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出版者:南京大学出版社

作者:唐忠明

出品人:

页数:189

译者:

出版时间:2000-3

价格:9.50元

装帧:

isbn号码:9787305034794

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《星际航行简史：从牛顿力学到曲速引擎的梦想》 简介： 本书带领读者踏上一场宏大而迷人的时空之旅，追溯人类对宇宙深空探索的梦想是如何一步步从理论的构想到工程的实践。这不是一本枯燥的物理学教科书，而是一部融合了前沿科学、工程学突破与人类不懈探索精神的史诗。我们不探讨纸面上的抽象结构，而是聚焦于那些推动星际航行从科幻走向可能的实际技术和理论基石。 第一部分：萌芽期的宇宙观与经典物理的束缚（1687-1905） 在人类真正凝视深空之前，我们首先需要理解我们脚下的世界。本部分将深入剖析艾萨克·牛顿的经典力学体系——《自然哲学的数学原理》——如何为所有宏大尺度的运动提供了第一个可靠的数学框架。我们将探讨万有引力定律如何解释了行星的轨道，并为我们提供了计算航行所需推力的基础。然而，我们也清晰地揭示了牛顿力学的局限性：它无法描述光速附近的速度，也无法解释引力如何瞬时传播。 随后，我们将过渡到经典电磁学，以詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的方程组为核心。虽然主要目的在于理解光和电磁波，但这些方程无意中为未来粒子物理和相对论的诞生埋下了伏笔。我们详述了光压的概念，这是早期微型推进器（如太阳帆）设计的理论先驱，尽管其实际应用在当时尚遥不可及。 这一阶段的重点在于“束缚”：我们认识到，以现有化学燃料和牛顿定律为基础，载人飞越太阳系边缘本身就是一项近乎不可能完成的任务，更遑论到达其他恒星。 第二部分：时空革命与火箭时代的曙光（1905-1957） 20世纪初的物理学彻底颠覆了我们对时间和空间的认知。阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论，尤其关注了速度的极限——光速——以及质量与能量的等价性（$E=mc^2$）。我们不讨论其复杂的数学推导，而是聚焦于其对星际航行的实际意义：首先，它设定了宇宙中最严格的速度屏障；其次，它揭示了核反应中蕴含的巨大能量，这为未来高能推进技术提供了终极能量来源的蓝图。 紧接着，广义相对论对引力的全新解释，将引力描述为时空的弯曲。虽然这在当时的工程实践中显得过于理论化，但它为我们理解如何通过极端的质量或能量场来扭曲我们周围的时空，埋下了日后“曲率驱动”思想的哲学种子。 在工程实践层面，本部分将详尽分析火箭学先驱，如康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基、罗伯特·戈达德和赫尔曼·奥伯特的工作。我们将详细解析齐奥尔科夫斯基的“火箭方程”——这个决定了任何化学或核动力火箭能达到的速度的铁律。我们考察了多级火箭的设计哲学，以及如何通过优化推进剂的排气速度来挤压出每一毫克的Δv（速度增量）。这一时期的重点是“能量密度”和“质量比”的残酷平衡。 第三部分：初探深空——地月系外的工程挑战（1957-2000） 随着第一颗人造卫星的升空，太空探索从理论进入了工程实施阶段。本部分集中于化学推进技术在行星际任务中的实际应用。我们分析了早期行星际任务（如“水手号”、“旅行者号”）所依赖的轨道力学技巧：霍曼转移轨道、引力弹弓效应（重力助推）。这些技术是利用行星的轨道动量来节省燃料的精妙策略，本质上是在“借用”宇宙的能量。 我们详细探讨了核热火箭（NTR）和核脉冲推进（Orion计划）的初期概念。NTR通过加热液态氢到极高温度来提高排气速度，显著优于化学火箭，是载人火星任务在当时最现实的设想。而“猎户座”计划，尽管因其放射性争议未能实现，但它展示了利用核爆炸的巨大推力来达到极高速度的可能性，代表了人类在追求绝对推力方面的最大胆尝试。 本部分强调的是“效率的提升”：如何在不违反狭义相对论的前提下，通过更先进的能量利用方式，将旅行时间从几十年缩短到几年。 第四部分：迈向星际的边缘——超越化学的推进系统（2000至今） 进入21世纪，随着对深空探测需求的增加，人们的目光开始转向无需携带大量反应质的“无工质”或“高比冲”系统。 我们将重点介绍： 1. 电推进系统（离子和霍尔推进器）： 这些系统通过电场加速少量惰性气体（如氙）到极高速度，实现极高的比冲（效率）。我们分析了“黎明号”任务如何利用这些温和而持久的推力，完成对不同小行星的环绕和探测，展示了“慢而稳”策略在深空长期任务中的优势。 2. 光帆技术（Solar Sails）： 这是一个完全依赖外部光子动量推进的系统。我们将探讨“光帆”的工程挑战，例如材料的轻量化、巨大的展开面积控制，以及如何利用地球或太阳的强大光压实现初速度。 3. 聚变动力学的基础： 虽然商业化的核聚变反应堆仍是未来的目标，但本书会介绍其在推进领域的前景。如磁约束聚变推进（MCF）或惯性约束聚变推进（ICF），它们承诺提供化学燃料上百万倍的能量密度，是实现快速星际航行的理论上的终极钥匙。 第五部分：理论前沿——扭曲时空与超光速的可能性 最后，我们将触及最前沿、最具思辨性的领域：理论物理如何暗示我们可能绕过光速限制。本书将详细阐述“曲速驱动”（Alcubierre Drive）的概念。我们不深究其数学细节，而是侧重于其核心物理要求：它需要极端的负能量密度来压缩前方的时空并膨胀后方的时空，从而使飞船在局部保持静止而整体实现超光速移动。我们将探讨实现这种负能量（卡西米尔效应等）的理论困境以及对物质特性提出的苛刻要求。 此外，我们还会简要提及虫洞（Wormholes）的理论结构，它们是如何在爱因斯坦方程的某些解中出现的“捷径”，以及维持其开放所需的奇异物质的性质。 结论： 《星际航行简史》并非一本关于如何建造飞船的操作手册，而是对人类认知边界的探索记录。它揭示了从牛顿时代的机械宇宙观到爱因斯坦的相对论时空观，再到我们对超越光速的理论可能性的渴望，这一整个人类智慧的进步历程。星际航行终将实现，要么通过对已知物理定律的极致优化，要么通过对未知物理世界的突破性发现。本书记录了人类为迈出摇篮而付出的每一份努力和每一次理论上的飞跃。

