天体物理学是什么?
天体物理学分为:太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天 体演化学等分支学科。另外,射电天文学、空间天文学、高能天体物理学也是它的分支。
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主要是研究天体运动方面的。。。
天体物理学
天体物理学(英语:Astrophysics),又称天文物理学,是研究宇宙的物理学,这包括星体的物理性质(光度,密度,温度,化学成分等等)和星体与星体彼此之间的相互作用。应用物理理论与方法,天体物理学探讨恒星演化、恒星结构、星际物质、宇宙微波背景、太阳系的起源和许多跟宇宙学相关的问题[1]。由于天体物理学是一门很广泛的学问,天文物理学家通常应用很多不同的学术领域,包括力学、电磁学、统计力学、量子力学、相对论、粒子物理学以及原子分子与光物理学等等。由于近代跨学科的发展,与化学、生物、 历史 、计算机、工程、古生物学、考古学、气象学等学科的混合,天体物理学目前大小分支300—500门主要专业分支,成为物理学当中最前沿的庞大领导学科,是引领近代科学及 科技 重大发展的前导科学,同时也是 历史 最悠久的古老传统科学。
天体物理实验数据大多数是依赖观测电磁辐射获得的。比较冷的星体,像星际物质或星际云会发射无线电波。大爆炸后,经过红移,遗留下来的微波,称为宇宙微波背景辐射。研究这些微波需要非常大的无线电望远镜。
太空 探索 大大地扩展了天文学的疆界。太空中的观测可让观测结果避免受到地球大气层的干扰,科学家常透过使用人造卫星在地球大气层外进行红外线、紫外线、伽马射线和X射线天文学等电磁波波段的观测实验,以获得更佳的观测结果。
光学天文学通常使用加装电荷耦合元件和光谱仪的望远镜来做观测。由于大气层的扰动会干涉观测数据的品质,故于地球上的观测仪器通常必须配备调适光学系统,或改由大气层外的空间天文台来观测,才能得到最优良的影像。在这频域里,恒星的可见度非常高。借着观测化学频谱,可以分析恒星、星系和星云的化学成分。
理论天体物理学家的工具包括分析模型和计算机模拟。天文过程的分析模型时常能使学者更深刻地理解个中奥妙;计算机模拟可以显现出一些非常复杂的现象或效应其背后的机制。
在实践中,现代天文学研究通常涉及理论和观测物理领域的大量工作。天体物理学家的一些研究领域包括试图确定暗物质,暗能量,黑洞和其他天体的性质 ; 以及宇宙的起源和最终命运。理论天文学家还研究了太阳系的形成和演化。恒星动力学和演化 ; 星系的形成与演化 ;磁流体力学 ; 宇宙中物质的大尺度结构;宇宙线的起源; 广义相对论,狭义相对论,量子和物理宇宙学,其中包括弦宇宙学和天体粒子物理学。
大爆炸模型的两个理论栋梁是广义相对论和宇宙学原理。由于太初核合成理论的成功和宇宙微波背景辐射实验证实,科学家确定大爆炸模型是正确无误。最近,学者又创立了ΛCDM模型来解释宇宙的演化,这模型涵盖了宇宙暴胀(cosmic inflation)、暗能量、暗物质等等概念。
理论天体物理学家及实测天体物理学家分别扮演这门学科当中的两大主力研究者,两者专业分工。理论天体物理学家通常扮演大胆假设的研究者,理论不断推陈出新,对于数据的验证关心程度较低,假设程度太高时,经常会演变成伪科学,一般都是天体物理学研究者当中的激进人士。实测天体物理学家通常本身精通理论天体物理,在相当程度上来说也有能力自行发展理论,扮演小心求证的研究者,通常是物理实证主义的奉行者,只相信观测数据,经常对理论天体物理学所提出的假说进行证伪或证实的活动,一般都是天体物理学研究者当中的保守人士。
天文学的 历史 纪录虽然很久远,但是它长期以来都跟物理学分开,直到物理学发展才开始结合起来,主要发展的目的是历法。
天文学在 历史 当中,中国、欧洲、非洲、中东、印度、美洲都有独立的发展 历史 ,其中以中国的 历史 纪录长度最久,但是中国并没有发展出天体物理学,最早有天体物理学研究的纪录是印度。
天文学在古代 历史 上的发展分支:
中国古代天文学
印度古代天文学
非洲古代天文学
埃及古代天文学
非洲部落天文学
近东古代天文学
两河流域天文学
美索不达米亚天文学
巴比伦天文学
阿拉伯天文学
巴格达学派
开罗学派
西阿拉伯学派
美洲古代天文学
玛雅天文学
欧洲古代天文学
希腊古代天文学
