游戏中的科学

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出版者:北京少年儿童出版社
作者:纪江红
出品人:
页数:287
译者:
出版时间:2006-7
价格:38.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787530117361
丛书系列:
图书标签:
  • 游戏
  • 科学
  • 物理
  • 数学
  • 编程
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具体描述

《游戏中的科学》(少儿注音彩图版)(共2册)是一本充满知识的科学书。这些操作简便、妙趣横生的小游戏囊括了数学、物理、化学、植物、天文等各方面科学知识,蕴涵着丰富的自然规律和科学原理,使小读者不仅能在游戏中玩得开心,还能获得有益的科学知识和生活常识。游戏让人快乐,科学使人智慧。让我们一起在游戏中发现科学的奥秘,亲手揭开科学神秘的面纱;在科学中享受游戏的喜悦,全心体会科学的神奇和美妙。

《星际航行与虫洞理论:超越光速的物理学前沿》 内容简介 本书深入探讨了当前理论物理学中最引人入胜、也最具挑战性的领域之一:如何实现真正的星际旅行,以及支撑这一宏伟目标的理论基础——虫洞(Wormholes)的构架与限制。 本书并非对现有航天技术的简单罗列,而是立足于广义相对论和量子引力学的最前沿,构建了一幅关于未来物理可能性的宏大图景。我们首先回顾了爱因斯坦的引力场方程在极端条件下的表现,重点分析了其如何允许时空结构发生剧烈的、非平凡的拓扑变化,为超光速(Faster-Than-Light, FTL)旅行提供了理论上的“漏洞”。 第一部分:时空几何与异常驱动 第一章:相对论的边界与扭曲 传统观念认为,光速是宇宙的速度极限。本章首先详细阐述了狭义相对论中的洛伦兹变换如何构筑了我们对速度的认知。随后,我们将视角转向广义相对论,探讨了引力如何弯曲时空。我们详细分析了具有特定能量分布的“奇异解”(Exotic Solutions),例如由基普·索恩(Kip Thorne)及其合作者深入研究的“可穿越虫洞”(Traversable Wormholes)。 第二章:虫洞的结构与维护 虫洞被描述为连接时空遥远区域的“捷径”。本书将虫洞的几何结构分解为喉部(Throat)、入口(Mouth)和出口(Mouth)。关键在于,要维持一个可以被物质安全穿越的虫洞,必须引入具有负能量密度的物质,即“负质量物质”或“奇异物质”(Exotic Matter)。本章详尽地梳理了量子场论中对负能量的限制(如阿奇斯-索尼奇限制),以及在卡西米尔效应(Casimir Effect)中,负能量是如何在特定约束下被观测到的,并推测了在极端量子引力场中可能存在的宏观负能量场。 第三章:曲速泡的动力学模型 不同于直接穿过虫洞,曲速驱动(Warp Drive),特别是米格尔·阿库别瑞(Miguel Alcubierre)提出的模型,提供了一种通过“扭曲”局部时空来实现有效超光速移动的方法。本章的核心在于分析曲速泡的“膨胀”与“收缩”机制。我们运用后牛顿近似(Post-Newtonian Approximation)来计算驱动曲速泡所需的能量张量,并对比了不同曲速泡形状(球形、椭球形)对能量需求的差异。深入探讨了“曲速壁”的形成、稳定性和对外界的物理影响,包括如何避免在曲速泡前方积累物质而导致灾难性的释放。 第二部分:能量、稳定性与因果律挑战 第四章:负能量需求的量子困境 维持虫洞或曲速泡的关键障碍在于其对负能量的巨大需求。本章超越了宏观物质的范畴,聚焦于量子场论对能量密度的约束。我们分析了量子引力理论(如圈量子引力或弦论的低能近似)对“零能量条件”(Null Energy Condition)的修正。书中提出了一种基于高维时空泄漏(Kaluza-Klein 理论)来“稀释”或“重塑”负能量场的需求,探讨了是否存在一种机制,能以可控的方式从高维空间中“借用”负能量密度。 第五章:时空拓扑稳定性与潮汐效应 即使成功构建了时空通道,稳定性也是一个严峻的工程问题。本章侧重于“潮汐力”(Tidal Forces)在虫洞喉部或曲速泡边缘的分布。我们利用黎曼曲率张量来量化穿越过程中的加速度梯度,并对比了不同稳定化技术(如引入额外维度边界条件)对宇航员生理安全的影响。此外,我们也讨论了对时空结构施加的扰动如何可能导致通道瞬间坍塌,以及如何通过“主动反馈回路”来维持时空张力的平衡。 第六章:单向旅行与时间旅行的悖论 虫洞和曲速驱动的另一个必然结果是它们对因果律的潜在破坏。当虫洞的一端相对于另一端进行高速移动或置于强大的引力场中时,时间膨胀效应将导致两端出现时间差,从而可能形成“闭合类时曲线”(Closed Timelike Curves, CTCs)。本章详细分析了诺维科夫的“自洽性原则”(Self-Consistency Principle),并探讨了物理学中试图避免CTCs的机制,例如霍金提出的“时序保护猜想”(Chronology Protection Conjecture)。本书通过数学模型展示了,如果物理定律允许CTC的形成,那么对微观粒子输入信号的微小扰动将如何被放大,最终使得宏观时间旅行在概率上变得不可行。 第三部分:工程化设想与观测窗口 第七章:极端等离子体与负质量模拟 鉴于天然奇异物质的稀缺性,本章转向了工程应用的可能性。我们研究了在极端磁场和高能粒子对撞中,如何诱导出具有负有效质量(Negative Effective Mass)的等离子体行为。书中详细描述了利用高强度激光束在超导介质中创建类似“负质量密度”流体的实验模型,并分析了这种模拟物在曲速场方程中的近似等效性。 第八章:引力波信号的特征识别 如果星际航行技术被开发出来,它们必然会在宇宙中留下独特的“时空足迹”。本章专注于如何利用下一代引力波探测器(如第三代LIGO或空间引力波天文台)来捕捉这些超常规事件。我们推导出当一个具有曲速泡或虫洞的物体加速、减速或进行通道开启/关闭操作时,其所产生的非线性引力波信号的理论波形,并探讨了这些信号与常规黑洞并合、中子星碰撞等事件的区分特征。 结语:通往邻近星系的物理学承诺 本书总结了实现星际旅行所面临的理论与工程上的巨大鸿沟,但同时强调了现代物理学为我们打开的可能性。它不是一本关于“如何建造飞船”的指南,而是一份对宇宙结构深刻理解的成果展示,指明了人类文明在探索自身银河系中,最有可能突破现有速度限制的理论路径。 目标读者: 本书面向具有扎实高等数学和基础物理学背景的读者,尤其适合对广义相对论、量子场论以及理论宇宙学感兴趣的研究人员、工程师和资深爱好者。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我一直认为,玩游戏是一种纯粹的娱乐,是一种逃离现实的方式。直到我读了这本书,我才发现,原来我所享受的每一刻游戏时光,都蕴含着如此深刻的科学奥秘。这本书的叙述方式非常独特,它没有直接给我灌输科学知识,而是将我带入了一个我无比熟悉的场景——游戏世界。我开始重新审视那些我曾经习以为常的游戏元素,例如角色跳跃的弧度、子弹飞行的轨迹、甚至是游戏场景中的光影效果,都仿佛被赋予了新的生命。我不再只是被动地接收游戏带来的乐趣,而是开始主动地去思考,为什么游戏中的物理定律与现实世界如此相似?又是什么原理让虚拟世界的光影效果如此逼真?这本书就像是一本游戏背后的“解密手册”,它用通俗易懂的语言,揭示了那些隐藏在游戏设计中的科学原理。我仿佛看到了科学家们如何运用物理学、数学、甚至是心理学,来构建一个令人信服的虚拟世界。这种由内而外的理解,让我对游戏有了更深层次的认识,也让我对科学产生了前所未有的好奇心。

