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出版者:化学工业出版社

作者:刘建章 编

出品人:

页数:487

译者:

出版时间:2007-6

价格:78.00元

装帧:

isbn号码:9787122000378

丛书系列:

图书标签:

• 核材料
• 核结构
• 材料科学
• 核工程
• 放射性
• 中子辐照
• 材料性能
• 核燃料
• 反应堆材料
• 核安全

好的，这是一份关于一本名为《星尘与齿轮：宇宙文明的工程学基础》的图书简介，内容将详尽地描绘其主题、结构和核心价值，且完全避开任何与“核结构材料”相关的内容。 --- 星尘与齿轮：宇宙文明的工程学基础 导言：超越地平线的宏伟蓝图 自人类仰望星空，便不再满足于脚下的方寸之地。从最初的火箭试验到如今跨越行星的探索计划，《星尘与齿轮》深入剖析了构建一个真正的星际文明所必须面对的工程学挑战与革命性的解决方案。本书并非科幻小说，而是一部严谨的、面向未来工程师、物理学家、系统架构师以及所有对宏大工程抱有热忱之人的技术白皮书和思想导论。它将带读者穿梭于从基础物理约束到跨代际项目管理的广阔领域，探讨如何将遥不可及的星际梦想，转化为可计算、可实现的工程任务。 本书的核心论点是：宇宙尺度的工程学，本质上是资源、时间与能量在极高熵值环境下的动态优化问题。 第一部分：基石工程——跨越光年的物质与能量调配 本部分聚焦于在有限的（或极度分散的）资源环境下，如何建立和维持星际前哨和运输网络。我们不谈论核聚变或裂变，而是关注更具普遍性的能量采集与储存技术，以及对传统材料科学的颠覆性创新。 第一章：超阈值能量捕获与转换 本章首先梳理了当前太阳系内主要的能量采集极限，随后将视野投向更广阔的空间。我们详细研究了恒星级工程的理论框架，特别是“戴森结构”的多种设计拓扑（硬壳式、流体环式、蜂巢阵列），并着重分析了在不同恒星光谱类型下，如何优化能量收集效率的参数方程。重点讨论了间接能量转换路径，例如如何利用中子星或白矮星的引力梯度进行“势能挖掘”的理论模型，以及高效的能量传输网络——从基于相干光束的定向传输到可能利用量子纠缠的理论性信息-能量耦合通道。 第二章：异星环境下的适应性结构与自修复系统 在缺乏地球标准大气和重力场的环境中，传统材料的适用性急剧下降。本章深入探讨了结构鲁棒性的概念，并引入了“应力谱匹配”理论。我们分析了利用小行星带富含的金属硅酸盐矿物，通过超高温等离子体熔炼和定向晶化技术，制造出具有极端温度耐受性和抗微陨石撞击能力的复合结构件。 特别地，我们将大量篇幅用于介绍活性智能聚合体（AIP）。这些聚合体并非简单的记忆合金，而是能够在原子层面感知结构损伤，并利用环境中的自由原子进行现场再合成的工程系统。本章提供了AIPs在真空、强辐射和高低温循环环境下的分子动力学模拟结果。 第三章：星际航行的新范式：低推力与高效率 对于星际旅行，传统的化学推进或热核推进在效率和时间尺度上均不具备可行性。本部分的核心是高比冲驱动系统的研究。我们详细解析了电磁帆（EM-Sail）在星际介质中的实际推力模型，以及如何通过主动调节磁场拓扑来最大化加速度。 