本書在保持科學(xué)性的前提下用通俗的語言和天文圖片向公眾介紹宇宙中的神秘天體—黑洞。其中包括廣義相對論的基本概念；恒星演化和黑洞的形成；黑洞吸積與噴流的產(chǎn)生以及探索黑洞的多種信息渠道：其中包括激光干涉引力波天文臺（LIGO）和甚長基線干涉測量技術(shù)（VLBI）�？勺鳛橹袑W(xué)生和社會公眾的科普讀物。
作者汪定雄教授在磁場對黑洞旋轉(zhuǎn)能量的提取方面做出一系列創(chuàng)新工作，在美國《天體物理雜志》，英國《皇家天文學(xué)月刊》，歐洲《天文學(xué)與天體物理》等國際專業(yè)雜志發(fā)表SCI論文40余篇，研究成果受到國內(nèi)外天體物理同行的重視與好評，并多次被劍橋大學(xué)，加州理工學(xué)院，麻省理工學(xué)院和普林斯頓大學(xué)的天體物理學(xué)家引用。
前言
天文學(xué)這幾年火起來了，不僅因?yàn)橹Z貝爾物理學(xué)獎接連頒發(fā)給天文學(xué)領(lǐng)域（2017年，引力波探測；2019年，宇宙學(xué)和系外行星），而且因?yàn)槲覈煳膶W(xué)在黑洞、暗物質(zhì)和射電天文學(xué)領(lǐng)域捷報頻傳，不斷取得國際高水平成果。因此，大大地激發(fā)了社會公眾對天文學(xué)的強(qiáng)烈興趣和好奇心，人們對天文學(xué)的關(guān)注度越來越高。應(yīng)華中科技大學(xué)出版社之邀，我接受了撰寫《黑洞發(fā)現(xiàn)啟思錄》的任務(wù)，目的是用通俗的語言和圖片向公眾介紹人類探索黑洞的歷程及對我們的啟示，以滿足社會公眾特別是青少年對天文學(xué)知識的渴求。
長期以來，我在華中科技大學(xué)物理學(xué)院從事黑洞天體物理的教學(xué)和科研工作。2018年，科學(xué)出版社出版了我和同事的學(xué)術(shù)專著《黑洞系統(tǒng)的吸積與噴流》�？破兆x物與學(xué)術(shù)專著很不相同，學(xué)術(shù)專著的對象是本專業(yè)的研究生和學(xué)術(shù)界同行，可以借助于有關(guān)數(shù)學(xué)工具和圖表說明問題；而科普讀物的對象是社會公眾，因此要盡可能少地用數(shù)學(xué)和專業(yè)詞匯。作者感到為難的是，雖然盡可能少用數(shù)學(xué)，但由于闡述原理的需要，有些地方還是不得不用一些簡單的公式。
作為一本天文學(xué)的科普讀物，本書的主題是黑洞及相關(guān)內(nèi)容，包括廣義相對論的基本概念、恒星演化和黑洞的形成、黑洞的吸積與噴流過程、對引力波的探測，以及第1張黑洞照片等現(xiàn)代天文學(xué)的新進(jìn)展。此外，在各章末尾附有若干啟示供讀者參考，本書可作為大、中學(xué)生和社會公眾的科普讀物。在寫作過程中作者參考了一些互聯(lián)網(wǎng)資料，并得到華中科技大學(xué)徐輝碧教授的支持與鼓勵，在此一并致謝。由于作者才疏學(xué)淺，錯漏與不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。
作者
2019年12月16日于華中科技大學(xué)喻園小區(qū)
汪定雄，男，1946年2月出生。1970年畢業(yè)于清華大學(xué)工程物理系。華中科技大學(xué)物理學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師（已退休），國際天文學(xué)會（IAU）會員。主要研究方向?yàn)楹诙聪到y(tǒng)的高能輻射機(jī)制。這一研究方向?qū)τ谘芯亢诙措p星、活動星系核和伽瑪射線暴等高能天體具有重要意義，是當(dāng)前國際天文學(xué)的前沿領(lǐng)域。汪定雄教授在磁場對黑洞旋轉(zhuǎn)能量的提取方面做出一系列創(chuàng)新工作，在美國《天體物理雜志》，英國《皇家天文學(xué)月刊》，歐洲《天文學(xué)與天體物理》等國際專業(yè)雜志發(fā)表SCI論文40余篇，研究成果受到國內(nèi)外天體物理同行的重視與好評，并多次被劍橋大學(xué)，加州理工學(xué)院，麻省理工學(xué)院和普林斯頓大學(xué)的天體物理學(xué)家引用。主持并完成國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目5項(xiàng)，作為骨干成員參加科技部973項(xiàng)目1項(xiàng)。出版學(xué)術(shù)專著一本？黑洞系統(tǒng)的吸積與噴流？（科學(xué)出版社，2018）。
