最近幾年隨著放射性核束裝置投入使用，當強烈改變核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)平衡，推向質(zhì)子滴線和中子滴線時的原子核結(jié)構(gòu)特性已引起人們的極大興趣。本書第二、三章詳細介紹了這些方面的新進展和發(fā)展前景，詳細介紹了高自旋態(tài)研究中發(fā)現(xiàn)的回彎現(xiàn)象。有些現(xiàn)象的物理內(nèi)涵至今還沒有搞清楚。特別地，為了便于讀者理解，作者對于巨共振的一般知識和各種巨共振模式做了系統(tǒng)介紹，并著重介紹了新的中子暈核產(chǎn)生的軟模式巨共振，建立在激發(fā)態(tài)上的巨共振，巨共振的各種衰變方式，原子核自旋同位旋激發(fā)，磁巨共振，高溫轉(zhuǎn)動核的巨共振等前沿課題。

核裂變的發(fā)現(xiàn)是原子核物理基礎(chǔ)研究的產(chǎn)物，并已得到了廣泛的應(yīng)用，但是有關(guān)核裂變的許多問題尚未完全搞清楚，一直還是原子核研究的一個重要方面。本書第四、五章論述壘下重離子融合裂變反應(yīng)和原子核裂變，也提到了作者在這方面的近期成果，內(nèi)容豐富，有的現(xiàn)象用理論解釋還有偏差。作者也介紹了最近少量有關(guān)中子暈（皮）核的近壘和壘下裂變反應(yīng)的實驗及兩種相反的理論預(yù)言，并預(yù)計這方面研究將開辟重離子核反應(yīng)的新方向。對通常原子核的裂變反應(yīng)以及現(xiàn)有的核裂變的液滴模型、裂變道理論、裂變理論的殼修正、核裂變的擴散模型、用多維輸運過程來研究裂變動力學以及裂變理論中的量子修正，書中都有介紹。并對形狀同質(zhì)異能態(tài)現(xiàn)象、裂變中的延遲現(xiàn)象等實驗及其理論進行了詳盡的描述。對耗散裂變從唯象描述到微觀理論的發(fā)展，作者給出了一個極好的展望。對裂變過程中的時標和核的粘滯性直到裂變理論和相關(guān)的非平衡態(tài)理論的關(guān)系也有很好的描述。

從第六章開始本書著重描述下世紀原子核物理可能會取得重大進展的三個前沿領(lǐng)域。第六章是有關(guān)中高能和相對論性核－核碰撞的，其中重大課題有：核物質(zhì)的狀態(tài)方程；核物質(zhì)相變，包括液氣相變和夸克－膠等離子體(QGP)的產(chǎn)生；熱核性質(zhì)和多重碎裂衰變的新模式等。宇宙初期大爆炸時可能產(chǎn)生QGP，這是人們從未認識過的新物態(tài)。作者從介紹核態(tài)方程的一般知識開始，進而較為詳細地介紹了理論研究的現(xiàn)狀，包括玻耳茲曼－烏林－烏倫貝克(BUU)方程，量子分子動力學方法(QMD)及核－核碰撞的輸運模型的蒙特卡羅模擬，然后描述中高能核－核碰撞的有關(guān)實驗及其解釋。最后詳細地介紹了QGP產(chǎn)生的有關(guān)實驗和實驗上診斷QGP產(chǎn)生的方法。對QGP的研究將對原子核物理，粒子物理和天體物理產(chǎn)生重大影響，但到目前為止，還沒有一個實驗明確表明QGP的存在。人們期待著20世紀末美國相對論性重離子加速器RIHC的運行及其實驗結(jié)果。除了通過觀察中子星和超新星爆發(fā)可以獲得部分有關(guān)高溫高密核物質(zhì)的信息外，中高能核－核碰撞是目前實驗室中研究高溫高密核物質(zhì)的唯一途徑，這方面將有許多新的結(jié)果出現(xiàn)。

自80年代放射性核束裝置問世以來，人們發(fā)現(xiàn)了中子暈核等一系列新現(xiàn)象。國際核物理學界普遍認為，放射性核束物理，包括它在天體物理和其他相關(guān)學科的應(yīng)用是今后一個較長時期內(nèi)原子核物理學重要的前沿領(lǐng)域之一。本書第七章對放射性核束產(chǎn)生的方法和有關(guān)裝置做了詳細的介紹，特別介紹了我國學者提出的蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)裝置和北京放射性核束裝置。這是一個方興未艾的新領(lǐng)域。許多發(fā)現(xiàn)對傳統(tǒng)核理論模型提出了尖銳的挑戰(zhàn)。利用放射性核束進行的核反應(yīng)和傳統(tǒng)的核反應(yīng)有很多不同之處，特別是一些學者提出用這種核反應(yīng)來合成超重元素，從而擴展人們已經(jīng)知道的元素種類，放射性核束將大大提高人們合成新元素并研究這些新核素的性質(zhì)的能力。自然界除了200多種穩(wěn)定核素外，理論預(yù)言大約還有6000個以上的不穩(wěn)定核素，到目前為止人們合成了其中的2000多個，放射性核束將使人們更容易去合成這些未知的核素，特別是當這些核素越來越接近于中子滴線和質(zhì)子滴線時，將表現(xiàn)出許多新奇的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)并解釋這些性質(zhì)將是對原子核物理學的重大挑戰(zhàn)。

放射性核束的產(chǎn)生和應(yīng)用還打開了核天體物理學的新局面，它主要研究宇宙和天體中各種元素及其同位素的核合成機制、時間、物理環(huán)境和宇宙場所。核反應(yīng)在天體演化和宇宙演化中起著極其重要的作用，它是恒星和超新星爆發(fā)的主要能源，導(dǎo)致了天體和宇宙中各種化學元素和同位素的產(chǎn)生。迄今為止，天體物理學感興趣的一些核反應(yīng)的截面及其隨能量的變化，多半是通過理論計算或是從較高能區(qū)的實驗數(shù)據(jù)外推到天體核反應(yīng)發(fā)生的能區(qū)而得到的，而且特別缺少不穩(wěn)定核的數(shù)據(jù)，放射性核束正好可以填補這個空缺。實驗核天體物理學正在進入一個以放射性核束引起的熱核反應(yīng)為重點的新的發(fā)展階段。書中對宇宙大爆炸后初始核合成，主序星和高溫天體環(huán)境中氫的燃燒，天體中比較重的元素的合成所需的核反應(yīng)及相應(yīng)的實驗方法都做了介紹。