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出版者:武汉理工大

作者:周祖福 编

出品人:

页数:286

译者:

出版时间:1995-11

价格:24.00元

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isbn号码:9787562910589

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• 复合材料
• 材料科学
• 工程材料
• 高分子材料
• 碳纤维
• 玻璃纤维
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• 复合材料应用
• 材料工程

宇宙的边界与时间的尽头：一部关于超维时空与宇宙演化的著作 作者：艾莉丝·凡德堡 出版社：星辰之光科学出版社 字数：约 1500 字 --- 内容简介 《宇宙的边界与时间的尽头》并非一部关于材料结构或力学性能的教科书，它是一次对人类认知极限的深刻探索，一次横跨多学科前沿的宏大叙事。本书以严谨的物理学基础为骨架，辅以尖端的数学模型和哲学思辨，旨在揭示宇宙最深层的秘密：空间和时间的本质、多维度的存在形式，以及宇宙最终的命运。 本书的视角完全聚焦于宏观宇宙学、粒子物理学的交叉领域，特别是对弦理论、圈量子引力论以及暗物质/暗能量的最新观测结果进行了深入的剖析和批判性评估。它不触及任何关于人造或天然材料的组成、制备、性能测试或结构分析，而是将读者的目光引向了万物起源的奇点，以及宇宙熵增的终极图景。 第一部分：时空的织锦与维度的幻象 本书开篇即挑战了我们对“三维空间+一维时间”这一经典认知的局限性。 第一章：超越视界的几何学。 我们从黎曼几何出发，而非材料的晶格结构，探讨空间曲率如何定义引力。重点分析了爱因斯坦场方程在描述黑洞视界和宇宙大尺度结构时的数学表达，解释了视界内部信息悖论的物理困境。内容完全侧重于时空拓扑学，与材料的微观形貌毫无关联。 第二章：隐藏的维度与紧凑化。 这一章深入探讨了超弦理论（Superstring Theory）的基础假设，特别是额外的空间维度（如Calabi-Yau流形）是如何被“卷曲”起来的。我们详细讨论了模空间（Moduli Space）的概念，以及物理学家如何试图通过这些额外维度的几何性质，来推导出标准模型中的基本粒子质量和耦合常数。这部分完全是纯理论物理学，涉及高维代数几何，与材料的微观结构分析路径完全相反。 第三章：量子引力的曙光。 介绍当前主流的量子引力候选理论——圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）。LQG的核心在于将时空本身量子化，提出“时空原子”的概念。本书详细阐述了自旋网络（Spin Networks）和自旋泡沫（Spin Foams）如何描述量子化的体积和面积算符，以此来避免标准广义相对论中无限小的空间点带来的无穷大问题。我们关注的是时空背景的量子化，而非任何介质的离散化。 第二部分：暗物质、暗能量与宇宙的驱动力 本书的中间部分转向了当代宇宙学中最具挑战性的两大谜团，探讨了驱动宇宙膨胀和塑造星系团形成的非重子、非辐射成分。 第四章：引力透镜下的幽灵物质。 这一章专注于暗物质的观测证据。我们详尽分析了弱引力透镜效应、星系旋转曲线的测量，以及宇宙微波背景（CMB）的各项异性数据如何要求宇宙中存在约占总质能85%的未知物质。分析工具是基于牛顿引力模型在宇宙尺度上的修正和基于$Lambda$-CDM模型的拟合，完全排除了对任何已知化学元素或合金材料特性的讨论。 第五章：反抗引力的斥力场。 暗能量的探讨占据了相当篇幅。本书对比了宇宙学常数（Vacuum Energy）与动态场（如Quintessence）模型。我们通过对Ia型超新星观测（Standard Candles）获得的红移数据，重建了过去数百亿年间的宇宙膨胀历史，并讨论了“哈勃张力”（Hubble Tension）——不同测量方法导致的当前膨胀率不一致性，这一问题纯粹是宇宙学参数的推导范畴。 第六章：结构形成的宏观模拟。 讨论了N体模拟（N-body Simulations）如何从最初的微小密度涨落，演化出今天的星系、星系团和宇宙网（Cosmic Web）。着重分析了冷暗物质（Cold Dark Matter）的主导作用，以及模拟中如何处理引力相互作用的积分与迭代，这是一种纯粹的动力学计算，与材料内部的力学响应无关。 第三部分：宇宙的终结与时间的方向 本书的收尾部分探讨了宇宙学的时间终极问题，即宇宙的长期演化和最终命运。 第七章：热寂与黑洞的蒸发。 基于热力学第二定律的不可逆性，我们详细推导了“热寂”（Heat Death）的场景——宇宙趋于最大熵态。核心讨论是霍金辐射（Hawking Radiation）的理论，即黑洞如何通过量子效应缓慢蒸发。我们计算了典型恒星质量黑洞的蒸发时间尺度，这是一个涉及量子场论在弯曲时空中的计算过程，与材料的热力学性质分析截然不同。 第八章：大撕裂或大反弹？ 探讨了暗能量主导下其他可能的宇宙终局：如果暗能量的性质是“幻影能量”（Phantom Energy），宇宙可能会在有限时间内被撕裂（Big Rip）；如果宇宙能够自我收缩，则会迎来“大反弹”（Big Crunch）。这部分内容是基于对状态方程参数$w$的数值分析和推断。 第九章：时间箭头与信息守恒。 最后一章回归到哲学和基础物理的交汇点，探讨了为什么时间似乎只朝着一个方向流动（热力学箭头），以及这是否与宇宙的初始低熵状态相关。我们讨论了彭罗斯的“弱奇点条件”和因果结构的重要性，尝试在量子引力的框架内为时间的单向性提供一个更深层次的解释。 --- 总结： 《宇宙的边界与时间的尽头》是一部面向专业研究人员和具备深厚物理学背景的爱好者的专著。它致力于在理论物理学的最前沿，构建一幅关于时空、物质与能量在最大尺度上运行的精确图景。全书的焦点始终保持在宇宙学、高能物理和理论数学的交叉领域，对任何关于复合材料的微观结构、宏观力学性能、界面行为或制造工艺等内容均未涉及。读者将在阅读过程中，体会到人类思维跨越维度限制的壮丽。