目錄
第1章愛因斯坦與相對論/ 1
第1節(jié)狹義相對論的提出/ 2
第二節(jié)廣義相對論的提出/ 4
第三節(jié)相對論的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)/ 7
第四節(jié)幾點(diǎn)啟示/ 8
本章參考文獻(xiàn)/ 9
第二章恒星演化與致密星的形成/ 10
第1節(jié)恒星演化與赫羅圖/ 10
第二節(jié)白矮星、中子星與黑洞/ 13
第三節(jié)白矮星的發(fā)現(xiàn)/ 15
第四節(jié)中子星的發(fā)現(xiàn)/ 16
第五節(jié)黑洞概念的提出/ 20
第六節(jié)幾點(diǎn)啟示/ 24
本章參考文獻(xiàn)/ 24
第三章黑洞的基本特征/ 26
第1節(jié)黑洞的結(jié)構(gòu)/ 26
第二節(jié)黑洞的分類/ 27
第三節(jié)黑洞的霍金輻射/ 28
第四節(jié)白洞、蟲洞和人造黑洞/ 33
第五節(jié)大統(tǒng)一理論與量子引力論初探/ 36
第六節(jié)幾點(diǎn)啟示/ 38
本章參考文獻(xiàn)/ 40
第四章吸積的物理圖像/ 41
第1節(jié)電磁波譜/ 41
第二節(jié)吸積過程概述/ 42
第三節(jié)雙星系統(tǒng)的演化/ 44
第四節(jié)洛希瓣/ 44
第五節(jié)吸積盤的形成/ 48
第六節(jié)吸積理論的發(fā)展/ 51
第七節(jié)幾點(diǎn)啟示/ 53
本章參考文獻(xiàn)/ 55
第五章天體物理中的噴流/ 56
第1節(jié)天體物理噴流概述/ 56
第二節(jié)彭羅斯過程/ 61
第三節(jié)BZ過程/ 63
第四節(jié)BP過程/ 65
第五節(jié)活動星系核/ 67
第六節(jié)伽馬射線暴/ 69
第七節(jié)黑洞吸積與潮汐瓦解事件/ 72
第八節(jié)幾點(diǎn)啟示/ 74
本章參考文獻(xiàn)/ 75
第六章引力波的預(yù)言與探測/ 77
第1節(jié)引力波的預(yù)言及早期探測/ 77
第二節(jié)雙中子星和引力波輻射/ 80
第三節(jié)引力波探測：首次突破/ 82
第四節(jié)引力波探測：擴(kuò)大戰(zhàn)果/ 86
第五節(jié)中國的引力波探測計劃/ 89
第六節(jié)幾點(diǎn)啟示/ 95
本章參考文獻(xiàn)/ 96
第七章黑洞照片及射電天文學(xué)/ 97
第1節(jié)射電天文學(xué)的發(fā)展/ 97
第二節(jié)甚長基線干涉測量(VLBI)/ 99
第三節(jié)第1張黑洞照片的產(chǎn)生及意義/ 102
第四節(jié)中國的射電天文學(xué)/ 107
第五節(jié)幾點(diǎn)啟示/ 111
本章參考文獻(xiàn)/ 113
第八章我們的征途是星辰大海/ 114
第1節(jié)宇宙學(xué)的發(fā)展/ 116
第二節(jié)暗物質(zhì)和暗能量/ 120
第三節(jié)快速射電暴/ 124
第四節(jié)多信使天文學(xué)/ 126
第五節(jié)探索地外生命/ 132
第六節(jié)幾點(diǎn)啟示/ 138
本章參考文獻(xiàn)/ 139
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