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出版者:国防工业出版社（图书发行部）（新时代出版社）

作者:周军

出品人:

页数:297

译者:

出版时间:2007-8

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787118052206

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
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《星际航行与超光速物理学》 内容简介 本书深入探讨了人类在浩瀚宇宙中进行星际旅行所面临的物理学挑战与前沿理论，重点聚焦于超越经典相对论限制的超光速（Faster-Than-Light, FTL）推进技术的可行性、理论基础及其潜在的物理学悖论。 第一部分：经典物理学的局限与宇宙航行的基石 本书首先回顾了二十世纪物理学的两大支柱——狭义相对论与量子力学，并阐明了它们在描述宏观星际尺度运动时的固有局限性。 第一章：相对论的藩篱 详细分析了爱因斯坦的狭义相对论如何严格限制任何具有静质量的物体以光速或超光速运动。探讨了能量需求的无限增长问题，以及时间膨胀效应在跨越数光年尺度任务中的实际影响。我们不仅复习了洛伦兹变换，更着重于分析“光锥”结构对可观测宇宙和因果律的约束。 第二章：曲率驱动的初步设想 本章引入了对广义相对论的深入应用，即如何通过操纵时空几何本身来实现“有效”的超光速运动。重点剖析了米格尔·阿库别瑞（Alcubierre）提出的曲率驱动（Warp Drive）模型的数学框架。我们将详细推导驱动场方程，探讨负能量密度（或奇异物质）的物理学要求——即所谓的“奇异性边界”。讨论了已知的量子场论对负能量密度的约束，例如对卡西米尔效应的现代理解。此外，还探讨了如何通过“薄壳”模型或其他几何结构来最小化所需的负能量，并讨论了潜在的能量耗散与驱动器启动/停止时产生的冲击波问题。 第二部分：超越光速的理论探索 本部分将视角从时空几何操纵转向了更具推测性的、基于量子效应或新物理学的超光速理论。 第三章：虫洞的拓扑学与稳定性 虫洞，作为连接时空遥远区域的“捷径”，是星际旅行的另一主要理论途径。本书从爱因斯坦场方程的特解（如史瓦西虫洞、爱因斯坦-罗森桥）出发，逐步过渡到可穿越虫洞（Traversable Wormholes）的构建要求。核心内容集中在如何利用“异物质”（Exotic Matter）——具有负引力质量或负压力的物质——来维持虫洞喉部的开放性。详细分析了环绕虫洞的稳定性问题，包括潮汐力、穿越者的安全标准，以及潜在的量子引力效应如何影响虫洞的寿命。 第四章：量子隧穿与超光速通信 本章探索了量子力学中“隧穿效应”是否能在宏观尺度上被利用以实现超光速信息传输的可能性。虽然标准量子力学模型下的隧穿效应不涉及信息以超光速传播（无通信定理），我们审视了某些高度纠缠态下，测量结果的“瞬时关联”是否可以被重新解释或工程化。讨论了对 EPR 悖论的深入理解，以及非局域性（Nonlocality）与信息传输之间的微妙界限，包括对“隐变量理论”的现代检验。 第五章：高维空间与卡鲁扎-克莱因理论的应用 基于弦理论或M理论的启发，本章考察了额外的空间维度（Extra Dimensions）对有效四维时空物理的影响。我们研究了如何通过“膜世界”（Brane World）模型，将星际航行限制在更高维度空间中进行，从而使四维观察者看来是超光速的路径。重点分析了维度卷曲（Compactification）的尺度对引力传播和FTL机制设计的影响，以及穿越到高维空间所需的能量条件。 第三部分：工程学挑战与因果律的维护 即使理论上可行，超光速旅行也必须面对极端的工程挑战和维护宇宙基本法则的需要。 第六章：奇异物质的搜寻与制造 鉴于曲率驱动和虫洞都需要奇异物质（负能量密度），本章全面回顾了当前实验物理学中所有与负能量相关的现象。这包括对真空零点能的深入研究、对非线性量子场论的探索，以及对反物质的宏观应用潜力进行评估。重点讨论了如何在高能对撞机中寻找间接证据，或在极高引力场环境下诱导出所需场。 第七章：时间机器的阴影——时序保护猜想 任何超光速旅行方案，如果允许路径闭合类时曲线（Closed Timelike Curves, CTCs）的形成，都将直接导致时间旅行和因果悖论。本章严肃探讨了如何设计FTL机制以规避CTC的产生。我们深入分析了霍金的“时序保护猜想”（Chronology Protection Conjecture），并研究了量子引力效应在预测时间悖论发生前自我“破坏”FTL路径的机制。我们将数学模型化地演示了如果允许时间旅行，信息流如何导致“祖父悖论”等逻辑上的不一致性。 第八章：星际环境与界面效应 最后，本书转向了FTL飞船在实际运行中将面临的灾难性环境问题。分析了曲率驱动启动时，飞船前方的真空被“压缩”并释放出高能辐射的潜在后果。探讨了在超光速状态下，星际尘埃、宇宙微波背景辐射（CMB）以及高能宇宙射线如何转化为致命的伽马射线爆发。提出了针对这些界面效应的主动防御系统和物质屏蔽理论。 总结 《星际航行与超光速物理学》不仅是一本对现有物理学边界的批判性审视，更是一部面向未来科技的理论蓝图。它要求读者具备扎实的广义相对论基础，并对高能物理学和量子引力的前沿思想保持开放态度。本书旨在激发对宇宙深层结构和超越人类当前认知极限的物理定律的探索热情。

