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页数:99

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出版时间:2003-1

价格:10.00元

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isbn号码:9787806732472

丛书系列:小机灵鬼科学实验室丛书

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《寰宇探秘：从量子纠缠到星际航行》 探索宇宙的深邃奥秘与前沿科技的无限可能 书籍概述： 《寰宇探秘：从量子纠缠到星际航行》是一部旨在带领读者深入理解当代物理学、天文学和前沿工程学交叉领域的科普巨著。本书摒弃了晦涩的数学推导，专注于概念的清晰阐释和思想的深刻剖析，力求让所有对宇宙心怀好奇的普通读者都能领略到科学探索的壮丽与魅力。全书结构宏大，从微观世界的奇特现象——量子力学的基本原理，逐步过渡到宏观尺度的终极问题——宇宙的起源、结构与未来，并着重探讨了人类实现星际旅行的理论基础与工程挑战。 本书共分为五大部分，二十章内容，每一部分都代表着人类认知边界的一次重大拓展。 --- 第一部分：微观世界的基石——量子与信息（约300字） 本部分聚焦于构成物质世界最基本单元的奇异规则。我们不再停留于经典物理学的确定性描述，而是深入探究量子力学的核心概念。 第一章：波粒二象性的悖论与实在性之谜 详细阐述了光子和电子如何同时展现出波的特性和粒子的特性。我们将通过思想实验，如著名的双缝实验，来揭示观测行为在量子世界中扮演的关键角色。探讨“坍缩”的哲学含义，以及它对我们理解“实在”的冲击。 第二章：量子纠缠：超距作用的幽灵 爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。本章将深入解释什么是量子纠缠，即两个或多个粒子无论相距多远，其状态都以非定域的方式相互关联。我们将讨论贝尔不等式，以及实验如何一次次证实了这种非定域性关联的真实存在。这不仅是物理学的突破，更是对信息传输和因果律的深刻挑战。 第三章：量子计算的革命：超越图灵机 从量子比特（Qubit）的概念入手，解释其区别于经典比特的叠加态与纠缠态如何为计算能力带来指数级的飞跃。我们将介绍Shor算法和Grover算法的原理，并探讨量子霸权（Quantum Supremacy）的真正意义，以及其在材料科学、药物研发和密码学领域可能引发的颠覆性变革。 --- 第二部分：时空结构的本质（约350字） 本部分将视角从微观拉升至时空的宏大结构，重点解读爱因斯坦的相对论如何重塑了我们对时间、空间和引力的认知。 第四章：狭义相对论：速度的极限与时间的相对性 解析洛伦兹变换的物理图像，理解时间膨胀和长度收缩的现象。我们将通过宇航员的“双生子佯谬”来生动说明，运动状态如何直接影响了事件的发生顺序和持续时长。同时，本章将详述质能等价原理（$E=mc^2$）的深刻含义及其在核物理中的应用。 第五章：广义相对论：引力即时空弯曲 本章将引入黎曼几何的基本思想，解释引力并非一种力，而是由质量和能量导致的四维时空弯曲的表现。我们将详述水星近日点的进动、光线在引力场中的弯曲，以及引力红移现象，这些都是广义相对论无可辩驳的实验证据。 第六章：黑洞的边界与奇点：时空的终结 深入探讨黑洞的形成机制，从史瓦西半径到事件视界的物理意义。本书将细致描绘落入黑洞的物体所经历的潮汐力（意大利面化）以及视界内部的物理状态。最后，我们将探讨信息悖论和霍金辐射，试图理解黑洞“蒸发”过程中的量子引力效应。 第七章：引力波：宇宙的涟漪 介绍了引力波的理论预测及其在LIGO探测器上首次被直接观测到的历史性意义。分析引力波作为一种全新的“信使”，如何帮助我们聆听双中子星并合、黑洞并合等极端宇宙事件，为我们开启了多信使天文学的新纪元。 --- 第三部分：宇宙的演化与命运（约400字） 本部分将目光投向宇宙学尺度，追溯宇宙的起源，解析其组分，并展望其终极命运。 第八章：大爆炸的证据链：从暴胀到宇宙微波背景 系统回顾大爆炸理论的支柱：哈勃膨胀定律（宇宙的加速膨胀）、轻元素丰度预测，以及宇宙微波背景辐射（CMB）的发现。重点分析CMB中微小的温度涨落，它们如何成为今日星系团的“种子”。 第九章：暗物质之谜：看不见的引力主宰 解析对星系旋转曲线、引力透镜效应和星系团动力学的观测如何坚定地指向“暗物质”的存在。本书将梳理当前主流的候选理论，如WIMPs（弱相互作用大质量粒子）和轴子，并介绍地下和空间探测实验的最新进展。 第十章：暗能量与宇宙的加速膨胀 探讨暗能量对宇宙命运的决定性影响。我们将解释宇宙学常数在标准模型中的位置，以及暗能量（可能是真空能量）如何驱动宇宙加速膨胀。讨论未来宇宙学模型中“大撕裂”（Big Rip）或“热寂”（Heat Death）的可能性。 第十一章：暴胀理论：解决早期宇宙难题 详细阐述暴胀理论（Inflation）如何解释宇宙的平坦性、视界问题和磁单极子稀疏性。探讨暴胀过程的物理机制及其可能留下的“原初引力波”印记。 第十二章：弦理论与圈量子引力：走向万有理论 在本章中，我们概览了理论物理学的前沿探索：弦理论如何试图统一广义相对论与量子力学，引入额外维度，以及其在M理论中的整合。同时，也将介绍圈量子引力（Loop Quantum Gravity）作为替代路径，如何尝试对时空本身进行量子化处理。 --- 第四部分：前沿工程与星际前瞻（约350字） 本部分将理论物理学与工程学相结合，探讨人类如何利用这些深刻的物理知识来实现跨越太阳系的探索。 第十三章：核聚变能：人类的恒星引擎 深入解析核聚变（氘和氚）的原理，相比裂变，其清洁和高效的巨大潜力。本书将详细介绍托卡马克（Tokamak）和仿星器（Stellarator）等约束装置的设计挑战，以及惯性约束聚变（ICF）的研究进展，探讨何时能实现真正的能源自持。 第十四章：反物质的制造与应用潜力 探讨粒子加速器如何通过高能碰撞产生反物质，以及冷却、存储反物质的极端技术难题。分析反物质作为未来高能推进系统（如反物质火箭）的理论效率，尽管目前其获取成本和数量极为有限。 第十五章：曲速引擎的理论窗口：阿尔库贝利驱动 基于广义相对论的数学框架，详细解析阿尔库贝利（Alcubierre）驱动方案的物理基础——通过在飞船前方压缩时空、后方膨胀时空来实现超光速的“有效”旅行。同时，严谨地讨论其所需的负能量密度（奇异物质）的物理可行性及其对因果律的潜在威胁。 第十六章：星际通讯：激光与引力波信道 探讨深空探测中信号衰减的挑战，介绍激光通讯（Optical Communication）作为下一代深空网络的优势。并探讨未来利用引力波作为一种理论上不受介质影响的、用于星际或星系间通讯的潜力。 --- 第五部分：人类在宇宙中的位置（约100字） 第十七章：系外行星的发现浪潮与宜居性模型 回顾开普勒和TESS任务的成就，介绍系外行星的探测方法（凌星法、多普勒法）。重点分析“宜居带”的局限性，以及对“超级地球”和“海洋世界”的最新理解。 第十八章：费米悖论与文明的门槛 系统梳理“大沉默”背后的科学解释。从“大过滤器”理论（Filter Theory）入手，探讨生命诞生、智慧演化或技术文明自我毁灭这三个关键阶段中，哪个环节可能比我们预想的更加困难，从而解释为何我们尚未观测到其他高级文明的信号。 结语：永恒的探索精神 总结人类对未知世界的永不满足的求知欲，强调科学是人类集体智慧的结晶，并激励读者继续保持对宇宙奥秘的好奇心。 --- 《寰宇探秘》不仅仅是一本科普读物，更是一次穿越时空、洞察物质本源的思维冒险。通过对这些前沿科学概念的深入浅出解读，读者将对我们所处的宇宙拥有一个更加宏大、精确且令人震撼的理解框架。

