原子物理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:北京大学

作者:郑乐民

出品人:

页数:281

译者:

出版时间:2010-1

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787301159217

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 教材
• 北京大学出版社
• 原子物理
• 物理
• 基础科学
• 量子力学
• 核物理
• 科学书籍
• 大学教材
• 科普读物
• 粒子物理
• 科学史

《星际航行：探索未知宇宙的边界》 内容简介 浩瀚的宇宙，自古以来便是人类无限遐想与探索的终极目标。本书并非聚焦于微观世界的精妙结构，而是将目光投向宏大无垠的星际空间，深入剖析人类迈向深空所面临的物理、工程、生物学乃至社会学层面的挑战与机遇。 本书以严谨的科学态度和富有想象力的叙事方式，勾勒出未来数百年内人类文明可能实现的星际旅行蓝图。我们摒弃了科幻小说中常见的“超光速引擎”的虚无缥缈，转而聚焦于基于现有物理学框架，通过工程学上的突破实现可持续的、长距离的星际航行——即“亚光速”甚至接近光速的载人或无人任务。 第一部分：驱动与能量——如何跨越光年之遥 星际旅行的核心难题在于能量获取与推进效率。本部分将详尽探讨几种最具潜力的推进技术，并对其可行性进行深度评估。 1. 核聚变推进系统（Fusion Propulsion Systems）： 详细解析了如何利用氘、氚甚至氦-3等燃料，通过托卡马克或仿星器等反应堆设计，实现高效的能量输出。我们不仅讨论了热核火箭（如核热火箭的升级版）的工作原理，更深入研究了等离子体推进器（如VASIMR的星际版本）如何通过磁场约束将工质加速至极高速度，从而实现更高的比冲（Specific Impulse）。书中将包含对反应堆材料科学的讨论，尤其是在高能中子辐射和极端温度下的结构稳定性要求。 2. 反物质湮灭驱动（Antimatter Annihilation Drive）： 尽管目前反物质的制备和储存成本极高，但其理论上提供的能量密度是其他化学或核推进方式的数个数量级以上。本章将梳理当代粒子物理学在反物质合成效率上的最新进展，并重点探讨磁场囚禁系统（如Penning Traps）的安全性与规模化挑战。我们模拟了在特定星际任务中，如何利用极少量反物质与物质的湮灭产生巨大推力，并详细分析了辐射屏蔽的必要性。 3. 太阳帆与激光推进（Solar Sails and Laser Propulsion）： 对于无人探测器或轻型载荷，利用外部能源驱动是更现实的选择。我们将回顾光压的物理基础，并探讨如何设计具有超高反射率和极低质量的新型材料薄膜（如石墨烯衍生物或纳米晶体涂层），以承受强大的激光束推进。同时，书中也分析了部署数百万公里级“推力阵列”所需的太空基础设施建设规模。 第二部分：生命支持与长期生存——航船即是世界 星际飞船不再是单纯的交通工具，而是必须是一个封闭、自给自足的生态系统。本部分关注宇航员在数十年乃至上百年的旅程中如何保持生理和心理的健康。 1. 闭环生态生命支持系统（CELSS）： 详细介绍了水、空气和食物的完全循环利用技术。这包括藻类生物反应器、高效的二氧化碳捕获与氧气再生系统，以及利用先进的水培和气培技术进行蛋白质和维生素的稳定生产。我们探讨了在微重力或人工重力（通过旋转产生）环境下，这些生物系统的适应性与效率优化。 2. 人工重力与生物效应： 长期失重对骨骼、肌肉、心血管系统乃至视力的损害是星际航行的主要限制因素之一。本书深入分析了旋转栖息地产生“向心力”来模拟重力的工程学要求，包括如何平衡船体结构应力、如何解决科里奥利力对人体的潜在影响，以及不同旋转速率对人体生理的长期适应性研究。 3. 辐射防护的深度防御： 银河系中的宇宙射线（GCRs）和太阳粒子事件（SPEs）对船员构成致命威胁。我们不再满足于传统的物质屏蔽，而是系统性地评估了主动防御技术，例如：利用强大的超导磁体产生“等离子体气泡”偏转带电粒子流；以及在极端情况下，对飞船关键区域进行“水墙”或液态金属屏蔽的集成设计。 第三部分：导航、通信与时间——信息的鸿沟与相对论效应 当距离以光年计，信息延迟和相对论效应变得至关重要。 1. 星际测距与导航： 在没有全球定位系统（GPS）的星际空间中，如何精确确定飞船的位置？本章介绍了利用脉冲星（Pulsars）作为宇宙灯塔的脉冲星导航系统（PNS），以及如何通过高精度激光测距系统对目标星系进行预先校准。我们讨论了深空望远镜在实时监测导航偏差中的作用。 2. 相对论性通信延迟： 即使以光速传输信号，往返通信也需要数年甚至数十年的时间。书中探讨了如何设计具备高度自治性的飞船人工智能（AI），使其能够在没有地球即时干预的情况下，做出复杂的决策和故障排除。同时，我们分析了量子纠缠（如果其信息传输潜力得以证实）或高带宽聚焦激光通信阵列，作为未来实时数据传输的可能路径。 3. 时间膨胀的现实： 对于接近光速的飞船，时间膨胀效应是不可避免的物理现象。本书提供了精确的洛伦兹因子计算实例，展示了船员在旅途中经历的时间流逝与地球上时间流逝的巨大差异，并探讨了这种“代际分离”对任务目标、船员心理状态以及社会契约的深远影响。 第四部分：目标选择与星际社会学 最终，星际航行的意义在于抵达目的地。本部分关注“去哪里”以及“如何建立新家园”的问题。 1. 宜居系外行星的甄选： 我们回顾了开普勒和TESS任务收集的数据，重点分析了“第二地球”的筛选标准——不仅仅是液态水的存在，更包括大气成分的稳定性、磁场保护的强度、以及母星的辐射特性。书中将深入探讨对系外行星进行直接成像和光谱分析的下一代观测技术。 2. 世代飞船与冷冻休眠（Generation Ships and Cryosleep）： 对于需要数百年才能抵达的遥远目标，人类必须选择“世代飞船”的社会结构，或依赖生物技术实现长期冷冻休眠。本书详细比较了这两种策略的优劣，特别是世代飞船中，如何维持一个稳定、有目标感的社会结构，避免“目标漂移”和内部冲突。 3. 接触的伦理与初次接触协议： 抵达目标星系后，人类可能面对的是新的环境甚至生命。书中探讨了在缺乏既有法律框架的情况下，如何制定关于行星保护、资源开采以及与潜在地外文明（无论智能或非智能）接触的星际伦理准则。 《星际航行：探索未知宇宙的边界》旨在为对未来充满憧憬的读者提供一个基于扎实科学基础的宏伟愿景，它是一部关于工程学、物理学前沿、生物适应性以及人类探索精神的综合性指南。本书将引导读者穿越太阳系的边界，直面真正的星际挑战。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名是《原子物理》，但我的阅读体验，怎么说呢，更像是在一趟奇妙的宇宙探险。我原本以为会是一本枯燥的教科书，塞满了复杂的公式和难以理解的概念，结果完全出乎意料。它巧妙地将那些宏大、抽象的物理学原理，用一种近乎诗意的叙述方式呈现出来。你读进去的不是知识点，而是一种对世界本源的追问。比如，书中对早期量子力学发展历程的描述，简直像在看一部悬疑大片，充满了科学家的直觉、争论和那些“啊哈！”的瞬间。作者的文笔非常细腻，擅长捕捉人物的心理活动，让你能深刻体会到科学家们在面对未知时的那种敬畏与兴奋。我尤其喜欢它对某些实验的描写，那种场景感极强，仿佛我正站在里头，亲眼目睹电子的“幽灵般”跳跃。虽然物理的底子还在，但它被包裹在了一个引人入胜的故事外壳里，读完后，感觉自己对“存在”这件事有了全新的认知框架。

