《An Introduction to Modern Astrophysics》(second edition)教材评价暴鹏程(南开大学物理科学学院)1、本书的出版情况和作者简介《An Introduction to Modern Astrophysics（second edition）》（《现代天体物理概论》(第二版)）是美国麻省理工学院物理系课程编号为8.901的课程”Astrophysics I” (天体物理I)所选用的教材。

本书于2006年由Addison-Wesley出版社出版，全书共1278页(含附录共1400页)，作者是韦伯州立大学的Bradley W.Carroll和Dale A.Ostlie.Bradley W.Carroll是美国韦伯州立大学的物理系教授，他从加州大学欧文分校取得数学学士学位，之后在博尔德科罗拉多大学取得物理学硕士学位和天体物理博士学位。

Bradley对天文学抱有终身的兴趣并且对头顶的星空怀有一种天真的好奇，这导致最终投身天文学领域。

在Carl Hansen 和 John Cox的指导下，他的博士课题是脉冲星的自转效应。

之后，他去罗切斯特大学和Hugh Van Horn一起进行博士后研究，主要是研究中子星及其堆积盘的振荡。

在这两所大学的熏陶下，Brad 掌握了构造复杂天体物理系统的简化模型的精髓。

四年后，结束博士后研究的Bradley幸运地得到韦伯斯特州立大学的教职，并且更幸运的是，在那里碰到了Dale Ostlie，两人在恒星脉冲领域都有专长并且见解相近。

Bradley十分喜欢和学生共同探索物理世界，这给他写这本书时提供了很大的帮助。

Dale A.Ostlie是美国韦伯州立大学理学院的院长，他于1977年在圣奥拉夫学院取得物理和数学的学士学位，然后于1982年在爱荷华州立大学取得物理/天体物理的博士学位。

