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出版者:中国计量

作者:李吉林等编著

出品人:

页数:344

译者:

出版时间:2005-8

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787502611798

丛书系列:

图书标签:

• 温度测量
• 计量技术
• 物理学
• 传感器
• 工业控制
• 热力学
• 仪器仪表
• 实验
• 数据采集
• 自动化

《星际航行与超光速物理学》 内容简介 本书深入探讨了人类探索宇宙深空的理论基础与前沿实践，聚焦于实现星际尺度的快速、高效移动所面临的物理学难题与工程挑战。它不仅仅是一部关于太空探索的科普读物，更是一部严谨的、立足于现有物理学框架之上，同时大胆探索未来可能性的学术性著作。 第一部分：现有航天技术的局限性与深空挑战 本部分首先回顾了当前化学燃料火箭推进技术的发展历程及其在太阳系内部探索中的成就。随后，详细分析了基于牛顿力学和经典轨道理论的局限性——尤其是在面对跨越数光年的距离时，现有速度所带来的时间尺度上的不可接受性。 经典推进剂的能质比瓶颈： 对比了固态、液态和核热推进的能量密度，清晰论证了为何依靠质量加速的传统方式难以实现有效的人类星际旅行。 生命支持系统的长期可靠性： 详细剖析了远距离星际航行中，封闭生态生命支持系统（CELSS）的冗余设计、微生物群落的稳定性维护，以及长期辐射暴露对宇航员生理与心理的影响。这部分内容涵盖了生物学、材料科学和辐射物理学的交叉领域，着重讨论了如何构建一个能够自我维持数十年甚至上百年的“微型地球”。 时间膨胀效应的现实考量： 即使能达到接近光速的百分之一，相对论效应带来的时间膨胀也必须被纳入任务规划。本书使用精确的洛伦兹变换模型，计算了前往最近恒星系（如半人马座阿尔法星）所需的时间差异，强调了“代际飞船”概念的社会学和工程学复杂性。 第二部分：超越传统推进的理论物理探索 这是本书的核心部分，重点研究了那些可能突破现有速度限制的、基于更深层次物理学原理的推进概念。作者秉持审慎的科学态度，对每种理论进行了详尽的数学推导和逻辑批判。 曲速场动力学（Alcubierre Drive的再审视）： 本章对曲速驱动的数学模型进行了细致的分解。重点分析了“负能量密度”的物理学来源问题，探讨了利用卡西米尔效应或量子真空涨落来产生必要负能量的可能性。书中详细列举了维持和控制曲速泡所需的能量模型，并提出了降低能量需求的拓扑学优化方案。 虫洞的构建与稳定性： 区别于纯粹的科幻想象，本章从广义相对论的爱因斯坦场方程出发，讨论了理论上稳定、可穿越虫洞（Traversable Wormholes）所需满足的“零能量条件”及其违反。重点分析了如何利用奇异物质（Exotic Matter）来保持虫洞喉部的张开，并探讨了利用高维空间结构（如Kaluza-Klein理论）来简化虫洞稳定性的设想。 惯性驱动与引力场操控： 这一章节聚焦于对惯性质量本身的干预。通过对庞德（Pond）效应和一些非主流的惯性质量修正理论的梳理，尝试理解物质如何通过与背景时空结构发生非标准相互作用来实现无反作用力的加速。书中对“惯性质量的起源”进行了深入的讨论，暗示了通过改变希格斯场的局部状态来影响推进效率的可能性。 第三部分：能源、计算与高级材料科学 星际飞船的运行依赖于超越现有技术的能源和材料系统。 零点能与反物质能量的工程化： 分析了利用真空零点能（Zero-Point Energy）进行宏观工程的理论障碍，并详细比较了物质-反物质湮灭作为终极能源的效率和安全挑战。书中特别强调了高纯度反氢的储存与输送系统设计，以及如何应对湮灭过程中产生的伽马射线的有效屏蔽问题。 超导与拓扑材料在推进中的应用： 探讨了室温、高压超导材料在磁约束聚变反应堆（如仿星器或托卡马克装置的星际版本）中的关键作用。此外，还介绍了拓扑绝缘体在保护敏感电子元件免受高能粒子流冲击方面的潜力。 自修复与进化结构： 介绍了一种“活体”飞船的概念，即飞船结构材料具有纳米级的自我修复能力，能够实时感知和修复微陨石撞击或辐射损伤。这涉及到分子自组装技术和基于AI的结构健康监测系统。 第四部分：导航、通信与社会学展望 即使技术实现，导航和远距离通信仍是巨大挑战。 超光速通信的限制与量子纠缠： 阐释了经典物理学中“信息不能超光速传播”的铁律，并批判性地评估了利用量子纠缠作为通信媒介的误区。本书提出了基于引力波调制或微型黑洞信号的低带宽、高穿透性远距离信标概念。 星图的构建与脉冲导航： 讨论了如何使用脉冲星（Pulsars）作为宇宙中的天然GPS系统，以及在缺乏可见星体参考时，如何利用宇宙微波背景辐射（CMB）的微小各向异性进行精确的姿态确定。 远征的伦理与目标： 最后的章节探讨了人类首次踏入宜居带之外的行星时所必须面对的伦理困境：殖民、接触、以及长期孤立的社会结构如何维持其人文精神。 总结 《星际航行与超光速物理学》提供了一个全面而深入的视角，它既是物理学家对现有理论的挑战书，也是工程师对未来蓝图的绘制稿。本书面向对前沿物理、航天工程和未来学有浓厚兴趣的读者。