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这本书的深度和广度都给我留下了深刻的印象。作者在讲解复合材料的力学行为时，并没有停留在基础层面，而是深入探讨了非线性力学、损伤力学等前沿理论在复合材料分析中的应用。同时，在材料的制备和改性方面，作者也介绍了不少先进的技术和方法。例如，书中关于纳米复合材料的章节，详细介绍了如何通过引入纳米粒子来提升复合材料的力学性能、导电性、阻燃性等，让我对未来材料的发展趋势有了更清晰的认识。这种既有深度又有广度的内容覆盖，让我觉得这本书不仅适合入门者，也能够为有一定基础的读者提供新的启发。

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这本书绝对是我最近阅读体验中最令人惊喜的一本。初次拿到《复合材料学》时，我本来是抱着一种“学习一门技术性学科”的心态，准备好迎接那些晦涩难懂的公式和枯燥乏味的理论。然而，作者以一种近乎诗意的笔触，将原本可能显得冰冷的材料科学描绘得生动有趣。开篇的引言部分，就给我留下了极其深刻的印象。作者没有直接切入技术细节，而是从人类文明发展史的角度，追溯了材料进步如何一步步推动社会变革的宏大叙事。我仿佛看到古人如何从石头、木材中汲取智慧，到青铜、铁器的出现如何改变了战争与农业，再到近代工业革命中钢材、混凝土如何塑造了我们今天的城市景观。这种宏观的视角，瞬间将我拉入了复合材料的魅力之中，让我意识到这不仅仅是一门学科，更是一部人类智慧与创造力的史诗。

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这本书的图文并茂是其另一大优势。书中大量的精美插图、示意图、显微照片以及实际应用照片，极大地增强了阅读的直观性和趣味性。我尤其喜欢书中那些展示微观结构的示意图，它们帮助我清晰地理解了纤维与基体之间的界面关系，以及加载过程中微观损伤的演变过程。还有那些高精度的显微照片，让我能够“亲眼”看到不同复合材料的组织结构，感受到材料科学的精密与魅力。这种“看得见”的讲解方式，无疑是对抽象理论最好的补充和支撑，让学习过程变得更加生动和高效。

