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出版者:电子科技大学出版社

作者:

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页数:0

译者:

出版时间:2001-02-01

价格:25.0

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isbn号码:9787810656238

丛书系列:

图书标签:

• 操作系统
• 计算机科学
• 计算机系统
• 内核
• 进程管理
• 内存管理
• 文件系统
• 并发
• 虚拟化
• 系统编程

《星际航行与量子纠缠：超越光速的极限探索》 导言：宇宙的低语与人类的雄心 自古以来，浩瀚的星空便是人类想象力的最终疆域。我们仰望夜空，不仅看到了遥远的光点，更看到了无限的可能性与未解的谜团。本书并非聚焦于我们脚下的地球，而是将目光投向那片深邃、冰冷而又充满活力的宇宙。它探讨的是人类如何突破现有物理学的藩篱，实现真正意义上的星际文明，以及我们对宇宙最基本构件——量子世界的深刻理解。 本书的核心在于探索“不可能”的边界，而非固守已知的范式。我们深知，任何关于远距离星际航行的设想，都必须首先解决两个核心难题：速度的限制与能量的供应。而对量子纠缠的研究，则为我们揭示了宇宙中信息传递的全新维度，这可能比任何基于电磁波的通讯方式都更为直接和迅捷。 第一部分：超光速的物理学前沿 传统的相对论为我们的宇宙设定了难以逾越的“速度红线”——光速。然而，物理学的魅力恰如一场永不停歇的探索之旅，总有理论家试图在现有规则的边缘找到“漏洞”或“捷径”。 1.1 弯曲时空：曲速驱动的理论模型 阿库别瑞（Alcubierre）提出的曲速引擎概念，是当前星际航行理论中最具吸引力的模型之一。它并非试图让飞船本身超过光速，而是通过局部收缩飞船前方的时空结构，并同时膨胀后方的时空，使飞船“搭乘”在时空结构自身的涟漪之上，从而在宏观尺度上实现超光速的有效运动。 本书将详尽分析构建曲速泡所需的负能量密度问题。我们深入探讨了卡西米尔效应（Casimir Effect）在负能量生成中的潜力，以及如何利用奇异物质（Exotic Matter）的理论特性来维持曲速场的稳定性。我们不回避其中的技术难题，而是模拟了在极端引力梯度下，飞船结构材料所必须承受的巨大张力与剪切力。 1.2 虫洞的几何学：时空隧道的构建与维护 与曲速驱动并驾齐驱的，是虫洞（Wormholes）理论。虫洞，作为连接宇宙中遥远两点之间的“捷径”，是爱因斯坦场方程的有效解之一。本书的核心章节之一，专门用于剖析一个可穿越虫洞的拓扑结构必须满足的条件。 我们详细描绘了虫洞“喉部”的稳定性问题。一个自然形成的虫洞很可能在任何物质进入之前就迅速坍缩。因此，我们必须引入巨大的“张力”来保持其开启，这同样指向了对高密度负质量或负能量的需求。书中对“洛伦兹-沃克（Lorentz-Walker）虫洞”模型进行了详细的几何分析，并对比了如何通过外部能量场对虫洞口进行动态锁定，以防止潮汐力撕裂穿越者。 第二部分：量子信息与超距作用的革命 即使我们解决了速度问题，传统的信息传递方式仍将是制约星际文明发展的瓶颈。