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我是在朋友的强烈推荐下购入的，她家孩子比我家的早看了半年，效果显著。我发现这本书最厉害的一点，在于它对“观察力”的训练。很多实验看似简单，但如果观察得不够细致，就抓不住关键点。作者很巧妙地设计了一些需要长时间、多角度对比的实验，比如不同温度对溶解速度的影响。为了完成这个，我不得不带着女儿在一天内的不同时段去重复观察同一个设置，这极大地培养了她持续关注一个事物的耐心。这本书的语言风格非常亲切，就像一个经验丰富的导师在耳边低语，没有高高在上的说教感，而是充满了鼓励和引导。它注重的是“体验学习”，而不是“死记硬背”。读完之后，我明显感觉到女儿看世界的方式变了，她不再满足于事物的表面现象，而是开始琢磨背后的运行机制。这本书，无疑是通往独立思考世界的一把钥匙。

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说实话，我拿到这本书的时候，是抱着一种试试看的心态，因为市面上同类的科普书实在太多了，很多都是挂羊头卖狗肉，要么就是内容陈旧，要么就是过程描述得云里雾里。然而，《简单有趣的实验》这本书彻底颠覆了我的印象。它的叙事风格非常幽默风趣，仿佛不是在读一本教科书，而是在听一位经验丰富的朋友分享他的“科学小窍门”。我特别喜欢它对失败的容忍度——它很坦诚地告诉读者，实验失败是常态，关键是从失败中学习。这种心态的引导，对于培养孩子的抗挫折能力非常有帮助。我印象最深的一个实验是关于浮力和密度的测试，作者用一种近乎讲故事的方式，把阿基米德的原理融入到一个简单的捞硬币游戏中。读完后，我忍不住自己动手试了一遍，那种“原来如此”的豁然开朗感，真是太棒了。这本书的价值不仅仅在于实验本身，更在于它所蕴含的科学思维方式。

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我是一个特别怕麻烦的人，买任何工具书都希望越简洁越好。这本书的优点就在于它的高效性。我不需要花大把时间去整理各种稀奇古怪的材料，也不需要研读冗长的背景介绍。它的结构设计非常清晰，每一页就是一个独立的小任务，目标明确，步骤清晰到连我这种“科学白痴”都能轻松上手。我最近压力比较大，买来当做一种精神放松的方式。当我沉浸在那些噼里啪啦的化学反应或者奇妙的物理现象中时，所有的烦恼似乎都暂时被抛到了脑后。那感觉就像是给大脑做了一次彻底的“重启”。特别是那个制作“不沾水沙子”的实验，简单到不可思议，但效果却非常震撼。这本书提供的不是复杂的知识体系，而是一种即时的、可触摸的成就感。对于生活节奏快，追求即时反馈的现代人来说，这本书简直是完美的“解压阀”。

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作为一名退休的化学老师，我对这类面向大众的科普读物一直抱持着审慎的态度。但这本书，我必须承认，它在严谨性和趣味性之间找到了一个绝妙的平衡点。它的理论基础扎得住，每一个实验后面附带的“科学原理小课堂”部分，解释得精准且到位，即便是我们专业人士来看，也不会觉得敷衍了事。更难能可贵的是，它对实验安全的提醒非常到位，几乎每个步骤都穿插了关于安全操作的注意事项，这对于指导青少年读者进行独立实验是至关重要的保障。我尤其欣赏它对“变式探索”的鼓励。例如，在完成基础实验后，书里会引导读者思考：“如果我把这个材料换成另一种会怎么样？”这种开放式的提问，极大地激发了读者的创新精神和主动思考的习惯。这已经超越了一本简单的操作指南，更像是一本科学探究的入门手册。

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这本书简直是科学启蒙的宝藏！我给我的外甥买的，他今年八岁，正是对世界充满好奇的年纪。我原本还担心里面的内容对他来说会不会太深奥或者太枯燥，结果完全出乎我的意料。书里的排版设计非常活泼，大量的插图和清晰的步骤说明，让原本复杂的科学原理变得像搭积木一样简单易懂。最让我惊喜的是，很多实验材料都是我们日常生活中随处可见的，比如小苏打、白醋、气球这些，这极大地降低了孩子们动手的门槛。以前总觉得科学实验得去实验室，现在发现厨房就是最好的科学课堂。我陪着他做了好几个，比如自制火山爆发和彩虹分层，他那种专注和兴奋的样子，别提多有成就感了！而且，书里不只是教你“怎么做”，更重要的是解释了“为什么会这样”，那种探索求知的乐趣，远比单纯的玩乐要来得深刻和持久。这本书真正做到了把科学的魅力，用最亲民的方式展现给小读者们。强烈推荐给所有希望点燃孩子科学火花的家长们。

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