此外，我们探讨了光帆工程的规模化：如何制造出数平方公里、重量仅为几百公斤的超薄、高反射率的纳米级膜结构。这涉及到气相沉积、单层原子组装技术，以及在失重环境下对膜面平整度的动态校准。 第二部分：生命支持与系统冗余——时间尺度的挑战 星际任务往往需要持续数百年甚至上千年，这对工程系统的可靠性和生命维持系统的封闭性提出了前所未有的挑战。本部分关注于如何设计一个能“自我延续”的文明基础设施。 第四章：封闭生态系统的物质循环与熵减控制 一个跨代际的殖民地必须实现近乎完美的物质循环。本章超越了简单的水、氧气和食物再循环，而是关注整个生物圈的化学平衡。我们引入了“多态生化反应器”的概念，该反应器能通过模块化替换酶和微生物群落，应对食物来源或废弃物成分的周期性变化。 重点分析了在低重力或人造重力环境下，植物生长、水文循环和营养物质沉降的非线性耦合模型，以及如何通过微重力校正器（Micro-G Corrector）来确保生态系统的稳定性。 第五章：冗余与进化：代码与硬件的自我迭代 面对数个世纪的运行，任何固件或软件都必然会产生未预见的错误和衰退。本章探讨了遗传算法在系统维护中的应用。我们研究了如何设计一种“有性繁殖”的硬件架构，其中多个冗余模块进行随机组合与测试，自动淘汰表现不佳的拓扑结构，从而实现硬件层面的“自然选择”。 此外，系统软件不再是静态代码库，而是基于元学习模型构建的，能够根据实时传感器数据和环境变化，自主重写核心操作系统的底层协议，以适应从未预料到的空间环境变化。 第三部分：超空间通信与星际治理 当距离以光年计，传统的“命令与控制”模式彻底失效。本部分探讨了在信息延迟成为主要制约因素时，文明如何进行决策、交流和维持社会结构。 第六章：亚光速延迟下的分布式决策模型 信息延迟意味着任何中央决策机构都将是反应迟钝的。本章深入研究了基于博弈论的自主节点网络。每个殖民地或飞船被视为一个高度自治的决策单元，它们通过预设的“社会契约算法”来处理危机和资源分配。我们分析了在不同通信延迟梯度下，何种治理结构（如契约式联邦、多中心分布式议会）能保持最高的长期社会稳定性。 第七章：信标工程：跨越光年的定向信息流 在宏大的尺度上，能量浪费是不可接受的。本书详细介绍了超高增益、低发散角通信阵列的设计原理。这涉及到对引力透镜效应的精确计算，以利用星际或星系尺度的天然结构来聚焦和放大信号，从而以最低的能量消耗，实现跨越数个天文单位的稳定数据流。我们还讨论了如何编码信息以抵抗宇宙背景辐射的随机干扰。 结语：工程学的终极目的 《星尘与齿轮》的最终目的是，将星际工程视为一个宏大的人类哲学命题。工程学不仅是解决技术难题，更是关于时间、规模和人类意志力的体现。本书为下一代开拓者们提供了理论工具箱，帮助他们理解，一个真正的宇宙文明，其核心不在于拥有多少先进的材料，而在于其设计能够在不可预测的未来中，持续地、优雅地自我维持和演化。 --- 读者画像： 资深航空航天工程师、天体物理学研究生、前沿计算科学家、具备深厚技术背景的战略规划师。 核心价值： 提供一套超越当前技术范式的、系统性的、跨学科的星际工程学理论框架。