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这本书,我是在某个失眠的夜晚,抱着姑且一试的心态在网上搜寻能打发时间的读物时偶然点开的。起初,我并没有抱有太大的期望,毕竟“游戏”和“科学”这两个词组合在一起,很容易让人联想到那些枯燥乏味的科普文章,或是为了迎合游戏玩家而生硬嫁接的知识点。然而,当我沉浸在这本书的字里行间时,我发现我的所有预设都被颠覆了。它没有直接给我灌输任何科学原理,也没有试图用华丽的辞藻来包装那些我可能早已在学校课堂上接触过的概念。相反,它以一种极其自然、甚至可以说是“偷梁换柱”的方式,将科学的魅力展现得淋漓尽致。我仿佛置身于一个巨大的实验室,而这本书就是我的万能钥匙,解锁了我对那些隐藏在游戏像素背后、支撑着虚拟世界运转的种种力量的好奇心。我开始去观察那些我在游戏中习以为常的现象,比如角色跳跃时的高度、物体坠落时的速度、甚至光线在不同环境下的表现,都仿佛被赋予了新的生命和意义。这种由内而外的觉醒,比任何直接的讲解都来得更加深刻和持久。它让我明白,科学并非遥不可及的象牙塔,而是弥漫在我们生活中的空气,渗透在每一次互动、每一次决策、甚至每一次呼吸之中。这本书的伟大之处,就在于它用一种最意想不到的方式,点燃了我对科学最原始的敬畏与热爱。