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这本书真的让我对数学产生了新的认识，之前觉得数学就是冰冷的公式和证明，但《高等代数》这本书却用一种非常生动的方式，将抽象的概念具象化，让我能更好地理解它们背后的逻辑和美感。书中对向量空间、线性变换、特征值与特征向量的讲解，细致入微，仿佛作者就在我身边一步步引导，每一个定理的推导都充满了清晰的思路，让我不再因为一连串的符号而望而却步。尤其让我印象深刻的是，作者在讲解矩阵的秩和核空间时，用到了很多生动的类比，比如将矩阵看作一个“信息压缩器”，将向量空间想象成一个“多维的画布”，这些形象的比喻一下子就点亮了我脑海中模糊的概念，让我豁然开朗。而且，书中并非照本宣科，还穿插了一些有趣的数学史料和应用案例，让我了解到这些看似深奥的理论是如何在实际生活中发挥作用的，例如在计算机图形学、数据分析等领域，这些都极大地激发了我深入学习的兴趣，感觉这本书不仅仅是一本教材，更像是一位循循善诱的老师，让我体会到了数学的魅力。

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作为一名对数学有一定基础的读者，《高等代数》给我带来的冲击是前所未有的。它不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维方式的训练。书中的论证严谨而又不失灵动，每一处细节都经过了精心的打磨。我特别欣赏作者在处理复杂证明时所展现出的数学家的严谨与智慧，不是简单地给出结论，而是层层剥茧，将证明过程分解成一个个易于理解的步骤，让我能够跟随作者的思路，一步步建立起对定理的深刻理解。尤其是关于内积空间和酉空间的章节，作者在介绍正交化和傅里叶级数时，让我对“正交”这个概念有了全新的认识，它不仅仅是两个向量垂直那么简单，更是一种在函数空间中分解和表示的强大工具。书中还包含了一些非常巧妙的例题，这些例题不仅巩固了所学知识，还拓展了思路，让我学会如何将抽象的理论应用到具体的计算和问题解决中。读这本书的过程，就像是在和一位数学大师进行一场深入的对话，受益匪浅。

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坦白讲，我之前对高等代数一直存在一种畏难情绪，总觉得它离我的学习和生活太过遥远。但是，《高等代数》这本书彻底改变了我的看法。它用一种非常“亲民”的方式，将那些曾经让我头疼的抽象概念一一解构，让我看到了它们并非遥不可及，而是充满了逻辑的美感和解决问题的能力。书中对群论的讲解，让我理解了对称性的数学本质，从简单的置换群到更复杂的抽象群，作者的讲解层次分明，逐步深入，让我能够逐渐掌握群论的核心思想。我特别喜欢书中关于循环群和正规子群的讨论，这些概念为我理解更复杂的代数结构打下了坚实的基础。而且，书中还包含了大量的习题，这些习题难度适中，既能检验我是否真正理解了知识点，又能启发我思考新的问题，让我在练习中不断进步。这本书让我觉得，学习数学不再是一件枯燥的任务，而是一种探索未知、发现真理的奇妙旅程。

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《高等代数》这本书，绝对是为那些真正热爱数学、渴望深入探索数学世界的人量身打造的。它不是一本速成指南，而是一部沉甸甸的知识宝库。作者在书中展现出的深厚功底和独到见解，让我叹为观止。我一直对线性代数中的二次型和张量分析很感兴趣，这本书在这方面的内容非常详尽，不仅讲解了基本概念和性质，还深入探讨了它们在几何学和物理学中的应用，例如协变张量和逆变张量的概念，让我对张量的理解上升到了一个新的高度。书中对矩阵分解，如SVD（奇异值分解）的介绍，更是让我看到了矩阵理论的强大威力，它在数据降维、推荐系统等领域的广泛应用，让我深刻体会到了数学理论的实际价值。这本书的排版也很精致，公式清晰，插图恰当，阅读体验非常棒。

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说实话，一开始拿到《高等代数》这本书，我还有些犹豫，担心它会像很多其他高难度教材一样，充满晦涩难懂的术语和枯燥的证明。但出乎意料的是，这本书给我带来了许多惊喜。作者在语言表达上非常地道，即使是一些非常抽象的概念，也能用相对通俗易懂的方式来解释，让我这个非数学专业出身的读者也能有所体会。我尤其喜欢书中对多项式理论的阐述，从环论的角度来理解多项式的性质，让我看到了数学的统一性和深刻性。书中关于代数扩张和伽罗瓦理论的部分，虽然难度不小，但作者通过引入一些引人入胜的历史故事和实际问题，巧妙地降低了学习的门槛，让我能够在这种“挑战”中体会到数学的乐趣。而且，这本书的编排也很合理，每一章的知识点都循序渐进，环环相扣，让我能够有条不紊地进行学习。

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