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出版者:科学出版社

作者:张强华

出品人:

页数:349 页

译者:

出版时间:2003-9

价格:31.0

装帧:平装

isbn号码:9787030121578

丛书系列:

图书标签:

• 计算机科学
• 实用技术
• 高等教育
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• 信息技术
• 编程
• 算法
• 数据结构
• 计算机基础

探秘宇宙深空：星际航行与宇宙演化 本书简介 《探秘宇宙深空：星际航行与宇宙演化》是一部面向对天文学、物理学以及未来科技抱有浓厚兴趣的读者撰写的科普著作。它以深入浅出的方式，系统地梳理了当代天体物理学的核心议题，并大胆展望了人类迈向星际的可能路径。全书结构严谨，内容涵盖从我们所在的太阳系邻域到宇宙学最前沿的宏大叙事。 第一部分：星际穿越的物理学基础 本部分着重探讨实现星际航行的基本科学原理与技术瓶颈。我们首先回顾经典火箭推进理论的局限性，特别是受限于化学燃料的能量密度，难以满足跨越光年距离的需求。随后，书籍将焦点转向更具前瞻性的推进技术。 1. 相对论效应与时空操控 爱因斯坦的狭义相对论构成了理解高速运动的基石。我们详细解析了“时间膨胀”和“长度收缩”效应，这些效应在接近光速的旅行中变得至关重要。更进一步，本书深入探讨了基于广义相对论的“曲率驱动”（Warp Drive）理论的数学模型——特别是米格尔·阿库别瑞（Miguel Alcubierre）提出的工作解。虽然目前该理论在负能量密度需求上面临巨大的物理学障碍，但书中将分析科学家们为寻找可行的“物质替代品”所做的努力，例如通过调控背景时空几何来实现有效超光速旅行的可能性。 2. 替代推进系统：从核聚变到反物质 在传统的化学火箭之外，本书详细介绍了核能驱动的潜力。我们对比了核裂变脉冲推进（Orion Project的现代变体）和更清洁、能量密度更高的核聚变推进系统（如D-He3聚变）。对于终极的能量来源——反物质湮灭，本书分析了其理论上的最高效率，并讨论了当前在制造、存储和安全控制反物质方面所面临的极端工程挑战。如何有效屏蔽高能伽马射线辐射，是长期载人星际任务必须解决的首要问题。 3. 星际介质的挑战与防护 星际空间并非真空。高速穿越星际介质（主要由稀薄的氢原子、氦原子和宇宙射线组成）会对飞船结构和乘员造成严重损害。本章专门分析了撞击物理学，讨论了如何设计有效的“撞击防护罩”，例如强磁场偏转器（用于带电粒子）或物理性气动屏障（用于微小尘埃），以确保船体完整性。 第二部分：我们身处的银河系环境 要规划星际航线，必须精确理解目的地和旅途中的环境。本部分从太阳系出发，向外扩展，描绘银河系的结构、动态及其潜在的宜居环境。 1. 太阳系的边界与深空探测 本书详述了“旅行者号”和“新视野号”等深空探测器传回的数据，重点分析了日球层（Heliosphere）的结构及其与星际介质的相互作用区域——日球层顶（Heliopause）。我们探讨了冥王星、柯伊伯带天体，以及奥尔特云的形成与组成，这些是未来太阳系外探索的“跳板”。 2. 银河系的动态结构与危险区域 银河系是一个动态系统，其中心存在一个超大质量黑洞——人马座A（Sagittarius A）。本书解释了黑洞的吸积盘辐射、相对论性喷流对周围恒星系统的潜在影响。此外，书中还绘制了银河系中的高能辐射区，如超新星遗迹和脉冲星密集区。星际旅行者必须规划避开这些对生命有害的“宇宙荒漠”。 3. 搜寻系外行星（Exoplanets）：生命的足迹 通过开普勒太空望远镜和TESS任务的最新发现，我们深入考察了系外行星的统计数据。重点分析了“宜居带”（Habitable Zone）的定义及其局限性，并探讨了新型的“超级地球”和“迷你海王星”的可能内部结构和大气组成。本书详细介绍了凌日法、视向速度法以及直接成像法背后的复杂数据处理技术，揭示了科学家们如何从噪声中提取出关于遥远世界的关键信息。 第三部分：宇宙的宏伟叙事与终极命运 本书的第三部分将视角提升至宇宙学尺度，探讨我们对宇宙起源、组成及其未来命运的理解。 1. 暗物质与暗能量：宇宙的隐形骨架 现代宇宙学模型（Lambda-CDM模型）显示，我们能直接观测到的普通物质仅占宇宙总质量能量的不到5%。本书详细解释了暗物质存在的旁证（如星系旋转曲线、引力透镜效应），并介绍了当前尝试直接探测暗物质粒子（WIMPs或轴子）的地下实验（如XENONnT）。随后，我们转向对宇宙加速膨胀的驱动力——暗能量的探索，探讨了其作为宇宙学常数（Λ）的特性及其对宇宙未来时空几何的影响。 2. 宇宙大爆炸的回响：宇宙微波背景辐射 宇宙微波背景辐射（CMB）是“宇宙婴儿时期”的快照。本书解释了CMB的起源、观测技术（COBE, WMAP, Planck卫星）以及如何通过分析CMB的微小温度波动（各向异性）来推断早期宇宙的物质密度、曲率和膨胀率。这些波动是所有星系、星系团形成的“种子”。 3. 宇宙学的未来景象 基于暗能量的持续主导作用，本书描绘了宇宙在未来万亿年内的几种可能命运：如果暗能量密度保持不变，宇宙将走向“大冻结”（Heat Death）；如果暗能量增强（“幻影能量”），则可能导致“大撕裂”（Big Rip），届时所有物质结构，乃至原子本身都将被撕碎。 结语：人类的定位与永恒的好奇心 本书最后强调，无论科学技术如何发展，人类对未知的好奇心是驱动探索的终极引擎。星际航行和理解宇宙的终极命运，不仅是工程学的挑战，更是对人类自身在宏大时空背景下地位的深刻哲学思考。通过学习和理解这些前沿知识，我们才能更好地为下一次伟大的飞跃做好准备。

