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出版者:机械工业出版社

作者:昂兰德

出品人:

页数:1016

译者:

出版时间:2004-8

价格:99.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111148906

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《星际航行导论：跨越光年的物理与工程》 内容简介 本书旨在为有志于探索星际尺度的读者，提供一套扎实、前沿且极具实践意义的理论与技术框架。我们深知，从地球的摇篮走向群星之间广袤的黑暗，需要的远不止是梦想，更是对宇宙基本规律的深刻理解以及对尖端工程技术的驾驭能力。 《星际航行导论》从基础物理学原理出发，逐步深入到当前可预见的技术路线图，力求描绘一幅清晰、可行的星际旅行蓝图。全书共分为五大部分，涵盖了从理论基础到实际操作的每一个关键环节。 --- 第一部分：宇宙学背景与时空基础 本部分奠定了进行任何星际尺度计算所必需的理论基石。我们不再满足于牛顿力学的近似描述，而是直接聚焦于爱因斯坦的广义相对论在宏观尺度下的应用。 1.1 修正的宇宙学模型： 深入探讨了标准 $Lambda$CDM 模型之外的修正引力理论，特别是针对超远距离观测中可能出现的偏差。详细分析了暗物质和暗能量对星际航行时间尺度的影响。重点阐述了“哈勃张量”在星际尺度上的梯度变化，以及这如何影响惯性系的选择。 1.2 洛伦兹几何与时空曲率： 传统航天理论通常忽略曲率效应，但在跨越数光年的旅程中，时空剪切和潮汐力的累积效应不容忽视。本章详细推导了在非均匀引力场（如穿越星系团边缘）中的测地线方程求解方法，并引入了“局部惯性系网格”的概念，用于实时修正飞船的导航参数。我们展示了如何利用高精度重力梯度仪来构建局部的罗盘和水平面。 1.3 极速效应的量化： 对于接近光速的航行，时间膨胀和长度收缩效应成为核心问题。本书提供了超越教科书的数值分析，特别是针对“双向通信延迟”和“乘员主观时间累积”的精确计算模型。我们引入了“相对论路径优化算法（RPOA）”，旨在找到在保证安全的前提下，使乘员寿命损耗最小化的速度剖面。 --- 第二部分：推进系统的革命性突破 传统化学火箭已无力支撑星际任务，本书集中火力探讨下一代革命性推进技术，侧重于能量密度、推重比的极限突破。 2.1 核聚变推进：定向约束的挑战 我们细致剖析了不同类型的聚变反应堆：D-T、D-He3、甚至更具挑战性的 p-B11 反映堆。重点在于“磁约束的超高能脉冲”技术，即如何将等离子体约束场域的强度提升至托卡马克技术的百倍以上，并设计出高效的磁流体动力学（MHD）喷管，将聚变能转化为定向推力。 2.2 反物质的理论与工程屏障 反物质推进被视为终极方案，但其储存和利用效率是瓶颈。本章详述了“电磁陷阱的下一代设计”，特别是低温、高能耗的抗辐射材料在制造陷阱外壳中的应用。更关键的是，我们探讨了反物质湮灭产物——高能伽马射线的“导流与聚焦”技术，以避免对船体的瞬间汽化。 2.3 惯性驱动的边界：曲速场理论的工程化尝试 虽然曲速（Warp Drive）仍处于理论前沿，但本书对其潜在的工程实现进行了严肃的评估。我们基于Alcubierre度规，详细分析了“负能量密度”或“奇异物质”的获取途径。虽然正负质量体偶极子尚未在宏观尺度实现，但我们通过“动态真空极化效应”模型，模拟了局部时空泡沫的产生与维持所需的能量条件和稳定机制。 --- 第三部分：生命支持与长期载人系统的生态学 星际任务动辄数十年乃至上百年，飞船必须成为一个自我维持的微型生态系统。 