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出版者:上海科学技术文献出版社

作者:(美)凯瑟林.库伦

出品人:

页数:113

译者:

出版时间:2007-1

价格:16.80元

装帧:

isbn号码:9787543930728

丛书系列:

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《星际航行与高维物理学》 书籍简介 引言：超越已知宇宙的疆界 本书旨在带领读者深入探索人类认知极限之外的领域——星际航行理论与前沿高维物理学。我们不再局限于牛顿力学或狭义相对论的范畴，而是将目光投向了广袤无垠的宇宙深处，以及支撑我们现实的、超越三维空间的数学结构。这不是一本简单的科普读物，而是一份对未来物理学和工程学的深刻研讨，它要求读者具备扎实的数学基础和对抽象概念的包容性。 第一部分：时空曲率与曲速驱动的数学基础 第一章：黎曼几何与时空拓扑学 在理解星际航行之前，我们必须掌握描述弯曲时空的语言。本章将详细介绍黎曼几何的核心概念：度规张量、里奇曲率和曲率的内蕴属性。我们将解析爱因斯坦场方程在非真空、非静态条件下的简化形式，重点探讨如何通过引入负能量密度（或称奇异物质）来操纵局部时空结构。特别关注陈-西蒙斯理论在描述拓扑缺陷和虫洞喉部稳定性中的应用。 第二章：阿库别瑞度规的修正与能耗分析 曲速驱动（Warp Drive）的概念是星际旅行的圣杯，但其理论实现面临巨大的能量障碍。本章将细致剖析标准阿库别瑞度规（Alcubierre Metric）的数学结构，并提出几种基于非平凡拓扑连接的改进模型。我们引入“广义卡西米尔效应”来探讨负能量的产生与维持机制，并计算了维持一个亚光速曲速泡所需的最小“奇异物质”的量。计算中将严格遵守相对论的能量条件，并探讨违反这些条件的物理后果，例如对因果律的潜在影响。 第三章：量子引力视角下的时空泡沫 当尺度收缩至普朗克长度时，经典时空的概念开始瓦解。本章转向圈量子引力（LQG）和弦理论的某些分支，探究时空在极小尺度下的离散性或“泡沫”结构。我们将讨论霍金辐射、黑洞信息悖论以及它们与超光速旅行之间的间接关联。核心内容聚焦于“时空缝合”的可能性——即利用量子涨落产生瞬时连接的可能性，而非宏观的连续弯曲。 第二部分：高维空间与额外维度的探索 第四章：卡鲁扎-克莱因理论的复兴与紧致化 遗失的维度在哪里？本章回顾了卡鲁扎-克莱因（Kaluza-Klein, KK）理论，并将其提升至现代M理论的框架下。我们将深入分析将额外的六维或七维空间“紧致化”（Compactification）的方式，如托拉斯（Torus）或卡拉比-丘（Calabi-Yau）流形。重点分析不同紧致化结构对四维物理常数（如电子电荷、引力常数）的预测影响，并探讨实验观测（如高能粒子对撞机）对额外维度尺寸的约束。 第五章：膜世界模型（Brane World Scenarios） 膜世界理论（如大爆炸模型）提供了一种解释引力异常“弱”的机制：引力子可以泄漏到高维空间。本章详细阐述了Randall-Sundrum模型（RS1和RS2），分析了引力在不同维度上如何衰减。我们将研究在这些高维背景下，电磁力和其他标准模型力如何被限制在我们的四维“膜”上，并推导出在额外维度中引力相互作用的修正形式，为探测这些维度提供理论参考。 第六章：高维中的因果结构与时间旅行的限制 当我们允许存在额外的空间维度时，我们必须重新审视因果关系。本章考察在高维（例如五维或更高）的闵可夫斯基空间中，如何定义“过去”和“未来”。我们将分析在开放（非紧致）额外维度存在的情况下，是否存在理论上更易实现的时间机器（闭合类时曲线，CTC），并详细论证为什么即使在高维背景下，物理定律似乎仍然严格禁止宏观尺度的因果性破坏。 第三部分：推进系统与星际导航的工程挑战 第七章：反物质推进的理论效率与存储瓶颈 尽管本书侧重理论，但我们必须面对实际的推进需求。本章分析了反物质湮灭作为最高效能源的潜力。我们将计算所需的反氢或反质子质量，并探讨当前制造和存储反物质的极限。着重分析磁约束和物质容器技术在兆克级反物质存储中的热力学和量子电动力学挑战。 第八章：零点能提取的理论框架与量子噪声 零点能（Vacuum Zero-Point Energy）是理论上无限的能源储备，但其提取极为困难。本章从兰道尔效应（Rindler Effect）和德希特空间（De Sitter Space）的联系出发，构建了从量子场中提取可利用能量的理论模型。我们还将讨论如何通过精密的纳米结构来调制真空涨落，以期在理论上产生净能量输出，并分析相关技术的量子噪声限制。 第九章：星际导航与量子纠缠通讯的非定域性 实现星际通信需要克服光速限制。本章假设量子纠缠（Entanglement）的非定域性可以被用于信息传递。虽然标准的量子力学解释（No-Communication Theorem）禁止利用纠缠进行超光速信息传输，但我们探索了某些非线性、非酉演化模型在特殊时空结构（如虫洞连接）下是否能绕过这一限制的可能性。分析了纠缠度（Entanglement Entropy）作为星际距离度量的潜力。 结论：构建通往未来的物理蓝图 本书的最终目标是为下一代物理学家和工程师提供一个超越现有框架的理论工具箱。星际航行和高维探索不仅仅是工程问题，它们是关于我们宇宙基本结构的最深刻的物理学问题。我们必须在数学的严谨性和物理学的想象力之间找到一个平衡点，才能真正打破太阳系的束缚。 关键词： 黎曼几何、阿库别瑞度规、卡鲁扎-克莱因、膜世界、量子引力、反物质推进、时空拓扑。