评分☆☆☆☆☆

老实说，这本书给我最大的感受是“意料之外的哲学深度”。我买它，是想搞清楚一些关于物质结构的基础知识，结果它却把我引向了关于“确定性”与“概率”的深刻辩论。作者似乎并不满足于仅仅解释“是什么”，更热衷于探讨“为什么是我们这样理解它”。书中探讨的那些测量问题，比如波函数坍缩，被阐述得极其到位，它没有直接给出标准答案，而是提供了一个多角度的思考空间。我读到一些关于哥本哈根诠释和多世界诠释的对比时，简直停不下来，感觉自己像个哲学家在咖啡馆里和人争论不休。这种不是灌输知识，而是引导思考的写作方式，非常适合那些对科学背后的哲学含义感兴趣的读者。它迫使你跳出纯粹的科学框架，去思索我们如何认知现实，这比单纯记住一个公式要震撼得多。

评分☆☆☆☆☆

我必须强调这本书在“图文配合”上的用心，这简直是教科书级别的示范。我见过太多科普读物，插图只是装饰性的填充物，但在这本书里，每一张图表、每一个示意图，都像是经过精心设计的视觉语言，它们不仅仅是解释文字的辅助，本身就携带了关键信息。比如，它用一种非常简洁的图示来展示衰变链，线条的粗细、颜色的深浅都暗藏了半衰期的信息。对于我这种视觉学习者来说，这简直是福音。我感觉作者可能花了好大力气去设计这些图像，确保它们能以最少的视觉噪音，传递最大的信息密度。读起来，眼睛和大脑的互动效率极高，很少出现“读了一段却不知道在看什么”的窘境。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排非常别致，一点也不像那种按部就班的教材。它采用了大量的类比和历史穿插的叙事手法，使得原本生硬的物理概念变得异常鲜活。举个例子，当它解释核力的平衡时，作者没有直接抛出复杂的数学模型，而是用了一个非常接地气的“拔河比赛”的画面，瞬间就抓住了核心矛盾。我发现自己常常会因为一个精妙的比喻而会心一笑，然后那些困扰我很久的概念，就这么不经意间被解开了。这种叙事策略的成功之处在于，它完全尊重了读者的智力，知道我们不是机器，需要图像和故事来帮助理解。如果说大多数科普书是在教你走路，这本书更像是在教你如何欣赏沿途的风景，虽然路是那条路，但感受完全不同。

评分☆☆☆☆☆

从阅读的“情绪曲线”来看，这本书的起伏处理得极其高明。它不是一路保持高亢的热情，而是有张有弛。开篇会用一些引人入胜的宏大叙事吸引你，中间部分会略微放慢节奏，深入到一些细微的粒子行为分析，让你有时间消化吸收，甚至产生一点点阅读的疲惫感（这是深度阅读的自然反应）。但总是在你快要懈怠的时候，作者又会抛出一个令人震惊的实验结果或者一个惊人的未来展望，将你的注意力重新拉回到当前的讨论中。这种叙事节奏的控制，显示出作者对读者心理的精准拿捏。读完最后一个章节时，我感到的是一种圆满和满足，而不是知识点堆砌后的空虚感，这才是真正优秀的作品所能带给读者的体验。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