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出版者:第1版 (2007年10月1日)

作者:卡明

出品人:

页数:428 页

译者:胡东辉

出版时间:2007年10月1日

价格:69.00元

装帧:平装

isbn号码:9787121042089

丛书系列:国防电子信息技术丛书

图书标签:

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《星际航行与超光速引擎设计》 内容简介 本书是一部面向高等院校物理系、天体物理学专业研究生及深空探索领域专业工程师的深度技术专著。它摒弃了传统科幻作品中对超光速旅行的浪漫化描绘，转而聚焦于当前理论物理学前沿在突破光速限制方面的数学建模、能量需求分析以及潜在的物理学机制探讨。全书共分为六大部分，系统梳理了人类在宏大尺度空间移动上面临的根本性挑战，并尝试从广义相对论的框架内寻求可行的物理路径。 第一部分：时空几何与相对论的边界 本部分首先对爱因斯坦的狭义和广义相对论进行了精要的回顾，重点阐述了闵可夫斯基时空的概念以及洛伦兹变换对时间膨胀和长度收缩的严格限制。核心内容集中于“光锥”结构，详细分析了任何具有静质量的物体在经典框架下无法达到或超越光速的严格性。随后，引入了度规张量（Metric Tensor）的概念，并用微分几何的语言描述了时空的弯曲特性。读者将深入理解，经典物理学中“速度”的定义，在极端引力场或高能状态下如何被重新定义。 第二部分：曲速驱动理论基础——阿尔库比雷度规的解析 本部分是本书的理论核心之一。我们详细剖析了米格尔·阿尔库比雷（Miguel Alcubierre）在1994年提出的曲速场（Warp Drive）数学模型。这不仅仅是对手动解方程的展示，更侧重于对该解的物理意义的深入解读。书中详细推导了用于产生曲速泡所需的度规形式，并清晰地展示了该模型如何通过“压缩前方的时空”和“膨胀后方的时空”来实现对有效速度的超越光速，而局部观测者依然遵守光速限制。 在数学推导部分，我们严格遵循爱因斯坦场方程 ($mathrm{G}_{mu u} = frac{8pi G}{c^4} mathrm{T}_{mu u}$)，详细论证了驱动曲速场所需的能量-动量张量 ($mathrm{T}_{mu u}$) 的性质。重点突出了对“负能量密度”（或更准确地说是负质量效应）的需求，并探讨了卡西米尔效应（Casimir Effect）在理论上是否能够提供这种必需的奇异物质（Exotic Matter）。 第三部分：负能量需求的量化与工程挑战 负能量密度是曲速驱动最核心也是最难逾越的障碍。本章旨在对所需负能量的量级进行精确的估算。我们基于典型的曲速泡尺寸（例如，一艘直径为100米的飞船）和所需的曲速因子（例如，10倍光速）进行计算。通过对能量密度张量的积分，我们量化了实现曲速所需的负能量总质量（以太阳质量为单位），并对比了已知所有自然界中负能量效应的产生规模。 此外，本章还探讨了曲速场操控的几何稳定性问题。一个不稳定的曲速泡可能在瞬间崩溃，产生灾难性的时空扰动。我们引入了“穿行隧道”（Traversable Wormholes）的理论，将其作为曲速驱动的拓扑学延伸，并分析了维持隧道开口所需的负能量分布模式。 第四部分：高能物理与物质的极限状态 为了理解驱动超光速旅行所需的极端条件，本部分深入探讨了粒子物理学的前沿。内容涵盖了夸克-胶子等离子体、奇异物质（Strange Matter）的理论性质以及高密度中子的行为。我们分析了粒子加速器实验（如LHC）在探测高能碰撞中是否存在任何微弱的、暗示着时空结构可被宏观调控的迹象。 特别地，本章引入了对“零点能”（Zero-Point Energy）的探索，探讨了如何从量子场论的角度理解真空能量的涨落，并尝试构建一个理论模型，描述如何局部地提取或抑制这些涨落，以产生所需的高负能态。 第五部分：时空操控的反馈机制与控制系统 成功的星际航行不仅需要产生驱动力，还需要精确的导航和反馈控制。本书提出了一个基于引力波探测和时空张量反馈的控制系统概念框架。核心在于实时监测曲速泡边界的时空曲率梯度，并利用超高带宽的量子纠缠通信（假设其在信息传输上是瞬时的）向驱动核心发送校正信号。 我们探讨了在曲速状态下，飞船如何与外部参考系保持同步，以及如何避免“碰撞”到曲速泡前方的随机星际尘埃或微小粒子，这些粒子在接近光速时将携带不可思议的动能。书中引入了“事件视界”（Event Horizon）的类比概念，用于描述曲速泡边缘的信息隔离区。 第六部分：理论局限性与未来展望 在结论部分，本书不再拘泥于具体的技术细节，而是回归到基础物理学的哲学思辨。我们系统总结了当前曲速驱动理论的主要矛盾点：能量守恒的挑战、信息悖论的潜在出现、以及对因果律（Causality）的冲击。 最后的章节讨论了替代性的超光速理论，例如基于高维空间（Kaluza-Klein Theory或String Theory）的“折叠空间”概念，以及布兰德（Brandt）提出的“零质量等效”旅行模型。本书以开放性的态度，指出了当前理论物理学界亟待解决的关键问题，旨在激励新一代的研究人员探索突破传统物理学框架的创新路径。本书内容严谨，数据翔实，是理解和研究超光速物理学领域的不可多得的参考资料。

