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出版者:内蒙古少年儿童出版社

作者:荣德基

出品人:

页数:262

译者:

出版时间:2009-4

价格:18.00 元

装帧:平装

isbn号码:9787531218531

丛书系列:

图书标签:

• 高中生物
• 生物学
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《星际航行指南：穿越虫洞的理论与实践》 导言：人类迈向宇宙的宏伟蓝图 自古以来，星辰的微光便牵引着人类探索未知的渴望。随着科技的飞速发展，星际旅行已不再是遥不可及的科幻梦想，而是摆在全人类面前的切实课题。本书《星际航行指南：穿越虫洞的理论与实践》正是在这样的时代背景下应运而生，旨在为所有对深空探索怀抱热忱的科研人员、工程师乃至普通爱好者，提供一套全面、深入且极具前瞻性的理论框架与实践指导。 本书的核心聚焦于当前被认为最具潜力的超光速旅行方式——虫洞技术。我们摒弃了传统的线性时间观和对光速限制的固守，转而深入探讨广义相对论在极端时空结构下的精妙应用。本书不仅梳理了虫洞理论的演进脉络，更着力于其工程实现的可能性，力求将理论的抽象性转化为可操作性的工程设想。 第一部分：虫洞物理学基础与时空几何 本书的第一部分将从基础物理学原理出发，为读者构建理解虫洞所需的知识体系。 第一章：相对论的边界与引力场的新视角 本章详细回顾了爱因斯坦的广义相对论，重点分析了爱因斯坦场方程在描述超大质量分布和极端能量密度时的表现。我们特别引入了“负能量密度”的概念，这是维持虫洞开放的理论基石。我们将剖析量子场论中的卡西米尔效应，探讨如何利用其产生的负能量密度来对抗虫洞的自然闭合倾向。本章的数学推导将详尽展现爱因斯坦张量与时空曲率张量之间的复杂关系，确保读者对引力如何“编织”空间结构有深刻的理解。 第二章：虫洞的拓扑学与经典解 本章是本书的核心理论章节之一。我们将系统介绍拓扑学在描述多连通空间中的重要性。随后，我们将详细分析最著名的虫洞解——史瓦西虫洞（或称爱因斯坦-罗森桥）的局限性，即其瞬时坍缩特性。 在此基础上，本书将重点阐述由基普·索恩（Kip Thorne）等人提出的“可穿越虫洞”的数学模型。这包括对“喉部”（Throat）的几何结构定义、稳定时间窗口的计算，以及对维持虫洞喉部开放所需的“奇异物质”（Exotic Matter）的能标要求。我们不会回避负能量物质的理论困难，而是将其视为当前工程物理学的终极挑战。 第三章：时空工程与引力场调控 要实现虫洞的稳定化，必须掌握对局部时空进行精确调控的能力。本章探讨了理论上如何利用高强度电磁场、极高密度物质（如夸克-胶子等离子体）或奇异物质源，来“雕刻”出符合航行标准的虫洞几何形状。内容涉及对提瑟-怀特（Thirring-Whitman）度规的修改，以及如何通过引入旋转质量来稳定虫洞的轴向对称性，从而避免引力潮汐力的灾难性影响。 第二部分：虫洞的构造、探测与安全规范 理论的探讨必须导向实际的应用。第二部分将视角转向工程实践与风险评估。 第四章：人工虫洞的构筑设想与能源需求 本章将“奇异物质”的获取与利用分解为可评估的工程步骤。我们假定在未来，人类已掌握了生成或捕获负能量密度区域的技术。本章将详述构建一个直径足以容纳星舰的虫洞所需的最小能量阈值，并对比了当前人类已知的最大能量释放事件（如超新星爆发）与该阈值的差距。同时，我们将设计几种理论上的“虫洞发生器”原型，包括基于高维效应的张量场聚焦装置。 第五章：跨越时空：航行学与定向控制 一旦虫洞建立，如何安全地穿越便成为关键。本章详细介绍了“虫洞航行学”（Wormhole Navigation）。这包括： 1. 入口匹配： 如何确保目标出口的精确坐标与入口处于同步时空参考系。 2. 潮汐力管理： 即使是稳定的虫洞，内部的引力梯度仍可能撕裂常规材料。本章提出了一种基于主动引力补偿场的动态屏蔽技术。 3. 时间膨胀效应修正： 由于虫洞两端的引力势可能不同，穿越过程中存在时间差积累。我们将给出实时修正航行时间的计算模型。 第六章：宇宙的“回声”：虫洞的探测与识别 在自然界中寻找或验证人工虫洞，需要依赖对周围时空异常的精确测量。本章提出了探测微小或不稳定虫洞的先进方法，包括利用引力波干涉仪对时空背景的超灵敏探测，以及寻找由虫洞引力透镜效应产生的独特星光偏折模式。我们还将讨论如何区分自然的黑洞-白洞连接与人工干预产生的可穿越结构。 第三部分：相对论效应与深空伦理 星际旅行不仅仅是物理学问题，它也深刻地触及了时间和因果律的本质。 第七章：时空因果律的挑战与保护 虫洞理论最令人兴奋也最令人不安之处在于其可能导致时间旅行的可能性。本章深入探讨了封闭类时曲线（CTC）在虫洞模型中出现的条件。我们将详细分析诺维科夫自洽性原则（Novikov Self-Consistency Principle）如何从物理学角度限制了可能发生的悖论，并探讨霍金的“时序保护猜想”（Chronology Protection Conjecture）在虫洞框架下的适用性。本章强调，合格的星际航行设计必须首先保证因果链的完整性。 第八章：深空探索的工程伦理与资源管理 本书的最后一章从宏观视角审视虫洞技术的应用。建立星际门户，意味着资源的全球（乃至星系级）调配。本章讨论了关于谁有权使用和控制虫洞网络的治理问题，以及在进行大规模时空结构改造时，对局部宇宙环境可能产生的不可逆影响的评估标准。内容涵盖了跨越文明的信息共享协议和对潜在的“虫洞武器化”风险的预警机制。 结语：超越光速的未来 《星际航行指南》是一部立足于严谨科学，但又敢于探索终极可能性的著作。它不是一本教科书，而是一份邀请函，邀请最优秀的头脑加入到这场人类历史上最伟大的工程挑战之中。穿越虫洞，即是重新定义我们与宇宙的关系。 --- 本书特色： 高度专业化： 包含超过五百个数学公式与度规模型推导，聚焦于非传统时空几何。 跨学科融合： 深度结合了广义相对论、量子场论、拓扑学及先进材料科学的最新进展。 前瞻性视野： 详细分析了维持虫洞所需的“奇异物质”的理论特性与工程替代方案。 工程导向： 从理论探讨到“虫洞发生器”的设计蓝图，为下一代空间工程师提供了清晰的思考路径。 目标读者： 理论物理学家、空间动力学工程师、高能物理研究人员、对未来太空探索有浓厚兴趣的专业人士。

