前言

宇宙就其現(xiàn)象范圍來說，必然比我們在地球上所能期望經(jīng)歷的任何事物都要廣泛，人類過去一直在觀測天空，尋找了解世界本質(zhì)和規(guī)律的各種線索，直到今天依然如此。物理學(xué)家在研究支配我們世界的自然規(guī)律時也轉(zhuǎn)向天文學(xué)和宇宙學(xué)，尋找支持其理論的證據(jù)；而天文學(xué)家又依據(jù)物理學(xué)家在地面實驗室中的物理實驗去理解天空中的現(xiàn)象。物理學(xué)和天文學(xué)之間這種根本性的相互聯(lián)系，促使我們編著了這本《物理天文學(xué)前沿》。

本書從物理學(xué)觀點出發(fā)來闡述天文學(xué)的問題，因此，一開始我們便討論了諸如原子性質(zhì)、量子力學(xué)以及輻射等概念。遺憾的是日常生活與這些概念并不密切相關(guān)，要了解原子的結(jié)構(gòu)，必須付出很大的精力和代價，而量子力學(xué)的研究也只是在現(xiàn)代微電子學(xué)出現(xiàn)之后才普遍發(fā)展起來。但是，不掌握物理學(xué)的這些比較深奧的部分，對天文學(xué)的理解就幾乎寸步難行。

規(guī)律通常通過所謂因果關(guān)系而存在于世界之中。因果關(guān)系通過粒子間的相互作用體現(xiàn)出來，這種相互作用有四種類型 電磁相互作用、強相互作用、弱相互作用和引力相互作用。這四種相互作用都在開頭一章中作了討論；隨后本書共分3篇分別論述屬于一種或兩種相互作用范疇的現(xiàn)象。第1篇闡述電磁相互作用，描述由輻射波譜獲得的天文知識，包括光學(xué)天文學(xué)、射電天文學(xué)、毫米波天文學(xué)、紅外天文學(xué)和 X射線天文學(xué)；第2篇論述強相互作用和弱相互作用，著重討論恒星內(nèi)部的特性；第3篇闡述引力相互作用，討論牛頓理論和愛因斯坦理論，并以此為基礎(chǔ)去認(rèn)識黑洞和宇宙學(xué)的各種問題。在每一篇中都是以物理學(xué)的基本發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)去理解各種天文現(xiàn)象。

我們期望，這種敘述方式會使天文學(xué)面目為之一新；不像大多數(shù)天文書籍那樣，或者著眼于發(fā)現(xiàn)的順序，或者按天體到地球的距離，由近及遠(yuǎn)地去討論。我們著眼于在宇宙中起作用的各種基本力，從而為理解各種天文現(xiàn)象提供了一個基礎(chǔ)，而不只是簡單地描述它們。

本書中我們幾乎完全局限于用非數(shù)學(xué)方法去論述。最困難的數(shù)學(xué)也只不過是第 11章中出現(xiàn)的一些簡單的代數(shù)運算。離開這些代數(shù)運算，我們發(fā)現(xiàn)在討論黑洞物理學(xué)時很難做到意義確切。在一般科學(xué)常識方面有扎實的中學(xué)水平的讀者，在閱讀本書時應(yīng)該沒有什么困難。

我們衷心地感謝�？思{（J. Faulkner）博士，他細(xì)心地閱讀了手稿，提出了建設(shè)性的評價，同時提出了許多改進意見。