也有一种看法认为非洲古代天文学、两河流域天文学及美洲古代天文学都是由传说中的姆大陆及亚特兰提斯所流传而来的,但是这项说法缺乏考古学上的证据,虽无法证伪,但也无法证实。欧洲天文学主要源自于非洲古代天文学及两河流域天文学,现代天体物理学是由欧洲天文学建立起来的。
理论天体物理学的起点可由十六世纪开始计算起,绝大多数的理论提出系以“物理建模方法”提出假设,建立物理模型,验证方法则多数以“波普尔论证法”来进行确认,主要采取“证实主义”或“证伪主义”两种手法交错并用。理论的状态多数有以下几种:
全部理论证实:目前不存在。
部分理论证实:例如“广义相对论”及“牛顿力学”。
理论证伪:为数庞大,例如,中国的“混天说”。
技术力无法验证理论:例如,“夸克星”,通常都是理论当中存在尚未验证的物理假说。
理论错判证实:例如,“牛顿力学”曾经被错判证实。“夸克星”则曾经有两年的时间被认为已经找到(SN1987A,约1989-1990年之间被错误地认为存在夸克星)。
伪科学:数量庞大的民间学说,例如一整批以科幻小说为基础的幻想学说、科普及神学天体物理,通常的特征是理论自身不自洽。例如,“星际之门虫洞物理”,“星际之门”当中的“虫洞物理”与现实研究中的“虫洞物理”差距非常地大,而目前现实中的“虫洞物理”,实际也并未被列入合格的天体物理理论,实际的“虫洞物理”认为“虫洞”的大小如果小于一光年,则无任何可能传送任何物质进行太空旅行,“星际之门虫洞物理”与此差距极大,而开启虫洞颈部的维持能量是“负能量”,“星际之门虫洞物理”却是使用“正能量”来维持,“量子虫洞”是采用“虚粒子对相互作用”来维持“量子虫洞”的恒稳态,能够穿透“量子虫洞”的只有超流体,而“星际之门虫洞物理”却是什么物质都可以传送。事实上两者的说法都没有经过检验。
未经检验的假说:例如,“人造月球假说”及“平行宇宙”与一整批与霍金宣称有关的说法。由于通俗易懂、貌似合理,检验方法却需要耗费大量金钱,因而大批未经检验的假说在民间流传,被误认为已经检验的正统科学,透过大众文化传播,成为非专业信徒型学科。
绝大多数的天体物理理论都处于“部分理论证实”及“技术力无法验证理论”的状态,基本的过滤方式是“证实方法”或“证伪方法”,持续过滤到每一个步骤都与数据吻合。
现代理论天体物理学家使用多样的研究工具,包含了分析模型及计算机数值模拟,分析模型可以提供每一个步骤是否吻合现行或假设的物理定律,计算机数值模拟则主要用于推算出物理数学模型是否有矛盾之处。理论天体物理学家致力于发展理论模型以便理解这些模型与观测的拟合程度,这可以使观测者证实或证伪某个模型是否正确,并且从模型当中选择一个恰当的理论来说明观测数据。
一旦某个物理模型大体上被验证,实测天体物理学家就会依据该模型输入观测资料,一旦发现某些不吻合之处,该理论就会进行修正,直到全面吻合,所有观测数据都合乎理论预测以后,便可称该理论为已经证实的天体物理理论。如果,理论与数据有大批不吻合,该理论会先被限定为有限理论,一直到发展出其他可以全面吻合的理论以后,该理论会被废弃掉。
理论天体物理研究的范围非常地广泛,包含了:“星体动力”、“星体演化”、“银河生成及演化”、“电磁动力”、“广义相对论”、“宇宙学”、“弦宇宙论”、“天体粒子物理”、“引力波”、“宇宙生命”、“宇宙航行”、“宇宙通讯”等等,课题包罗万象。
现代天体物理的发展方式多数采取物理数学的方法,先发展相关理论,然后再透过实测天体物理学的技术手段来验证,并且透过观测数据来修正理论上的缺失,因此常常会看到由于实测天体物理技术的发展,事后发现理论天体物理的陈述荒唐到完全无法吻合的现象,进而全面修正理论天体物理的模型。实测天体物理扮演天体物理当中最重要的把关及验证,因此,理论天体物理上的盖棺论定一向是由实测天体物理来执行,这也使得实测天体物理学家多数都是这个领域当中最保守的菁英人士在运行。
实测天体物理目前持有全球最尖端的 科技 来进行研究,技术的演进,天体物理实验数据已经可以采取多种管道获得,包含了地面各类望远镜、空间天文台及空间探测器。此外,由于需求的缘故,实测天体物理学家是目前建造超级电脑的最积极人士,全球最尖端的超级电脑有大批是由实测天体物理学家所建造及持有,其次则是高能物理学家所建造及持有,多数的实测天体物理学家同时也是电脑专家及理论物理学家,经常会透过全球虚拟天文台的数据互换来进行研究,超级运算的领域当中,有许多出身于实测天体物理学的工作者。
天体物理学这个专业学习的内容包括什么,就业方向是什么,哪个学校招收该专业的学生?