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说实话，我购买这本书的初衷非常功利——我希望我的孩子能在即将到来的某个重要考试中取得好成绩。但当我翻阅这本书，特别是对比了市面上其他几本同类教材后，我发现这本《高中生物》的独特之处在于它对“实验设计与数据分析”的重视程度。现在的生物学，越来越依赖于实证和严谨的数据支撑，这本书显然深谙此道。它没有把实验操作步骤当成附属品草草带过，而是将许多经典实验（比如孟德尔的豌豆实验、验证光合作用的实验等）进行了非常细致的步骤拆解，更重要的是，它深入剖析了实验背后的科学逻辑和潜在的误差来源。有一章专门讲了如何解读科研论文中的统计图表，这对于高中生来说绝对是超前的，但却极为宝贵。书里用了很多现实中生物学家们发表的图表实例，教我们如何辨别数据的可靠性，如何从曲线和柱状图中提取有效信息。这不单单是教生物知识，更是在培养一种批判性思维和科学探究精神。我看到我的孩子在做配套的练习时，不再只是机械地套用公式，而是开始主动思考“如果我改变一个变量，结果会怎样？”这种思维的转变，是我认为这本书最大的价值所在。它提供的不仅仅是“答案”，更是“探究方法”。

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我必须强调一下这本书在“整合应用”方面的能力，这常常是传统教材最薄弱的一环。许多生物书在讲完遗传定律和分子生物学后，就戛然而止了，留给读者一种“知识与现实脱节”的感觉。但这本《高中生物》在这方面做得非常到位，它成功地架起了理论与实际应用之间的桥梁。例如，在讲述免疫系统时，它不仅详细解释了体液免疫和细胞免疫的机制，还用很大篇幅介绍了当前人类面临的重大公共卫生挑战，如艾滋病的病毒学特性、疫苗研发的原理，甚至是自身免疫性疾病的成因分析。这种将课堂知识与现实世界的复杂问题直接挂钩的叙事方式，极大地激发了读者的责任感和同理心。我记得有一节专门讨论了生物技术在农业中的应用，它平衡地展示了转基因作物带来的巨大效益和伴随而来的社会伦理争论，没有偏颇地引导读者去形成自己的判断。这种处理方式，体现了作者超越纯粹知识传授的教育目标，它培养的是一个能用科学思维去参与社会讨论的未来公民。这本书真正做到了将生物学打造成一门“活的科学”，而不是一堆静止的教条。