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坦白说，当我深入学习了更专业的领域课程之后，再回看这本书，会发现它在深度上有所欠缺，尤其是在面对现代前沿技术如云计算架构、深度学习框架这些内容时，它显得力不从心。这本书的价值更多地体现在构建一个扎实、广博的“基础骨架”上。它用极大的篇幅去阐述计算机系统的基本组成原理、数据结构的基础操作，以及早期操作系统的调度机制。如果你指望它能让你立刻成为一个能驾驭Kubernetes集群的高手，那显然是高估了它的定位。它的语言风格非常严谨、规范，带着一股老派教科书特有的沉稳和一丝不苟，每一个定义都力求精准无误，但这也导致了阅读体验上略显干涩，缺乏一些现代教材那种生动的图示和鲜活的案例来调剂气氛。不过，对于那些希望打下坚实基础，能够理解后续所有高级技术底层逻辑的读者来说，这种“面面俱到”的基础讲解是不可或缺的基石。它确保了你不会在学习更复杂的算法或架构时，因为对基本概念的模糊而寸步难行。

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这本《计算机实用技术/普通高校精品教材》在我刚踏入大学校门时，简直像是我手中的一张通往数字世界的地图。我清晰地记得，当时的编程基础几乎为零，对操作系统、网络协议这些名词更是闻所未闻。这本书的优点在于它没有一上来就抛出一堆晦涩难懂的理论，而是非常巧妙地将枯燥的底层概念与我们日常能接触到的应用场景联系起来。比如，它讲解内存管理时，会用一个非常形象的比喻，仿佛是给不同的程序分配房间的旅馆老板，这让我一下子就理解了什么是碎片化和连续分配。而且，书中的实例代码非常贴近当时的教学环境，虽然现在看来可能有些老旧，但在那个时候，它提供了最直接的动手实践路径。我记得我第一次成功编译运行出“Hello, World!”程序时的那种激动，很大程度上要归功于它清晰的步骤指引和详尽的错误排查章节。这本书更像是一个耐心十足的老师，它不会嘲笑你的疑惑，而是用最朴实的语言将复杂的问题层层剥开，直到你茅塞顿开。对于初学者而言，这种从零开始的友好度，是它最大的价值所在。

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这本书的结构编排，给我留下了极为深刻的印象，它像是一个精心规划的迷宫，每走一步都有明确的目的地。我注意到它在章节之间的衔接上做得非常流畅，几乎没有突兀的跳跃。比如说，讲完二进制和逻辑运算后，紧接着就引入了布尔代数和数字电路的基础知识，这使得知识点的传递是循序渐进、层层递进的。尤其欣赏的是，它在每一章末尾设置的“思考与讨论”部分，这些问题往往不是简单的概念回顾，而是需要读者进行一定的逻辑推理和综合运用所学知识才能回答，极大地锻炼了我的批判性思维。虽然这本书可能不是市面上最“时髦”的技术读物，但它所强调的系统思维方式，在我后来的项目开发中，帮我避开了不少因为只见树木不见森林而导致的架构失误。它教会我的，不仅仅是“如何做”，更是“为什么是这样做的”，这种对事物本质的追问，远比记住几行代码重要得多。

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我曾尝试将这本书推荐给一位对编程完全不感兴趣的朋友，结果反馈是阅读过程相当痛苦。这说明这本书的受众定位非常明确，它显然是为正襟危坐、准备系统学习计算机科学理论的理工科学生设计的。对于那种希望快速入门、通过项目驱动来学习编程的“实践派”学习者来说，这本书的阅读体验可能过于学术化和抽象。大量的篇幅被用于解释抽象的算法复杂度、数据表示的底层细节，这些对于急于构建一个网站或开发一个App的人来说，显得过于冗长和不接地气。我记得里面有一章关于文件系统的描述，从磁盘的物理结构讲到逻辑块的映射，内容详实到令人发指，但对于一个只想知道如何“保存”和“读取”文件的初级用户来说，信息密度过高，很容易造成阅读疲劳。所以，它的优点——即学术的严谨性——同时也成为了它在面向大众普及性上的一个门槛。

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回顾我的学习历程，这本书扮演了一个“严师益友”的角色。它最吸引我的一点是，它没有过度美化计算机世界的表象，而是毫不留情地展示了它冰冷、精确、充满逻辑边界的一面。在处理错误处理和异常机制的那部分内容时，作者极其认真地分析了各种潜在的系统崩溃点以及如何通过严谨的代码逻辑去规避它们，这种对“健壮性”的强调，在后来的实际工作中被证明是极其宝贵的经验。这本书的排版和图示虽然朴素，但每一个流程图都精确到位，没有丝毫多余的装饰，真正做到了信息传达的最高效率。它就像一本工程手册，告诉你机器是如何运作，数据是如何流动的，而不是一本编程“秘籍”。对于那些渴望理解计算机这台复杂机器内部运作机制，并愿意投入时间去啃硬骨头的学习者来说，这本书提供了一个无与伦比的、基于核心原理的知识框架，是构建强大技术自信的坚实起点。

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