天体物理学(astrophysics)既是天文学的一个主要分支,也是物理学的分支之一,它是利用物理学的技术、方法和理论来研究天体的形态、结构、物理条件、化学组成和演化规律的学科。
天体物理学分为:太阳物理学、太阳系物理学、恒星物理学、恒星天文学、行星物理学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天体演化学等分支学科。另外,射电天文学、空间天文学、高能天体物理学也是它的分支。
用物理学的技术和方法分析来自天体的电磁辐射,可得到天体的各种物理参数。根据这些参数运用物理理论来阐明发生在天体上的物理过程,及其演变是实测天体物理学和理论天体物理学的任务。
天体上发现的某些奇特现象也能启发和推动现代物理学的发展,一些天体所具有的极端条件和宇宙环境为物理学提供了极好的天然实验室。而理论物理学中的辐射、原子核、引力、等离子体、固体和基本粒子等理论,为研究类星体、宇宙线、黑洞脉冲星、星际尘埃、超新星爆发奠定了基础。
高能天体物理学的研究内容
高能天体物理学研究发生在天体上的这些高能光子的产生机理、辐射特征和物理规律。此外,由于这种辐射与其起源处的宇宙线高能带电粒子存在着密切关联,能够到达地球的宇宙线粒子的能量高,其能谱从10千兆电子伏开始直跨10个数量级,因此也把对高能宇宙线粒子的产生和加速机制的研究纳入高能天体物理学的研究范围 。
天体物理的简介
天体物理是物理学和天文学的一个分支。所以它的研究历史可追溯到公元前,是一门古老的学科。它研究天空物体的新质及它们的相互作用。天空的物体包括星,星系,行星,外部行星等。
什么是天体物理
天体物理学是物理学和天文学的一个分支。它研究天空物体的性质及它们的相互作用。天空物体包括星,星系,行星,外部行星,宇宙的整体。天体物理分为二大部分:观察天体物理和理论天体物理。
天体物理学研究什么
其他信息:
天体物理学是应用物理学的技术、方法和理论,研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。
天体物理学专业培养符合国家建设需要,为祖国和人民服务的,具有良好道德品质和科学素质的,具有集体主义精神,实事求是,追求真理,献身科学教育事业的,具有宽厚和扎实基础知识和良好实验科研能力的天体专门人才和高等院校师资。
获得本专业硕士学位的研究生应掌握天体物理学科坚实、宽厚的基础知识 ,较全面和深入的专业知识,熟悉本专业研究方向的发展前沿和热点。硕士论文选题时,应对国内外研究现状进行较全面的调研和分析,在此基础上,完成具有创造性的研究成果。熟练掌握一门外语,包括专业阅读和写作,以及能用外语进行简单的学术交流。
补充资料:
1、天体物理学具体专攻包括。
行星天文学:以行星为研究目标,除了物理学外也要涉及大气科学、地质学和生物学的知识。
恒星天文学:研究恒星、星云和黑洞。
太阳天文学:专门深入研究太阳。
星系天文学:研究星系。
宇宙学:研究大尺度上的宇宙,及大爆炸之后的宇宙演化史。
天体测量学:研究天体运行的精确计算,预测日食或流星雨等现象,是天文学最古老的分支。
2、天体物理学专业的研究方向。
本专业分六个方向。方向一:引力效应,研究的内容为经典引力效应和量子引力效应;方向二:黑洞,研究的内容为黑洞可观测效应,黑洞演化和黑洞热力学;方向三:宇宙学。研究的内容为暴涨宇宙学和量子宇宙学;方向四:相对天体物理,研究的内容为致密天体引力性质;方向五:星系形成和演化,研究的内容为星系的形成,星系的演化;方向六:致密天体,研究的内容为白矮星和中子星。
科学的范畴很大,科学的研究包括很多方面。天体物理也包含在科学的范围内,属于常规科学的范畴。