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这本书的排版和插图设计也值得一提。在处理如此专业且数据密集的学科内容时，清晰度和可视化效果至关重要。我发现作者在关键概念的引入处，总会配以高质量的示意图，这些图表不是那种简单生硬的数据图，而是经过精心设计的概念模型，极大地辅助了对抽象概念的理解。例如，在解释某种特定核反应堆的屏蔽设计时，书中绘制的粒子流向图，比我以前在其他参考资料中看到的任何图示都要直观得多。而且，作者在引用和参考文献的处理上也做得非常规范和细致，这让这本书的权威性大大增强。每当我对某个理论细节产生疑问时，总能迅速在脚注中找到可靠的来源进行追溯和验证。这种对细节的极致追求，体现了作者对知识传递的责任感，也让这本书完全有资格成为一个长期的案头参考书。

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我是在一个相对安静的假期里开始阅读这本巨著的，这种沉浸式的体验让我对书中的世界产生了深刻的共鸣。这本书的叙事节奏掌握得非常好，它不像那种平铺直叙的教科书，更像是一部引人入胜的学术探险史。作者巧妙地穿插了一些关于科学发现背后的故事，比如某个关键实验的灵感是如何产生的，或者某个理论模型的提出者们在面对巨大争议时所经历的心路历程。这些“人情味”的补充，使得冰冷的科学论述鲜活了起来，让我感受到科学探索的伟大与不易。通过这本书，我仿佛不再是一个孤立的读者，而是加入了那群在追求物质终极奥秘的探索者队伍之中。它极大地激发了我对科学史的兴趣，并让我重新审视了理论与实验之间相互促进的复杂关系。这是一次真正的精神洗礼，让我对“结构”的理解从宏观的建筑，深化到了物质最深层的组织逻辑。

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读完这本厚厚的大部头，我最大的感受是作者的学术功底深厚，但更让我惊喜的是他对材料科学在更宏大物理背景下的定位。这本书并没有局限于对特定元素的简单罗列，而是深入探讨了不同“结构”如何影响材料的宏观性质，这种跨学科的视角非常开阔。我过去接触到的材料书，往往更偏向于工程应用和微观晶格结构，而这本书则将这些讨论置于更基础的核力、衰变模式以及能量密度的考量之下。书中关于某些稀有同位素在极端条件下的稳定性和反应性的分析，简直是教科书级别的精彩。我记得其中有一章专门讨论了超重元素合成的理论瓶颈，那部分的论述逻辑严密，层层递进，让我对核物理的前沿研究有了更清晰的认识。对于那些希望从本源上理解“为什么这种材料是这种性质”的读者来说，这本书提供的视角是无可替代的，它提供了一套思考问题的全新框架，而不是仅仅提供答案。

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坦率地说，这本书的阅读门槛不低，它要求读者具备扎实的现代物理基础，尤其是在量子力学和热力学方面有一定的积累。但正是这种高标准，确保了内容质量的纯粹性。我发现书中几乎没有为了迎合大众读者而做的“简化”，所有论述都保持了学术的严谨性。我个人花了比预期更长的时间来消化其中的某些章节，特别是关于强相互作用力在多核子系统中的有效场论描述部分，我不得不反复阅读并结合其他补充资料来加深理解。然而，这种“啃硬骨头”的过程本身就是一种极大的学术享受。它挑战了我的思维极限，迫使我以更精细的粒度去审视那些看似已知的物理原理。对于那些不满足于表面知识，渴望真正深入到核物理深层次机制的研究人员或高年级学生来说，这本书无疑是一份宝贵的智力馈赠，它教会的不仅仅是知识，更是一种严谨的治学态度。

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这本书的封面设计非常引人注目，那种深沉的蓝色调配上简洁有力的文字排版，一下子就抓住了我的眼球。我是一个对物理学，特别是粒子物理学领域有浓厚兴趣的业余爱好者，所以当我在书店看到这本《核结构材料》时，我几乎是毫不犹豫地就把它买下了。我本以为它会像我之前读过的几本教材那样，充满着晦涩难懂的数学公式和枯燥的理论推导，但翻开第一页我就被它的叙述方式所吸引了。作者似乎非常擅长用一种既严谨又富有画面感的语言来描绘那些微观世界的奥秘。那种对物质最基本构成的好奇心，被这本书一下子点燃了。我尤其欣赏它在介绍那些经典实验时所采用的叙事手法，仿佛带着读者亲临现场，感受科学家们当时的兴奋与困惑。这种将历史脉络和前沿探索巧妙融合的写作风格，让原本复杂的概念变得立体而生动。我常常在阅读时忍不住停下来，去思考那些关于物质稳定性和能量平衡的深刻问题，这本书无疑为我的知识体系增添了许多坚实的基石。

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