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这本作品的语言风格简直是文学性的奇迹，读起来像是在欣赏一首结构宏大、韵律复杂的交响乐。作者似乎对每一个词汇都怀有一种近乎偏执的尊重，他深谙如何利用罕见而精准的词汇，为那些抽象的情感和瞬间的感受披上了一层华美且富有质感的“外衣”。句子结构的变化极其丰富，时而长句连绵，气势磅礴，一气呵成地描绘出宏大的历史场景或内心的翻江倒海；时而又使用极短促的断句，如同急促的呼吸或心跳，瞬间抓住读者的注意力。这种高超的文字驾驭能力，使得阅读体验充满了发现的乐趣。我尤其欣赏作者在运用比喻和象征手法时的巧妙。他笔下的世界充满了隐喻，每一个日常的物品，每一次不经意的对话，都似乎潜藏着更深层的含义，引导着我进行二次解读。它不是那种让你轻松“读完”的书，更像是一件需要细细品味的艺术品，需要你放慢脚步，去感受文字颗粒在舌尖上的微妙触感，去捕捉那些转瞬即逝的意境。对于热爱文字本身之美的读者来说，这本书无疑是一场盛宴，它挑战了我们对于“清晰表达”的传统认知，展示了语言潜藏的无限可能性和诗意深度。

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从结构上看，这本书展现出了一种近乎建筑学般严谨的布局，但其内核却充满了自由奔放的想象力。作者似乎并不满足于单一的叙事视角，而是构建了一个多维度的观察平台。我仿佛置身于一个巨大的棱镜前，同一个事件从不同角色的眼睛里折射出截然不同的色彩和形状。这种不断切换的视角，极大地丰富了故事的复杂性和可信度。一个看似简单的冲突，在不同人物的解读下，揭示出人性的幽暗面与光辉处，让人不得不反思自己以往判断事物的惯性。更令人惊叹的是，作者对时间线的处理手法。他游刃有余地穿梭于过去、现在和预设的未来之间，信息的碎片化呈现方式，要求读者必须全程保持高度的专注力，主动地去拼凑那幅完整的图景。这种“参与式阅读”的体验，极大地增强了代入感和智力上的满足感。每一次成功串联起一段被隐藏的关联时，都会带来一种“啊哈！”的顿悟时刻。这种精心设计的迷宫，考验着读者的耐心，但最终的回报是丰厚的——一个远比单一叙事更为立体和深刻的世界观。