一光年外的消息需要一年才能到达。量子纠缠的“鬼魅般的超距作用”为信息科学提供了全新的可能性。 2.1 纠缠对的制备与远距离维持 量子纠缠描述的是两个或多个粒子共享同一个量子态的现象，无论它们相距多远，对其中一个粒子的测量会瞬间影响另一个粒子的状态。本书深入探讨了在极端环境下——如高能辐射、强磁场干扰下——如何制备出具有高度退相干抵抗能力的纠缠光子对或电子对。 我们聚焦于“量子态隐形传态”（Quantum Teleportation）的实际工程挑战。虽然信息本身不能超光速传递（即“非通讯定理”），但对纠缠态的精确操控，意味着我们可以瞬间同步两个遥远地点的量子信息基准。这为建立一个覆盖银河系的“量子加密网络”奠定了理论基础。书中详细推演了如何通过后门（Classical Channel）与量子态的瞬时关联性相结合，实现高效、不可窃听的远距离数据交换协议。 2.2 量子引力与信息传递的终极边界 当我们谈论虫洞或曲速时，我们实际上在操纵巨大的引力场，这必然将我们引向量子引力理论的交叉口。本书探讨了弦理论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）对信息传递的潜在启示。 如果时空本身是由离散的“量子块”构成的，那么信息传递的最小单位和延迟将不再是连续的，而是量子化的。我们提出了一个假设性框架：通过在虫洞入口附近调控高维空间场的波动，或许可以影响到出口处的量子信息结构，从而实现比单纯的隐形传态更深层次的“信息镜像”。 第三部分：星际生态学与远航者的生存挑战 宏大的物理学探索必须回归到实际的生存层面。一艘飞船，即使能够实现星际旅行，其内部也是一个微型的、必须自我维持的生态系统。 3.1 闭环生命支持系统的冗余设计 长达数百年的星际航行，要求生命支持系统（LSS）达到近乎完美的闭环。本书超越了传统的藻类-水循环模式，转而研究多物种共生系统（Multi-Species Symbiosis）和人工微生物群落的构建。 我们分析了如何利用基因编辑技术，优化微生物在极端辐射和低重力环境下的代谢效率，确保氧气、水和营养物质的无缝、长周期循环。重点关注了“冗余层级”的设计：即在主系统失效时，备用系统不仅能接管功能，还能自主诊断并修复损坏的生物反应器。 3.2 宇航员的心理与认知适应 长期的隔离、缺乏新鲜的外部刺激，以及对任务成功的绝对依赖，对人类心智构成了前所未有的压力。本书引用了心理学、神经科学的最新研究，探讨了如何通过定制化的虚拟现实环境（VR/AR）来模拟地球环境，以对抗“深空幽闭恐惧症”。 更重要的是，我们讨论了“认知加速器”的伦理与应用。在漫长的航行中，船员可能需要通过神经接口来辅助快速学习新技术或应对突发危机。书中对这类人机融合技术带来的自我认知变化进行了审慎的评估。 结语：穿越地平线的目光 《星际航行与量子纠缠：超越光速的极限探索》是一次对人类智力极限的挑战。它不提供简单的答案，而是提出更深刻的问题：我们如何定义“距离”？我们对“即时性”的渴望是否能被物理定律所允许？ 本书旨在激发新一代的工程师、物理学家和哲学家，去直面那些看似遥不可及的梦想。星辰大海的征途，始于对现有知识的深刻理解，更在于对未知世界永不熄灭的好奇心。当我们凝视那些遥远的星光时，我们不仅是在看它们的过去，更是在塑造我们自己的未来。

