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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