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**评价五：** 《合成孔径雷达成像》这本书的纸质和印刷质量都相当不错，拿在手里很有分量，这总是能给我一种阅读的期待感。我对SAR技术的几个关键方面一直感到非常好奇。首先，SAR是如何通过“合成”来获得高分辨率的？这和我们日常生活中相机镜头的焦距不同，它似乎是通过运动来“欺骗”物理限制。这本书是否会详细解释这种“合成”背后的物理学原理？它是否会介绍SAR成像过程中的关键参数，比如工作频率、脉冲宽度、带宽等，以及这些参数是如何影响成像效果的？其次，SAR图像的特性与传统的可见光图像有什么不同？它如何反映地物的后向散射能力？这本书是否会深入探讨极化SAR（Polarimetric SAR）的成像原理，以及不同极化方式（如HH、HV、VV）所反映的地物信息有何差异？这些都是我一直想要深入了解的，希望这本书能带我一探究竟，揭开SAR成像的神秘面纱。

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**评价二：** 翻开《合成孔径雷达成像》这本书，我首先被其严谨的排版和细致的章节划分所吸引。作为一名对遥感技术有初步了解的爱好者，我一直对SAR成像的分辨率提升机制感到好奇。众所周知，传统的雷达分辨率受到天线尺寸的限制，而SAR技术似乎打破了这个瓶颈。这本书的标题暗示着它将深入探讨这一核心技术，这让我满怀期待。我尤其希望它能详细阐述“合成”这一概念的含义，以及它在SAR成像中的具体应用。例如，SAR是如何利用多普勒效应或者相干积累来模拟更大孔径天线的工作效果？它是否会从信号处理的角度，详细讲解距离维和方位维分辨率是如何独立获得的？书中是否会提供一些经典SAR成像算法的介绍，比如距离多普勒（Range Doppler）算法，或者更现代的极坐标（Polarimetric SAR）和全极化（Full Polarimetric SAR）成像技术？我希望它不仅仅是理论的堆砌，更能通过一些实际的成像流程图或模型，帮助我理解SAR数据是如何从原始回波信号一步步转化为清晰的地物图像的。

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**评价四：** 说实话，我拿到《合成孔径雷达成像》这本书时，心情有些复杂。我本人并非专业的雷达工程师，甚至连理工科背景都算不上非常扎实。我只是对那些能够“看穿”物体、捕捉细节的技术充满了兴趣，而SAR技术无疑是其中最令人着迷的一类。这本书的标题听起来就充满了技术深度，我既渴望了解其精妙之处，又担心自己是否能够读懂。我希望这本书能够以一种相对容易理解的方式，介绍SAR成像的基本原理。比如，它是否会用形象的比喻来解释“合成”的概念，而不是一开始就丢出复杂的数学公式？书中是否会展示一些SAR成像的实际应用案例，比如利用SAR监测冰川融化、地震后的地表变化，或者海面上油污的分布情况？这些生动的事例，往往比枯燥的理论更能激发我的学习兴趣。我希望它能够循序渐进，从最基础的雷达原理讲起，然后逐步过渡到SAR成像的独特之处，最终让我对这项技术有一个初步的、但又有所深度的了解，而不是被晦涩难懂的专业术语吓退。

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**评价三：** 《合成孔径雷达成像》这本书的封面设计简洁大气，给人一种专业而可靠的感觉。我一直对SAR成像在自然科学研究中的应用很感兴趣，特别是它在监测地表形变、水体变化以及植被覆盖等方面的潜力。以往阅读的一些遥感资料，对于SAR的具体成像原理总是语焉不详，或者过于偏重理论推导，让我难以完全理解。这本书的标题直指SAR成像本身，我期待它能够提供一个清晰、系统的框架，帮助我理解SAR图像的形成过程。我非常好奇，SAR系统是如何克服地形起伏、植被遮挡等因素的影响，依然能够获取高质量的成像数据？书中是否会涉及SAR的成像几何，比如斜距和地距的概念，以及它们是如何影响最终成像结果的？另外，SAR图像的灰度值又代表了什么？它与地物的雷达散射特性之间存在怎样的关系？我希望这本书能够解答这些我一直困扰的问题，并能让我对SAR数据有一个更直观、更深入的认识，从而更好地将其应用于我的研究领域。

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**评价一：** 初次拿到这本《合成孔径雷达成像》，就对它精美的装帧和沉甸甸的分量留下了深刻印象。我一直对高科技的成像技术充满好奇，尤其对那些能够“看穿”云层、夜幕的雷达系统深感着迷。在许多科幻电影中，SAR（合成孔径雷达）技术总是扮演着神秘而强大的角色，能够提供前所未有的侦察和监测能力。想象一下，在任何天气条件下，无论白天黑夜，都能获取地表高分辨率的图像，这对于地理测绘、环境监测、灾害预警甚至是军事侦察都具有不可估量的价值。这本书的标题直击核心，让人期待它能深入浅出地揭示SAR成像的奥秘。我希望它不仅仅是罗列枯燥的公式和定理，更能够通过丰富的图示和生动的案例，让读者领略到这项技术的魅力所在。例如，它能否解释SAR是如何通过移动平台（如飞机或卫星）的连续运动，巧妙地“合成”出一个更大的虚拟天线，从而实现远超物理天线口径的分辨率？这种“障眼法”背后的物理原理究竟有多么令人拍案叫绝？我迫切想知道，这本书是否能带我一步步理解这个过程，感受科学的智慧。

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答辩通过就要跟这本书说拜拜了，我觉着这是讲SAR的书里讲的最好的一本，尽管看完还是云里雾里，但别的书让你连自己的爪子都看不见。

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每一次遇到问题总会来翻这本书...

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每一次遇到问题总会来翻这本书...

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答辩通过就要跟这本书说拜拜了，我觉着这是讲SAR的书里讲的最好的一本，尽管看完还是云里雾里，但别的书让你连自己的爪子都看不见。