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我本身并不是一个硬核玩家,对于游戏的技术细节并没有太多研究。通常情况下,我玩游戏更多的是享受其中的剧情、人物和氛围。然而,这本书的出现,却让我对游戏的理解上升到了一个全新的维度。它没有从“如何玩得更好”的角度出发,而是巧妙地将我带入了游戏“为什么会这样”的探索之中。我开始留意那些我之前可能忽略的游戏细节,例如角色运动时的惯性,物体碰撞时的能量传递,甚至游戏环境中的声音传播,都仿佛被这本书点亮了。它没有直接给我喂食科学知识,而是用一种“潜移默化”的方式,让我通过对游戏现象的观察,去领悟背后的科学原理。我不再只是一个被动的游戏体验者,而变成了一个主动的思考者,一个试图理解虚拟世界运行机制的探索者。这本书的伟大之处,在于它用一种我从未想过的方式,将科学的魅力展现在我面前。它让我明白,即使是最简单的游戏操作,背后也凝聚着科学家们的智慧和努力,是他们将复杂的科学定律巧妙地融入到虚拟世界,才造就了我们所体验到的逼真和流畅。

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我一直对科学有着一种模糊的好奇,但又觉得它太过专业,难以接近。在我看来,科学是那些穿着白大褂的科学家们研究的东西,跟我这个普通的玩家似乎没有什么直接的联系。直到我偶然发现了这本书,我的看法被彻底颠覆了。它没有给我灌输那些我可能听不懂的专业术语,也没有给我列举那些我可能记不住的公式。相反,它用我最熟悉的语言——游戏,为我打开了一扇通往科学世界的大门。我开始在游戏中寻找那些书中提到的现象,比如角色跳跃时的抛物线、子弹飞行时的空气阻力、甚至是游戏中模拟的天气变化,都因为这本书而变得生动有趣。我不再只是被动地接受游戏带来的乐趣,而是开始主动地去思考,为什么游戏会这样设计?为什么某些物理反馈会如此逼真?这本书就像是一位循循善诱的老师,用我能够理解的方式,将那些复杂的科学原理一一揭示。我仿佛看到了,那些屏幕上的像素点,其实是科学家们智慧的结晶,是他们将科学知识巧妙地融入到游戏设计中,才带来了如此精彩的虚拟世界。

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在我翻阅这本书之前,我对“科学”这个词的印象,总是与实验室、方程式、以及枯燥的理论脱不开关系。我更愿意沉浸在游戏构建的虚拟世界里,享受那份超越现实的自由和乐趣。然而,这本书却以一种我从未预料到的方式,将科学的魅力融入到了我所热爱的游戏体验之中。它不是那种生硬的科普读物,也不是简单的游戏攻略。相反,它像是一位睿智的向导,带领我重新审视那些我习以为常的游戏场景。我开始留意,为什么游戏中的角色跳跃时会有一个明显的弧线?为什么我丢出的道具会以某种方式飞行?为什么游戏中的光线和阴影会如此真实?这本书以一种非常“接地气”的方式,将复杂的物理学、数学以及工程学原理,通过我熟悉的游戏元素一一展现出来。我不再只是一个被动接受游戏规则的玩家,而变成了一个主动的探索者,一个试图理解虚拟世界背后科学逻辑的爱好者。这种由“玩”到“悟”的转变,让我对科学产生了全新的认识,也让我对游戏有了更深层次的欣赏。

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我一直认为,游戏是一种纯粹的娱乐,是一种逃离现实的港湾。直到我接触到这本书,我才发现,原来在我每一次享受游戏乐趣的同时,我都无意中接触着那些深奥的科学原理。这本书的叙述方式非常巧妙,它没有直接给我灌输科学知识,而是将我带入了一个我无比熟悉的游戏场景。我开始重新审视那些我曾经习以为常的游戏元素,例如角色运动时的惯性、物体碰撞时的能量传递、甚至是游戏场景中的光影效果,都仿佛被这本书点亮了。它不是那种枯燥的科普读物,也不是晦涩难懂的理论著作,而是以一种非常“游戏化”的方式,让我通过观察游戏现象,去领悟那些隐藏在背后的科学原理。我不再只是一个沉浸于游戏世界的玩家,更成为了一个思考者,一个试图理解虚拟世界运行机制的探索者。这本书的伟大之处,在于它用一种我从未想过的方式,将科学的魅力展现在我面前,让我看到了科学不仅仅是实验室里的理论,更是支撑着我们生活、甚至虚拟世界运转的强大力量。

