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引言 1

第一部分 恒星和星系 9

第一章 恒星的性质 9

1.1 恒星的距离和光度 9

1.2 表面温度与光谱 15

1.3 Hertzsprung-Russell图 21

1.4 主序星的结构理论 24

1.5 恒星的形成 30

1.6 主序后的演化 33

1.7 变星与测距 39

2.1 银河系 45

第二章 星系的性质 45

2.2 河外星系的发现 48

2.3 星系的分类 50

2.4 星系质量的测定 52

2.5 星系的距离测量 56

2.6 星系的一般性质 60

2.7 星系群和星系团 63

第二部分 宇宙学基础 69

第三章 宇宙学基本事实 69

3.1 宇宙学原理 69

3.2 Hubble膨胀 72

3.3 宇宙年龄的测定 77

3.4 宇宙密度的测量 80

3.5 物质的组分 84

第四章 宇宙膨胀的动力学 89

4.1 基本假设 89

4.2 相对论性的引力 91

4.3 宇宙常数和真空能 95

4.4 Robertson Walker度规 98

4.5 宇宙动力学方程 102

4.6 Einstein的静态模型 105

4.7 宇宙整体参量的推定 107

4.8 实物为主宇宙的膨胀解 109

4.9 宇宙的年龄 113

4.10 红移-距离关系 116

4.11 宇宙的视界 122

第三部分 宇宙的早期 127

第五章 早期宇宙概况 127

5.1 热大爆炸的概念 127

5.2 辐射为主的早期 130

5.3 零化学势的理想气体 133

5.4 温度随时间的变化 137

5.5 宇宙演化简史 139

5.6 粒子的退耦 142

5.7 非重子暗物质的候选者 145

第六章 光子背景辐射 148

6.1 原子的复合过程 148

6.2 背景光子的形成 152

6.3 背景光子的可观测性质 154

6.4 发现和证实 158

6.5 偶极各向异性 161

6.6 多极各向异性 163

第七章 大爆炸核合成 167

7.1 原初的核合成过程 167

7.2 中子数与质子数之比 170

7.3 产额的计算方法和结果 173

7.4 4He原初丰度的实测推断 176

7.5 中微子的种数问题 180

7.6 氘的原初丰度 183

7.7 3He的原初丰度 186

7.8 关于原初的锂 188

7.9 对现状的评述 190

第四部分 粒子宇宙学初步 195

第八章 正反物质的不对称 195

8.1 探寻反物质天体 195

8.2 正反物质不等量疑难 197

8.3 关于重子数的守恒 199

8.4 正反粒子微观上的不对称 201

8.5 对热平衡的偏离 204

8.6 一种示意性的模型 204

8.7 理论现状简述 207

9.1 对称性自发破缺的机理 209

第九章 甚早期宇宙的暴胀 209

9.2 含自作用φ场的高温真空 211

9.3 真空为主引起的暴胀 214

9.4 早期宇宙的视界疑难 217

9.5 今天宇宙的准平坦疑难 220

9.6 暴胀理论的启示 222

9.7 关于暴胀理论的物理基础 225

第五部分 结构的形成 229

第十章 物质结团的理论基础 229

10.1 自引力不稳性的Jeans理论 229

10.2 膨胀宇宙中的小扰动 232

10.3 各种天文尺度的进视界时刻 236

10.4 重子物质的Jeans质量 238

10.5 扰动的非线性增长 240

第十一章 结构形成的模型研究 244

11.1 关于结构形成问题的引言 244

11.2 无碰撞气体中的自由流动阻尼 247

11.3 初始的扰动谱 249

11.4 热暗物质为主的模型 251

11.5 冷暗物质为主的模型 253

11.6 问题的小结 255

附录1 自然单位制 257

附录2 粒子物理大意 261

附录3 天文学和宇宙学常量 269