3.1 闭环生态系统设计：食物与空气的循环 本书提出了一种“多级耦合生物圈模型”，它结合了高效的光合作用藻类反应器、昆虫蛋白合成单元以及高效的微生物废物转化系统。详细阐述了如何通过精确控制氮、磷、硫的循环速率，确保系统在数十年内保持化学平衡。 3.2 人类生理学对长期失重和辐射的适应 我们不仅仅关注骨质流失，更深入到“神经系统在超长周期零重力下的适应性重组”。书中包含了预防和治疗深空辐射致癌风险的“主动磁屏蔽系统”的设计细节，该系统需要与主推进磁场进行动态耦合，以最小化能源损耗。 3.3 世代飞船的社会学与心理学基石 对于需要跨越数代人的任务，社会结构和文化传承至关重要。本书探讨了“动态社会契约模型”的构建，确保资源分配、法律执行和技术知识的准确传递，避免代际间的知识断层与社会解体。 --- 第四部分：星际导航、通信与环境感知 在缺乏地面基站的深空，飞船必须拥有高度自主的导航和环境探测能力。 4.1 绝对位置确定：脉冲星导航的升级 传统的脉冲星导航（PSR）依赖已知的脉冲周期。本书提出“相对论性脉冲时间差分定位法（RTD-PSR）”，通过测量至少八颗不同方向脉冲星的到达时间微小差异，实时修正飞船的四维坐标，精确度可达公里级。 4.2 超光速通信的理论瓶颈与工程替代 虽然超光速通信（如虫洞或量子纠缠）在现有物理框架下仍是推测，但本书侧重于“高带宽定向微波通信”在星际尺度下的极限。我们详细分析了如何通过高能激光束对准，克服信号在数光年尺度上的自然发散（束腰损失），以及先进的纠错编码（如LDPC的星际变体）的应用。 4.3 危险环境的实时预测与规避 星际空间并非真空，而是充斥着高能宇宙射线、微流星体和星际介质的密度波动。本书介绍了“前视引力透镜探测系统”，利用引力对遥远光源的微小偏折，提前数周探测到前方潜在的星际尘埃云或暗物质团块，从而进行规避机动。 --- 第五部分：行星际际资源利用与着陆技术 星际航行的目标地往往需要就地取材，实现“补给”。 5.1 空间资源的采集与初级精炼 本书详细评估了从木星大气（采集氘、氦-3）和近地小行星带（采集水冰、重金属）获取推进剂和结构材料的方案。重点论述了“无接触式磁流体采矿”技术，即利用强磁场将目标天体表面的物质离子化并吸入飞船燃料仓，避免了复杂的钻探和装载过程。 5.2 低重力环境下的精密软着陆 针对气态巨行星的卫星或低质量小行星，传统的空气动力学和反推火箭不适用。我们提出了“电磁锚定与离子刹车系统”，通过将飞船电离的排气直接与目标天体的磁场或表面等离子体耦合，实现近乎零消耗的精确姿态控制和软着陆。 --- 《星际航行导论》是一本面向未来工程实践的指南，它拒绝空泛的科幻臆想，而是严格基于已证实的物理规律和正在突破的工程前沿，为下一代太空探索者们提供了穿越银河的严谨路线图。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面那种略带磨砂质感的深蓝色，搭配上烫金的标题，显得既沉稳又不失现代感。我拿到手的时候，首先注意到的是它的重量，挺有分量的，感觉内容一定很扎实。内页纸张选用的也很好，不是那种泛黄的廉价纸，而是略微偏白、触感细腻的纸张，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到太疲劳。排版方面，作者显然花了不少心思，字体大小适中，段落之间的留白处理得非常得当，即便是那些复杂的化学结构式和冗长的文字描述，看起来也不会让人感到压迫。而且，每章的开头都有一个简短的导读，像是给读者搭建了一个思维的脚手架，让人在正式深入细节之前，对本章内容有个大致的脉络把握。我尤其欣赏的是它在图示上的用心，那些反应机理的动态模拟图，立体感极强，比我以前看过的任何教材都要清晰直观。这本书不仅仅是一本工具书，更像是一件精心打磨的工艺品，光是放在书架上，都能提升整个空间的文化气息。