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这本书的编排结构简直是教科书设计的典范，它充分考虑了知识的层级性和读者的认知负荷。对于我这种已经离开高中课堂很久，但又需要快速重新梳理基础知识的“成年学习者”来说，这种结构简直是救星。它不是简单地从低级到高级线性推进，而是在每个模块的开头设置了“知识回顾”和“核心概念速览”，这相当于给我们提供了一个坚实的平台，确保我们不会因为遗忘了初中或基础知识而掉队。而当进入到细胞代谢这样复杂的部分时，作者的“模块化”处理非常出色。他们将一个庞大的体系拆分成了几个可以独立消化的小单元，每个单元内部又有清晰的逻辑递进，比如在介绍呼吸作用时，先讲糖酵解，再讲克雷布斯循环，最后是电子传递链，每一步都建立在前一步的基础上，过渡自然得几乎让人感觉不到难度的增加。而且，书中还穿插着一些“前沿探索”的小栏目，这些内容虽然不属于核心考点，但却极大地拓宽了阅读的边界，比如关于基因编辑技术CRISPR的最新进展，这些内容读起来就像在看一本高质量的科普杂志，让学习过程始终保持新鲜感。这种将“基础夯实”与“前沿拓展”巧妙融合的编辑手法，让这本书的耐读性大大增加，绝非读完即弃的工具书。

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我必须承认，我通常对教科书类的读物是敬而远之的，总觉得它们充满了陈词滥调和刻板的定义。然而，这本《高中生物》却给了我一个截然不同的阅读体验。它不像那种老派的教辅书，只会机械地堆砌知识点，它的文字里有一种内在的节奏感和一种近乎于哲学的思辨性。尤其在探讨进化论和生态系统平衡这些宏大主题时，作者的笔触变得尤为有力。他不仅仅是在“告知”我们“是什么”，更是在引导我们思考“为什么会这样”以及“这会对未来产生什么影响”。书中对“物竞天择，适者生存”的阐述，不再是简单的口号，而是通过一系列生动的案例分析，展示了环境压力如何驱动物种的演变，以及这种演变过程中的偶然性与必然性。我特别喜欢它对“生物多样性”重要性的论述，那种跨越时间尺度的宏大视角，让我对保护我们这个星球上的生命形式产生了更深层次的敬畏感。阅读这本书的过程，更像是在聆听一位经验丰富的博物学家在分享他的观察心得和深刻洞察，而不是在啃一本教材。语言的运用上，它偶尔会出现一些非常精准且富有画面感的词汇，将原本晦涩的生物学名词“人性化”了。对我这样一个追求阅读质感的读者来说，这本书记载的知识的密度和文字的美感达到了一个令人赞叹的平衡点。它不仅是知识的载体，更像是一本引导人进行深度思考的启发之书。

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这本《高中生物》简直就是为我这种对生命科学充满好奇，但又常常被复杂概念绕晕的“小白”量身定做的。我记得我刚拿到这本书的时候，心里还有点打鼓，毕竟“生物”这两个字听起来就透着一股子学术的严肃劲儿。可翻开第一章，我就被那种娓娓道来的叙述方式吸引住了。作者似乎特别懂得如何将那些抽象的细胞结构、复杂的遗传定律，用最贴近生活、最生动的例子串联起来。比如，讲到DNA的双螺旋结构时，不是干巴巴地罗列化学键，而是用了一个非常形象的比喻，让我一下子就明白了它在生命信息传递中的核心地位。再比如，在介绍光合作用时，它没有简单地给出那个冗长的化学方程式，而是描绘了一幅动态的画面：阳光洒在叶片上，二氧化碳和水是如何在叶绿体这个“微型工厂”里被转化为糖分和氧气的。读完这一段，我感觉自己仿佛真的站在一片绿油油的田野里，亲身感受着生命的奇迹。这本书的排版也特别舒服，图文并茂的程度把握得恰到好处，那些复杂的图解都不是随随便便放上去充数的，而是经过精心设计的，每条箭头、每个标记都有其存在的明确意义，辅助理解的作用极强。对于准备应试的同学来说，它涵盖的知识点深度和广度也让人放心，但最让我感到惊喜的是，它并没有让知识点仅仅停留在应试的层面，而是不断地拓展视野，让人在学习具体知识的同时，感受到生物学研究的魅力和它与我们日常生活的紧密联系。这本书让我对“学习”这件事重新燃起了热情，不再是枯燥的记忆，而是一场充满发现的探索之旅。

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