之后先后在爱荷华州立大学物理系，约翰霍普金斯大学的空间望远科学技术研究所，贝茨学院物理系，洛斯阿拉莫斯国家图书馆理论物理组进行教学科研工作。

从1984年起，在韦伯州立大学物理系进行教学科研工作至今。

在本书的另一个作者Bradley W.Carroll来到韦伯州立大学后，由于在许多领域尤其是恒星脉冲领域的共识和对教学的热爱，两人合著了本书。

2、本书的创作背景和主要内容天体物理作为天文学的二级学科，也是天文学和物理学的交叉学科。

天体物理是研究天体和其他宇宙物质的性质、结构和演化的天文学分支。

天体物理学从研究方法来说，可分为实测天体物理学和理论天体物理学。

前者研究天体物理学中基本观测技术、各种仪器设备的原理和结构，以及观测资料的分析处理，从而为理论研究提供资料或者检验理论模型。

后者则是对观测资料进行理论分析，建立理论模型，以解释各种天象。

同时，还可预言尚未观测到的天体和天象。

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。

本书是天体物理学的一本经典的教科书，两位作者都是多年从事教学和研究一线工作。

本书深入浅出，条理清晰地介绍阐明天体物理的相关基础知识和应用情况，是一本不可多得的天体物理入门级教材。

本书旨在仅用基本的物理知识向读者介绍整个现代天体物理的研究内容，并且与通用的其他的天文学教材不同的是，本书更侧重天文现象的数学表达而不是仅仅进行描述性的介绍。

并且本书给学生很多应用自己所学的物理学知识去分析天文学现象的机会，对于那些物理基础薄弱的学生，本书也提供了相关章节介绍相关的物理学基本原理。

本书在第一部分介绍了天体物理学所需要的基础预备知识。

这部分内容涉及物理和天文学的基础知识，并且作者是按历史的发展顺序进行介绍的。

先介绍古希腊的天球坐标法，作者也同时介绍了古希腊的天文学和物理学，毕竟西方天文学的起源是在古希腊。

这是天文学的基础。

之后介绍经典天文学用的分析手段——开普勒定律和牛顿力学——天体力学，这是进一步使用其他模型进行分析的基础。

之后的一节着重介绍光谱这一天体物理分析的有力工具并引入现代物理的前沿——量子力学。

紧接着的一节介绍的是在空间尺度上应用广泛和更加精确地狭义相对论。

下一节则又从光与物质作用的角度进一步讨论光谱与量子力学，众所周知，电磁波探测是天文学主要的探测手段，这一节的介绍也相应的涉及了电磁波的理论。

最后一节则介绍观测的主要工具——望远镜，并介绍了天文观测领域的最新进展。

与最新的科研进展密切相关也是本书第二版的特点之一。

介绍完预备知识之后，本书的下一部分开始从恒星物理学这一天体物理学的基础和主要分支开始介绍。

本书没有从我们的身边的太阳开始，而是从更简单更易计算的双星系统开始介绍恒星，并且借助光谱分析。

之后的两节从外到内细致介绍了恒星的结构和物理属性。

之后又用太阳这个熟悉的例子让读者更好的理解之前的理论。

下一届开始介绍恒星的演化过程——恒星的一生。

从星际间物质的凝聚，前主序星，到主序星，再到恒星死亡后的白矮星，超新星，脉冲星，中子星以及黑洞这一目前广受关注的天体。

并在其中穿插热力学和广义相对论等相应的物理基础知识。

最后以对密近双星系统这一特殊的双星系统的分析结束了本部分的内容。

接下来的一部分开始介绍与我们密切相关的天体物理学分支——太阳系物理学。

与之前一样，第一节首先介绍了太阳系的演化过程，并且介绍了相关的物理性质。

之后开始由内至外介绍太阳系的八大行星及其卫星，以及矮行星，小行星，科伯依带和彗星。

这一部分在给出相应数据公式的基础上还介绍了行星的发现历史和最新的观测进展。

本书的最后一部分介绍了星系天文学和宇宙学，从更大尺度上研究我们生活的宇宙。

前两节先以我们居住的银河系为例介绍了星系的结构和物理属性，并在结构分类的基础上介绍几种常间的星系。

之后则介绍了星系的演化过程和星系间的相互作用。

在介绍了星系这一宇宙的重要组成结构之后，开始由活跃星系引入对整个宇宙的研究。

对宇宙学的介绍也是从历史发展的角度先后介绍了牛顿宇宙观和相对论宇宙观，并介绍了宇宙背景辐射。

介绍了宇宙的结构和宇宙的膨胀理论，最后简介了宇宙的起源。

更可贵的是，本书在附录里不仅给出了科学常数，单位换算和天文数据，还提供了许多模型的C++实现，也体现了计算机模拟在天体物理中的越来越重要的作用。

3、本书的特点本书作为天体物理学介绍性入门课程的教材，是两位作者多年教学经验的总结。

本书透彻地反映了近十年来天体物理领域的巨变和革新。

本书的第二版中更新了天体物理现象观测和理论分析最新的成果。

概括起来，有如下三个特点：3.1内容翔实，讲解细致入微，本书作为一本入门课程教材，内容不仅覆盖了天体物理学的主要分支，还相应地介绍物理，天文等学科的相关知识。

每节都会有相应的背景介绍和丰富具体的图例。

对知识的解释也是十分具体。

就本书第七章第一节双星系统的分类来说，在给出双星系统的定义后，详细的给出了六种双星系统的定义和之间的差别，并且从运行轨道，运行周期和互相之间的运动给出了三幅注释清楚地图示，并且举了一个例子详细地说明。

3.2 数据具体，理论推导明晰作为一个主要以观测和分析数据为主的学科。

天体物理学的许多理论和模型都是建立在实验数据上的。

虽然语言性描述能让学生对现象有一个感性而容易理解的印象，但数据处理和计算才是真正能理解和阐释天文学现象的方式。

本书对于物理模型数学上的推导并没有像其他的教材那样采取一带而过的处理方式，而是详细而具体地写出推导过程，力求让学生在理解基础上学会。

如在 Chapter 10 The Interiors of Stars中对并且本书的习题充足，给学生很多练习的机会。

3.3 贴近前沿，注重联系实际贴近前沿是本书一大特点。

本书在讲解知识的同时，用了不少的篇幅介绍相应的背景知识，最新科研观测成果和实际的应用。

让读者能在现实的基础上学习相应的理论知识，并且不脱离实际。

毕竟，天文学中实际观测是研究很重要的一个方面。

如在本书Part I, 第6节 Telescopes中的最后一小节，介绍了巡天观测和数字天文台，其中就有如VLA（大型射电望远镜阵列，位于新墨西哥州）的最新天文观测技的介绍。

本书的每一章都是以一个未解决的天体物理问题开头，这样不仅津贴前沿还能吸引学生的兴趣。

4、本书的学术价值天体物理学作为天文学一个重要的分支，对天文观测起着理论指导的作用，是物理学在天文学上的重要应用。

天体物理学不仅在人类认识宇宙和自己的探索过程中起着重要作用，也有很大的实际应用价值。

空间天体物理学，高能天体物理学，和太阳系天体物理学等分支在人类开发空间资源，有效避免灾害，宇宙航行和开发新能源等方面有着重要的应用。

本书作为天体物理学的入门课程的教科书，其翔实的内容，细致的讲解，具体的数据和模型，对培养天体物理学和天文学人才起了重要的作用。

由于其内容广泛具体性，也可以作为天文学工作者的参考工具书。

本书是哈佛大学，加州大学伯克利分校，康奈尔大学，加州理工学院，芝加哥大学，普林斯顿大学等103所美国高校的天体物理学教材。

5、本书的社会反映和相关评论本书的第一版出版后，反响强烈。

有超过一百所美国大学包括哈佛大学，加州大学伯克利分校等知名学府将此书作为教材。

学生们也十分喜欢本书，亲切称它为”BOB”，即”Big Orange Book”(大橘书,因为本书的封面是橘色的)。

《Physical Today》杂志1997年5月刊登载了华盛顿大学圣路易斯分校的Michael Friedlander的评论：“那些写过介绍性教材和教新生天文学课程的人应该放下手头的事来好好学学作者（指Bradley W.Carroll和Dale A.Ostlie）在编写教材上广阔的视野和合理的细节。

”《New Scientist》杂志1998年3月28日刊登载了斯格菲尔德大学的 David Hughes的评论：“作者用清晰而精确的佐证创作了这1325页的巨作。

许多课程内容都附有扩展阅读的的建议，每章都设有丰富的习题。

这是一本为天文学新生设置的专业课课本——没有那个大学的天文学学生能拒绝这样的课本。

”[2]6、本书对我国编写大学天体物理入门教材的启示天体物理作为天文学的二级学科，是天文学理论研究和观测的基础。

在国外天体物理作为物理学专业的一门专业课在诸如哈佛大学，普林斯顿大学等一百多所大学的物理系开设，为培养天文学人才提供了基础。

而在我国，天文学专业作为本科生专业只在四所大学（北京大学，南京大学，北京师范大学和中国科学与技术大学）开设，并且在物理学各专业中并不开设天文学的基础课，这导致我国在天文学方面的基础人才短缺，是值得人深省的事。

通过阅读《An Introduction to Modern Astrophysics》得到对国内大学天体物理入门课程教材的启示：6.1 注重物理基础，强调计算推演众所周知，物理的基础是数学，而天文的基础是物理。