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我得承认，一开始被它的厚度吓到了，但实际阅读后发现，内容组织得极为精炼，没有太多冗余的废话。这本书的行文风格非常严谨，但又不失一种学者的幽默感。我记得在讲到酸碱平衡时，作者用了一个非常形象的比喻来解释Ka值和pKa值的意义，我当时忍不住笑出了声，这种在严肃学术探讨中穿插的恰到好处的幽默，极大地缓解了阅读过程中的枯燥感。更值得称赞的是，它对实验操作和安全规范的强调。在介绍一些涉及危险试剂的反应时，作者总是会用加粗的字体和醒目的图标进行特别提示，这种对细节的关注，体现了作者强烈的责任心，也为实际操作提供了宝贵的指导。它不仅仅教你怎么“知道”化学，更教你怎么“做”化学，这对于培养实践型人才来说至关重要。

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这本书的深度和广度都达到了一个令人难以置信的平衡点。它在介绍基础的化学键、分子轨道理论时，逻辑链条清晰到如同精密仪器一般，每一个推导步骤都交代得清清楚楚，绝不含糊其辞，这对于需要参加高阶考试的学生来说，无疑是巨大的福音。然而，更难得的是，它并没有止步于此。在探讨特定元素或化合物时，它会适当地引入一些前沿的研究动态，比如催化剂的最新进展，或者新型材料的合成思路。这些拓展内容并非生硬地堆砌，而是自然而然地融入到章节主题中，让人感觉知识体系是完整且不断生长的。我特别喜欢它在每一章末尾设置的“思考题”，这些问题往往不是简单的知识点回顾，而是需要综合运用多章知识才能解答的开放式探讨，极大地激发了读者的批判性思维和解决问题的能力。这种既能打好地基，又能引人眺望远方的结构安排，实在高明。

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这本书的参考价值是毋庸置疑的，但真正让我爱不释手的原因在于它的“系统性”。很多化学参考书往往只关注某一个分支，比如有机或无机，但这本书却能将化学的各个领域如同河流入海般汇集起来。它在介绍有机反应机理时，会适时地回顾热力学和动力学的基本原理，确保读者理解为什么反应会发生以及发生的速率如何，而不是孤立地记忆反应类型。这种跨领域的知识融会贯通，构建了一个立体化的知识网络。对于一个需要跨学科背景的科研工作者来说，这本书就像一张高清的地图，让你清晰地看到各个知识点之间的连接路径和相互作用。它提供的不仅仅是答案，更是一种看待和解析化学问题的通用思维框架，这种框架比任何具体知识点都要宝贵得多。

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说实话，我最初是抱着一种“凑合着用”的心态开始翻阅这本著作的，毕竟化学这种基础学科，很多概念来来回回都是那些东西，很难有什么真正的突破。但很快，我就发现我错了。这本书最让我惊艳的地方，在于它对“宏观现象”与“微观本质”之间联系的阐述。它不像有些教科书那样，只是机械地罗列公式和定律，而是总能巧妙地引入一些生活中的例子，比如为什么肥皂能去污？为什么某些金属会迅速生锈？通过这些贴近生活的切入点，复杂的理论一下子就变得鲜活起来。作者的叙事风格极其老练，他懂得如何用一种近乎讲故事的方式，将那些抽象的量子理论和热力学定律编织起来。阅读的过程，与其说是学习，不如说是一种探索的乐趣，每揭开一个概念的谜底，都像是在脑海中点亮了一盏灯。对于那些对化学抱有敬畏甚至恐惧的初学者来说，这本书简直是一剂强心针，能极大地增强他们的学习信心。

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大一的教材，好是好，就是太厚太多了，而且英文看起来慢

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