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我曾经以为,科学就应该出现在实验室的白大褂、显微镜下的细胞、或是宇宙深处的星系图里。对于我这样一个普通的玩家而言,科学似乎离我的生活太过遥远,甚至有些难以接近。直到我翻开这本书,我才发现,原来科学的光芒,早已悄悄地照亮了我每一次游戏体验的角落。它不是那种需要我背诵公式、记忆定理的科普读物,而是以一种更巧妙、更具启发性的方式,让我重新审视我所热爱的游戏世界。我开始注意到,游戏中角色的奔跑速度、跳跃的高度、甚至物体被击中后的弹射轨迹,都遵循着某种看不见的规则。而这本书,就像是一位睿智的导师,为我揭示了这些规则背后的科学原理。它没有给我枯燥的理论,而是通过那些我无比熟悉的游戏场景,将复杂的物理定律、数学模型、甚至是心理学原理,一一展现出来。我仿佛看到,那些屏幕上的像素点,其实是科学家们智慧的结晶,是无数次计算与验证的结果。这种将抽象科学具象化的过程,对我来说是一次全新的认知洗礼。我不再是那个被动接受游戏规则的玩家,而是开始主动去探究这些规则的由来,去理解那些支撑虚拟世界运转的强大力量。

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在我接触这本书之前,我对“科学”这个词的认知,基本上局限于学校里的教科书和电视上的纪录片。那种感觉,就像是隔着一层玻璃,能够看到,却难以触及。我更熟悉的是屏幕上那些闪烁的像素,是键盘和鼠标带来的触感,是虚拟世界里每一次胜利的喜悦或失败的沮丧。然而,这本书的出现,却像是一把锋利的钥匙,轻松地打开了我认知世界的那扇“玻璃”。它没有用宏大的叙事来讲述科学史,也没有用艰深的术语来推导公式。它只是静静地,用我最熟悉的游戏场景,将那些曾经让我望而却步的科学概念,变得如此亲切,如此生动。我开始在游戏中寻找那些书中描绘的现象,比如物体坠落的加速度,或是水流的动力学表现,甚至角色在不同高度的视野变化,都因为这本书而变得有趣起来。我不再只是享受游戏带来的感官刺激,而是开始思考,为什么游戏会这样设计?为什么某些物理反馈会如此逼真?这本书让我明白,那些我看似简单的游戏操作,背后都凝聚着无数科学家和工程师的心血,是他们将复杂的科学原理巧妙地融入到虚拟世界中,才带来了如此极致的游戏体验。

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我一直是一个对科学充满敬畏,但又觉得它遥不可及的人。那些复杂的公式、抽象的概念,常常让我望而却步。直到我偶然发现了这本书,我才意识到,原来科学并非是象牙塔里的学问,而是渗透在我们日常生活中的方方面面,甚至,就在我沉迷的游戏世界里。这本书的独特之处在于,它没有给我灌输枯燥的科学理论,而是巧妙地将科学原理融入到我所熟悉的游戏场景中。我开始以一种全新的视角去审视我所热爱的游戏,那些我曾以为是理所当然的游戏设定,在本书的解读下,都变得生动有趣起来。我不再只是简单地享受游戏带来的感官刺激,而是开始去思考,为什么游戏中角色能够跳跃那么高?为什么子弹会遵循那样的弹道?为什么游戏中的光线变化如此逼真?这本书就像是一位经验丰富的向导,为我揭示了那些隐藏在游戏背后的科学奥秘,让我看到了物理学、数学、甚至是人类工程学在游戏设计中的应用。这种“在玩乐中学”的方式,不仅让我获得了前所未有的乐趣,更重要的是,它彻底改变了我对科学的认知,让我觉得科学不再是冰冷的数字和公式,而是充满智慧与创造力的奇妙领域。

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我向来是个对游戏抱有复杂情感的人。一方面,我沉迷于游戏所构建的奇幻世界,享受其中的挑战与成就感;另一方面,我又时常感到一丝迷茫,为何这些虚拟的规则能够如此真实地牵引着我的情绪,为何在虚拟的空间里,我可以做出超越现实逻辑的行动?这本书的出现,恰好填补了我心中长久以来的一个空白。它并非单纯的游戏攻略,也非对游戏机制的枯燥分析。相反,它更像是一位经验丰富的向导,引领我穿越层层迷雾,去探寻那些驱动游戏世界运转的根本法则。它没有直接告诉我“应该”如何玩游戏,而是让我去“理解”游戏之所以如此运行的原因。我开始反思自己在游戏中那些看似寻常的操作,比如射击时子弹的轨迹,或是跳跃时的抛物线,这些背后究竟隐藏着怎样的物理定律?又或者,在那些需要策略和规划的游戏中,我们所进行的决策,是否也与现实世界中的决策科学有着千丝万缕的联系?这本书让我意识到,游戏并非是脱离现实的虚幻产物,而是对现实世界某些规律的一种模拟和抽象。它以一种游戏化的方式,将复杂的科学概念变得生动有趣,易于理解。我不再仅仅是那个沉浸在游戏中的玩家,更成为了一个思考者,一个试图理解这个虚拟世界背后运作机制的探索者。

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