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出版者:科学出版社

作者:

出品人:

页数:560

译者:

出版时间:2001-9-1

价格:40.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787030093943

丛书系列:

图书标签:

• 分析化学
• 化学分析
• 定量分析
• 定性分析
• 仪器分析
• 分析方法
• 化学
• 理学
• 高等教育
• 教材

《星辰的低语：宇宙航行与时间观测》 一部融合了前沿物理学、深空探索哲学与史诗般宇宙叙事的著作。 内容概述 《星辰的低语：宇宙航行与时间观测》并非聚焦于我们熟悉的地面实验室或日常物质的精确计量，而是将读者的视野投向宇宙的宏大尺度，探讨人类在极端物理环境下如何理解和驾驭“时间”与“空间”的本质。本书深入剖析了星际旅行的理论极限、黑洞附近的物理现象，以及如何通过观测遥远星体来校准我们对宇宙演化模型的认知。 全书分为五大部分，层层递进，从理论基础到技术展望，构建了一个宏大而严谨的知识体系。 --- 第一部分：时空弯曲下的航程规划 本部分着重于广义相对论在实际星际航行中的应用与挑战。我们不再讨论溶液的滴定误差或光谱的归一化，而是审视引力如何成为星际旅行中最主要的限制因素和潜在的加速器。 1.1 相对论性速度与时间膨胀效应： 详细分析了接近光速航行时，宇航员与地球之间时间流逝速率的差异。这不是一个简单的数学模型，而是涉及宇航员生命周期、任务规划与社会接受度的复杂议题。我们探讨了如何设计“休眠舱”系统，以最大程度地减少时间膨胀带来的心理和社会脱节。 1.2 引力弹弓的极限： 超越传统的行星际引力加速，本书计算了利用中子星或小型黑洞进行超光速（指对地表观察者而言）加速的可能性。这需要对星体质量分布和潮汐力的精确“导航”，其精度要求远超任何地面测量技术所能达到的水平。 1.3 奇点附近的运动学： 讨论了在事件视界边缘，粒子如何表现出近乎静止的状态。这部分内容基于最新的量子引力理论草案，推测了利用极端引力场进行空间折叠或“捷径”穿越的可能性，尽管这仍停留在理论推演阶段。 --- 第二部分：深空探测中的信号延迟与校准 在遥远的深空，电磁波的传播速度成为信息交换的瓶颈。本部分专注于如何克服距离带来的信息延迟和宇宙背景噪声，实现可靠的深空通讯和定位。 2.1 脉冲星作为宇宙信标： 我们详细介绍了如何利用脉冲星的极其规律的自转周期，构建一个不受行星引力或地球大气影响的绝对时间参考系。这涉及到对数百万个脉冲星信号的长期累积和分析，以校准我们对“秒”这一基本量在宇宙尺度上的定义。 2.2 激光干涉测距在星际尺度的延伸： 虽然基础的激光测距原理不变，但在星际间，需要考虑光束在星际介质（稀薄等离子体）中的散射、引力透镜效应导致的路径弯曲，以及多普勒频移的累积误差。本书提供了应对这些误差的先进算法。 2.3 宇宙微波背景（CMB）的导航应用： CMB不再仅仅是宇宙大爆炸的余晖，它被视为一个静态的、均匀分布的背景“地图”。通过测量探测器相对于CMB各向异性的微小变化（偶极子效应），我们可以精确确定航天器的绝对速度和运动方向，无需依赖内部陀螺仪或外部可见星体。 --- 第三部分：高能粒子与极端环境的物质响应 当飞船进入星际空间，物质面临的辐射和能量水平与地球表面截然不同。本部分转向研究在极端能量注入下，材料结构和基本粒子如何表现。 3.1 宇宙射线对复合材料的穿透性分析： 重点研究了GeV量级的质子和重离子穿过多层屏蔽材料时的能量损失和次级粒子产生。这要求对核反应截面和二次粒子级联有深刻的理解，而非简单的化学结构稳定性分析。 3.2 零点能场的理论边界： 探讨了在极低温（接近绝对零度）和强磁场环境下，真空能量密度的微小涨落是否可以被探测或利用。这部分涉及到对量子场论在非惯性系下失效边界的探索。 3.3 行星际尘埃的撞击动力学： 详细模拟了微米级尘埃粒子以相对论速度撞击飞船外壳时的等效能量释放。这种撞击产生的局部高温和高压足以瞬间汽化金属，并可能引发等离子体反馈，其研究方法更接近于高能物理实验，而非传统的材料力学。 --- 第四部分：星系动力学与宇宙学尺度的观测 本部分将视角拉远至星系团和宇宙网的结构，探讨如何通过观测遥远天体来推断暗物质和暗能量的分布模型。 4.1 引力透镜成像的非线性重建： 研究如何从被扭曲的背景星系图像中，反演出发光体（前景星系或暗物质晕）的真实质量分布。这是一种复杂的反问题求解，需要对四维时空几何有极高的敏感度。 4.2 Ia型超新星光变曲线的红移校准： 利用Ia型超新星作为“标准烛光”，测量其光度随红移的变化，从而推导出宇宙加速膨胀的精确率。本书侧重于如何排除星际尘埃对光度测量带来的系统性偏差（即“灰化效应”）。 4.3 结构形成模拟与观测误差： 将数值模拟（N体模拟）的结果与斯隆数字巡天等大规模观测数据进行比对，量化模型预测与实际观测之间的差异，以指导下一代暗物质粒子模型的构建。 --- 第五部分：未来展望——超越光速的猜想与时间旅行的悖论 最后一部分是思想的飞跃，审视当前物理学定律的边界，探讨那些尚未被证实的、但理论上可能存在的现象。 5.1 虫洞的拓扑学与维护： 假设存在可穿越的虫洞，如何利用负能量密度物质来维持其喉部的开放？这部分分析了所需的负质量或奇异物质的理论阈值，并讨论了维持其稳定所需的巨大能量来源问题。 5.2 洛伦兹不变性的局部失效探索： 在极端高能或极短时间尺度下，是否真的存在偏离光速不变性（洛伦兹对称性）的现象？本书介绍了在特定背景辐射场中搜索这种微小偏离的实验设计思路。 5.3 时间循环的因果律约束： 严肃地探讨了封闭类时曲线（CTC）的可能性，以及它们对物理世界因果关系（如祖父悖论）的潜在影响。这部分内容结合了量子力学中的多世界解释与经典广义相对论的数学解，旨在提供一个逻辑上自洽的框架，来理解时间旅行的哲学难题。 --- 总结： 《星辰的低语》是一部面向对宇宙物理、时空几何和深空技术抱有强烈好奇心的读者（从高级物理爱好者到专业宇航工程师）的深度指南。它需要的知识储备是高能物理和天体动力学，而非对常见化学反应的理解。本书旨在将读者从地球的尺度中解放出来，用宇宙的语言来思考时间和空间。

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