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我得说，这本书在探讨人类情感的微妙之处上，达到了令人心碎的真实感。它避开了那些老套的、脸谱化的情感表达，而是深入到那些我们通常不愿意面对的灰色地带。作者笔下的人物，没有绝对的英雄或恶棍，他们都有着自己的创伤、矛盾和难以启齿的秘密。尤其是一些边缘人物的刻画，其复杂性和悲剧色彩，让我感同身受，甚至在阅读过程中，我几次需要放下书本，平复一下激动的情绪。书中对于“失去”的描绘，尤为深刻，它不是那种简单的情节推动工具，而是内化为角色骨髓的一部分，影响着他们每一个决策和每一个眼神的回避。作者用极其克制而又极具穿透力的笔触，揭示了人与人之间那些难以逾越的隔阂，以及在孤独中挣扎求存的勇气。这种对“存在性焦虑”的直面，使得整本书不仅仅是一段故事，更像是一次深刻的自我对话。它强迫你去审视自己内心深处那些不愿触碰的恐惧与渴望，其情感冲击力是持久而内敛的，而非表面的喧哗。

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这本书的叙事节奏把握得极佳，仿佛一位经验老到的导演在掌控着每一个镜头的切换。开篇便将我带入一个错综复杂、充满未解之谜的迷宫，人物的命运像被看不见的手牵引着，每一步都充满了张力与不确定性。作者对环境细节的描摹细致入微，无论是古老建筑的斑驳墙皮，还是深夜里微风拂过树林的沙沙声，都构建了一个立体可感的空间，让我仿佛能亲身感受到那种幽闭的恐惧与潜藏的希望。情节的推进并非直线式的，而是采用了多线叙事的手法，不同角色的经历交织在一起，如同精密的钟表齿轮相互咬合，最终导向一个既出乎意料又合乎情理的结局。尤其值得称赞的是，作者在处理高潮部分时，并没有诉诸廉价的感官刺激，而是通过层层递进的心理剖析，将角色的内心挣扎与外部冲突完美融合，那种力量的爆发是深沉而有余味的。阅读过程中，我多次停下来，反复品味那些充满哲思的对白，它们不只是推动剧情的工具，更是对人性、时间、存在的深刻叩问，让人在合上书本后，仍久久沉浸于那片由文字构建的广袤宇宙中，久久不能释怀。这本书的魅力就在于，它不急于给出答案，而是邀请读者亲自去探索，去感受，去构建属于自己的理解。

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如果要用一个词来形容这本书给我的整体感受，那便是“震撼”。这种震撼并非来自于情节的爆炸性，而是源自作者构建的那个世界观的宏大与逻辑的自洽性。这个架设的世界，拥有自己独立运行的法则、历史和文化背景，其复杂程度足以媲美任何一部经典的历史或神话史诗。作者在铺陈背景时，极其注重细节的“在地性”，无论是货币体系的运作，还是社会阶层的固化，都处理得有板有眼，让人完全信服于这个虚构世界的真实性。更值得称赞的是，作者在宏大叙事之下，始终没有忘记个体命运的脆弱与挣扎。那些站在历史洪流中的小人物的视角，为冰冷的规则增添了人性的温度。阅读过程中，我常常需要查阅作者在附录中提供的世界观设定图，以更好地理解权力结构和地理分布。这本书的野心是显而易见的，它试图在有限的篇幅内，描绘出一幅关于权力、信仰与变迁的史诗画卷，而且它成功了。这是一部需要全身心投入，并值得反复研读的力作，每一次重读，都能从中挖掘出新的层次和更深远的意义。

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浙图。查阅。

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