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这本书的语言风格极其古板和晦涩，充满了那种上个世纪的学术腔调，读起来完全没有现代科普读物的流畅感和亲和力。句子结构冗长且复杂，一个段落里塞满了大量的从句和拗口的专业术语，让人读完一句就得停下来，回去默念好几遍才能确定自己抓住了它的核心意思。作者似乎更热衷于展示自己渊博的词汇量，而不是有效地传递物理概念。例如，描述一个简单的电磁波传播现象，他能用上三五行绕来绕去的话，而同样的描述，在其他更现代的著作中，可能只需要一个清晰的图和两句简洁的文字就能说明白。这种阅读体验极其消耗心神，每次学习都像是在进行一场艰苦的文字解码工程，极大地降低了对物理学的兴趣。

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我花了很大力气才弄明白书中对“惯性系”的定义。作者似乎非常钟爱引入一些在实际应用中极少用到的、高度抽象化的数学框架，并且不遗余力地在开篇就建立起这套庞大而复杂的理论体系。虽然我承认理论的严谨性很重要，但这套体系的构建过程实在过于繁琐和脱离实际。书中充斥着大量对于对称性、群论基础这些高深概念的提及，但对如何将这些抽象工具应用到处理一个弹簧振子或一个简单的电路问题上，却几乎没有足够的实例支撑。结果就是，我感觉自己像是在学习一套高精度的理论工具，却不知道如何将它安装到我的“物理工具箱”里去解决日常遇到的实际问题。这本书更像是一部给数学家看的物理学专著，而不是给工程或基础科学学生准备的入门教材，实用性和可操作性实在太低了。

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这本书中的习题部分，简直就是对“应用”二字的讽刺。很多题目要么描述得含糊不清，让人摸不着头脑，关键的初始条件和约束条件常常缺失，你得自己去脑补一个合理的物理情景才能开始计算。更要命的是，即使你耗费心力做完了一道题，当你翻到书后的参考答案时，发现那答案的推导过程简直是一团乱麻。它直接给出了一个最终结果，中间的每一步计算过程都被省略了，仿佛作者是用一种只有他自己才懂的神秘算法得出的结论。这完全扼杀了通过解题来巩固和理解知识点的初衷。我需要的不是一个冰冷的数字答案，而是清晰的、展示思维路径的推演过程，这样我才能知道自己的理解偏差在哪里。现在好了，面对这些“黑箱作业”一样的习题，我除了感到挫败，什么也学不到。

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这本书的叙述逻辑简直是一场灾难，作者似乎对“循序渐进”这个词汇抱有某种程度的误解。前一章还在用最基础的宏观概念解释摩擦力，下一章突然就跳跃到了量子力学的薛定谔方程，中间完全没有任何过渡性的桥梁或铺垫。我花了一个下午试图理解为什么作者认为读者能凭空掌握从经典力学到相对论中间那些复杂的数学工具，结果发现书中对这些工具的介绍仅仅是寥寥数语，仿佛这些都是读者早已熟稔于心的知识体系。这种写作手法对于初学者来说是致命的，它不是在引导，而是在强迫人去“猜”作者的意图。我不得不频繁地在网络上搜索各种补充材料，用其他更清晰的教材来填补这本书留下的巨大知识断层。与其说这是一本教材，不如说它更像是一份经过高度压缩和删减的、面向高层次专家的知识提纲，对于我们这些需要打下坚实基础的人来说，简直是隔靴搔痒，无济于事。

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这本书的排版和装帧实在不敢恭维，拿到手上就感觉一股廉价的油墨味扑鼻而来。内页纸张薄得像是厨房用纸，油光锃亮的印刷质量让眼睛看了十分钟就酸涩难忍。更别提那些复杂的公式和图表，线条模糊不清，字体大小不一，很多关键符号像是被橡皮擦粗暴擦过一样，若隐若现。我在尝试理解某个矢量场的推导过程时，光是辨认那些箭头和下标就耗费了我比理解物理概念本身多出三倍的时间。感觉编辑和印刷厂是完全没有沟通的，或者说，他们根本不关心读者是否能看清书里的内容。对于一本严肃的理工科教材来说，这种基础的视觉体验都无法保证，简直是对学习者极大的不尊重，让人提不起一点翻阅的欲望，更遑论深入研究了。每次翻页都小心翼翼，生怕一个不经意的动作就把这脆弱的纸张撕裂了。

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