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从结构设计到性能预测，这本书的逻辑线索非常清晰，让我能够循序渐进地理解复合材料的复杂性。作者在讲解复合材料的力学性能时，并没有一上来就抛出复杂的张量方程，而是先从单轴拉伸、弯曲等基本变形入手，逐渐引入各向异性、层合板理论等概念。我特别喜欢他关于“失效模式”的讲解，通过丰富的图例和案例，生动地展示了不同失效机制，如基体开裂、纤维断裂、界面脱粘等，是如何影响复合材料的整体性能的。这种循序渐进的教学方式，让我这种非材料专业出身的读者也能够逐渐建立起对复合材料力学行为的深刻理解。

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这本书的另一大亮点在于其对实际应用的深入剖析。作者并没有将理论束之高阁，而是花了大量的篇幅去探讨复合材料在各个领域的落地应用，并且分析得极为透彻。无论是航空航天的轻量化设计，还是汽车工业的节能减排，亦或是体育用品的性能提升，书中都有详尽的案例。我尤其对书中关于风力发电机叶片制造的部分印象深刻。作者详细介绍了如何通过优化纤维铺层设计，来应对不同风况下的复杂应力，以及如何通过先进的固化工艺来保证叶片的耐久性和可靠性。这让我明白，复合材料不仅仅是理论上的奇迹，更是改变我们生活、推动技术进步的强大力量。

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我必须要强调这本书在材料选择与工艺方面的实用性。作者在介绍各种复合材料体系时，不仅仅是罗列各种纤维和基体的种类，而是深入探讨了不同材料组合的优缺点，以及它们在具体应用中的适宜性。例如，在讨论聚合物基复合材料时，作者详细分析了环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂等不同基体材料的特性，以及它们在耐高温、耐化学腐蚀、力学性能等方面的差异。同时，书中对于制造工艺的讲解也极为详尽，从手糊成型、真空辅助成型到自动化铺层、模压成型等，作者都进行了细致的介绍，并分析了不同工艺对最终产品性能的影响。这让我对复合材料的制造过程有了更为直观的认识。

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作为一名曾经对材料科学知之甚少的读者，我必须说，《复合材料学》成功地激起了我对这个领域浓厚的兴趣。作者的写作风格充满了热情和洞察力，他不仅仅是在传授知识，更是在分享他对材料科学的热爱。书中偶尔穿插的科学史故事和研究趣闻，也让阅读过程不那么枯燥，反而增添了几分人文色彩。我甚至发现，在理解了复合材料的基本原理后，我开始用一种全新的眼光去审视我身边的一切事物，从建筑结构到交通工具，再到日常用品，我都能从中看到复合材料的身影以及它们所带来的技术革新。

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总而言之，《复合材料学》是一本令人过目不忘的优秀读物。它以其独特的视角、生动的讲解、丰富的案例和严谨的逻辑，成功地将一个看似复杂的学科变得易于理解和充满魅力。我真心推荐给所有对材料科学、工程技术或者创新设计感兴趣的朋友们。阅读这本书的过程，更像是一次奇妙的探索之旅，让我不仅学习到了知识，更激发了我对未知世界的无限好奇。它让我意识到，材料的世界远比我想象的要广阔和精彩，而复合材料，无疑是其中最耀眼的一颗明星。

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读完这本书，我对于材料的“性能”有了全新的认知。过去，我可能只关注材料的强度和硬度，但《复合材料学》让我意识到，材料的性能是一个多维度的概念，还包括韧性、疲劳寿命、耐候性、阻尼性能等等。作者在讲解时，常常会将其与具体的应用场景联系起来，比如在描述某种复合材料的高阻尼性能时，作者会将其与汽车的NVH（噪声、振动与声振粗糙度）控制联系起来，让我瞬间明白这种材料的价值所在。这种将理论知识转化为实际应用价值的讲解方式，无疑极大地提升了我的学习兴趣和收获感。

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更让我赞叹的是，作者在解释复合材料的基本概念时，并没有采用传统的、线性的讲解方式。相反，他巧妙地运用了大量的类比和生活化的例子，将那些抽象的微观结构和力学原理变得异常具象。比如，在讲解纤维增强复合材料的增强机制时，作者将纤维比作钢筋，将基体比作混凝土，生动地解释了它们如何协同作用，共同承受载荷，并且各自发挥优势。我还记得他描述碳纤维时，那种将其比作“分子级别的链条”的生动比喻，让我能够清晰地想象出碳纤维独特的分子排列和由此带来的超乎寻常的强度和轻质。这种“润物细无声”的讲解方式，让我在不知不觉中就掌握了核心概念，并且感受到了复合材料独特的“1+1>2”的哲学内涵。

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