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我必须承认，一开始我对这本书的期待值并不高，毕竟市面上这类题材的书籍汗牛充栋，很难出彩。然而，这本书的出现，无疑为该领域树立了一个新的标杆。最让我印象深刻的是它在处理复杂理论时所展现出的那种“去繁就简”的能力。作者似乎深谙“大道至简”的哲学，用最朴素的语言，勾勒出了最深刻的原理框架。我尤其欣赏其中关于系统误差分析的那几页，那种层层剥笋、抽丝剥茧的论证过程，严密得令人叹服，仿佛作者就是那位站在实验室中央，精确控制每一个变量的科学巨匠。读完这些部分，我感觉自己不仅是知识的接收者，更像是参与了一场严谨的科学探秘之旅，收获的不仅仅是信息，更是一种严谨的思维方式。

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这本书的语言风格，说实话，比我想象的要“活泼”得多，少了那种扑面而来的学术气息，多了几分老朋友聊天的亲切感。作者在行文中，偶尔会穿插一些与个人经历相关的轶事或小故事，这些“人情味”的调剂，极大地缓解了技术阅读的枯燥感。比如，关于某个经典实验的背景介绍，作者没有简单罗列时间地点，而是将当时研究人员面临的困境和心路历程描绘得淋漓尽致，让人瞬间就能代入其中，对那些来之不易的成果产生由衷的敬意。这种“有温度”的叙事，让原本冰冷的科学知识变得鲜活起来，它不再是高悬在象牙塔上的理论，而是与我们日常生活息息相关的智慧结晶。

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对于寻求深度与广度兼顾的读者来说，这本书简直是挖到宝了。它的深度在于对基础原理的深挖和剖析，而它的广度则体现在对应用领域的广泛涉猎和前沿技术的适度探讨。这本书的结构就像一个精心构建的知识金字塔，地基打得极其稳固，让你对核心概念了如指掌，然后才逐步向上拓展，介绍最新的研究动态和行业趋势。我特别留意了书中对未来发展方向的预测部分，那不是空泛的口号，而是基于现有技术瓶颈和理论推演的合理展望，充满了前瞻性和启发性。读完此书，我感觉自己对整个领域有了一个宏观且扎实的认知地图，为后续更专业的学习指明了清晰的航向。

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这本书的装帧设计实在是太吸引人了，那种沉稳又不失质感的封面，让人一上手就有种想要立刻翻开一探究竟的冲动。我通常对技术类的书籍不太感冒，总觉得它们晦涩难懂，但这次的阅读体验完全颠覆了我的固有印象。作者显然花费了大量心思在叙事节奏的把控上，即便是一些非常基础的概念，也通过巧妙的比喻和生动的案例进行了阐释，使得即便是初次接触这个领域的读者也能轻松跟上思路。特别是书中关于历史演变的梳理部分，简直像在听一场精彩的博物馆导览，把那些枯燥的里程碑事件讲得引人入胜，让人不禁感叹人类智慧的伟大进程。阅读过程中，我时常会停下来思考，书中提出的观点不仅有理论深度，更有着极强的现实指导意义，那种被知识滋养的感觉，实在太过美妙。

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这本书的排版和字体选择简直是教科书级别的示范，长时间阅读下来，眼睛丝毫没有感到疲惫，这对于我这种需要长时间伏案工作的人来说，简直是福音。更值得称赞的是，作者在内容组织上的逻辑性布局，简直如同精密的手术刀般精准。章节之间的衔接过渡自然流畅，没有丝毫的生硬和跳跃感，仿佛作者早已预知了读者的思维路径，提前铺设好了通往下一知识点的桥梁。我特别喜欢其中穿插的“思考题”环节，它们并非那些故作高深的难题，而是恰到好处地引导读者对刚刚学到的知识点进行内化和反刍，真正做到了“学以致用”的启发。每一次读完一个章节，都会有一种豁然开朗的愉悦感，这种阅读体验是很多同类书籍难以企及的。

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