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我必须说，这本书真的挑战了我以往对“技术书籍”的认知。我通常会期待一板一眼的逻辑推导和枯燥的定义，但这本书却颠覆了我的想法。作者在讲解内存管理时，并没有直接丢给我一堆内存地址和分配算法，而是构建了一个非常精妙的“仓库管理”模型。每个应用程序就像是需要存放物品的客户，而内存就是仓库。作者详细解释了仓库管理员（操作系统）如何高效地为客户分配空间，如何回收不再使用的空间，以及如何防止不同客户的物品混淆。这种类比让我瞬间理解了虚拟内存、分页、分段等概念的本质。 更让我惊喜的是，作者在书中穿插了许多关于操作系统安全性的讨论。我之前从未想过，看似平常的系统操作背后，竟然隐藏着如此多的安全隐患和防护机制。作者深入分析了各种潜在的攻击方式，比如缓冲区溢出、权限滥用等等，并详细阐述了操作系统是如何通过访问控制、加密等手段来抵御这些威胁的。读到这里，我仿佛变成了一位网络安全侦探，开始重新审视我平时上网的行为，也对保护个人信息的意识有了显著的提升。总的来说，这本书让我不仅学到了知识，更重要的是，培养了我对技术问题的批判性思维。

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我承认，我一开始带着一种“硬着头皮”的心态来读这本书的，毕竟“操作系统”这个名字听起来就足够专业和遥远。但出乎意料的是，作者的写作风格非常具有吸引力，甚至可以说带有一些文学色彩。他不仅仅是在陈述事实，更是在讲述故事，讲述一个关于计算机如何“思考”和“工作”的故事。在谈到文件系统时，作者将文件比作图书馆里的书籍，而文件系统则像是图书馆的目录和管理员。他详细描述了如何为书籍（文件）分配位置，如何快速找到所需书籍，以及如何在书籍被借阅（使用）和归还（释放）时进行管理。 让我印象最深刻的是，作者对并发和同步问题的阐述。他用了一个非常形象的“餐厅服务员”模型，来解释多个进程（服务员）在同时处理多个顾客（任务）时，如何避免出现混乱和冲突。作者深入浅出地解释了互斥锁、信号量等概念，让我明白了为什么在多任务环境下，我们能够同时进行多项操作而不至于程序崩溃。读到这部分，我突然觉得，原来日常生活中很多看似简单的协作，背后都蕴含着深刻的计算机科学原理。这本书让我对电脑的内部运作有了一种全新的、更具人文关怀的理解。

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我一直以为，对于操作系统这样的技术主题，只能通过啃那些厚重的、充满公式的教材来学习。但这本书完全改变了我的看法。作者在书中展现了一种非常独特的教学方法，他善于将复杂的概念拆解成易于理解的小单元，并辅以大量生动的例子。例如，在讲解进程间通信时，作者并没有直接介绍IPC机制，而是用一个“信息传递站”的比喻，让读者直观地感受到不同进程之间如何安全有效地交换数据。 更让我惊喜的是，作者对操作系统在不同硬件平台上的差异性进行了有趣的探讨。他并没有把所有操作系统都笼统地对待，而是分别介绍了在不同架构下的独特设计和考虑。这让我了解到，即使是同一个操作系统的核心思想，在面对不同的硬件时，也会有不同的实现方式。这种细致的分析，让我对操作系统的通用性和适应性有了更深刻的认识。读到最后，我感觉自己不再仅仅是用户，而是对操作系统有了一种“知其然，知其所以然”的理解。

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这本书真是让我眼前一亮，虽然我之前对这个领域了解不多，但作者的叙述方式非常引人入胜。一开始，我以为它会是一本枯燥的技术手册，充满了晦涩难懂的术语。然而，作者巧妙地运用了很多生动的比喻和实际案例，将抽象的概念变得通俗易懂。比如，在解释进程调度时，作者将CPU比作一位忙碌的厨师，而各个应用程序就像是等待上菜的顾客。厨师需要根据顾客的紧急程度和需求，合理分配自己的时间，确保效率最大化。这种形象的描述，让我在脑海中立刻形成了一幅清晰的画面，再也不觉得进程调度是什么难以理解的难题了。 不仅如此，作者对操作系统的历史发展也做了深入浅出的介绍。我了解到，从早期的单用户、批处理系统，到多用户、分时系统，再到如今普遍使用的多任务、图形用户界面系统，每一步的演进都凝聚了无数工程师的智慧和汗水。这种回顾让我对我们今天能够如此便捷地使用电脑有了更深的认识和感激。特别是关于中断和异常处理的部分，作者的讲解让我明白了为什么电脑在运行过程中会时不时地“卡住”一下，以及系统是如何在这种突发情况下保持稳定的。作者还分享了一些关于不同操作系统（比如Windows、macOS、Linux）的趣闻轶事，读起来津津有味，让我对这些我每天都在使用的软件有了更人性化的理解。

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这本书简直就是一股清流，尤其是在我阅读了很多枯燥的技术文档之后。作者的文字功底非常扎实，他能用最简洁、最生动的语言解释最核心的概念。在介绍I/O系统时，作者并没有陷入对各种设备驱动程序的细节描述，而是将I/O操作比作“人与外界的交流”，通过“眼睛”（输入设备）和“嘴巴”（输出设备）来接收和传递信息。 让我拍案叫绝的是，作者对操作系统性能优化的分析。他并不是简单地罗列优化技巧，而是深入浅出地讲解了各种优化背后的原理。比如，为什么减少磁盘I/O能够显著提高程序运行速度，为什么合理的缓存策略能够事半功倍。通过作者的解释，我才明白，原来我们平时感觉到的“卡顿”和“流畅”，背后都有着操作系统精心设计的“幕后推手”。这本书让我对计算机的运行效率有了全新的认识，也让我对那些默默工作的操作系统工程师们充满了敬意。

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