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出版者:高等教育出版社

作者:李玉柱

出品人:

页数:368

译者:

出版时间:2008-1-1

价格:34.60元

装帧:平装

isbn号码:9787040226782

丛书系列:

图书标签:

• 科学
• 力学
• 流体力学
• 物理学
• 工程学
• 流体动力学
• 流体静力学
• 计算流体力学
• 机械工程
• 水力学
• 传热学
• 工程数学

好的，这是为您构思的一本名为《星海孤舟：宇宙航行中的引力与微观粒子》的图书简介： --- 星海孤舟：宇宙航行中的引力与微观粒子 导言：超越已知界限的探索 自古以来，人类仰望星空，心中涌动着对未知的渴望。当我们试图将目光投向深邃的宇宙，想象着在广袤的星际空间中驾驶飞船，进行跨越光年的航行时，一个核心的物理学难题便浮现出来：如何驾驭和理解塑造了这一切的基本力量？ 《星海孤舟：宇宙航行中的引力与微观粒子》并非一本关于传统流体运动的教科书，而是一部将宏大宇宙尺度下的引力理论与极端微观尺度下的量子场论巧妙编织在一起的探索之旅。它聚焦于在极端条件下，物质和能量的行为如何决定了星际旅行乃至更高维空间探索的可能性与限制。 本书的核心论点在于，任何成功的星际载具，无论是概念中的曲速引擎还是理论上的虫洞跳跃，都必须建立在对空间-时间几何（引力）的精确控制和对构成宇宙最基本元素的深刻理解（微观粒子物理学）之上。我们摒弃了对大气层或水箱内流动阻力的讨论，转而深入探讨那些真正决定文明能否跨越星辰的物理学前沿。 第一部分：扭曲时空的几何学——广义相对论的航行视角 在浩瀚的星际空间中，主要的“介质”不再是气体或液体，而是四维时空本身。本书首先以广义相对论为基础，构建了一个适用于超远距离航行的物理框架。 第一章：航行者与时空弯曲。 这一章摒弃了牛顿的万有引力模型，转而将引力视为时空几何的体现。我们详细分析了如何利用高能质量分布（如奇异星体或人造结构）来刻意弯曲时空，以实现“捷径”航行。重点讨论了黎曼几何在描绘空间曲率上的应用，并引入了新的数学工具，用于计算在非均匀引力场中，飞船路径的最优化问题。 第二章：时间膨胀与相对论效应。 远距离航行必然伴随着显著的时间膨胀效应。本书深入探讨了不同速度和不同引力势阱下，船员时间与地球时间之间的精确换算。讨论了如何设计“时间缓冲系统”，以减轻超高速飞行对船员生理和心理上的巨大冲击。我们特别关注了接近光速时的洛伦兹因子修正，以及如何通过高负能量密度区域来最小化相对论带来的时间差。 第三章：引力波与星际导航。 恒星碰撞、黑洞合并产生的引力波，不再仅仅是观测天文学的工具，它们是星际空间中无形的“声波”。本书阐述了如何构建高灵敏度的引力波探测器网络，用于实时监测宇宙中质量体分布的变化，从而实现对危险区域（如引力透镜效应强烈的星系团）的提前规避。 第二部分：极端环境下的物质形态——微观粒子的坚韧性 星际空间并非真空，其中充满了宇宙射线、高能等离子体以及暗物质的假想影响。航行者的安全和能源供应，取决于对这些微观粒子的终极控制。 第四章：高能粒子束的防御与利用。 宇宙射线和伽马射线暴构成了致命的辐射威胁。本书详细分析了如何利用超导材料和强磁场来偏转或吸收这些高能粒子。我们探讨了一种基于“物质-反物质湮灭”的推进理论，侧重于等离子体在极端磁约束下的稳定性分析，以及如何将反应残余粒子精确导向喷口。 第五章：暗物质的相互作用边界。 尽管暗物质尚未被直接观测证实，但其占据宇宙质量的大部分。本书以理论物理模型为指导，推测了在超强引力场附近，暗物质粒子流密度可能发生的变化。这部分内容侧重于构建理论模型，以预测飞船在穿越不同暗物质密度区域时可能遇到的“阻力”或“拖曳效应”，并探讨利用特定频率的场来尝试微弱耦合的可能性。 第六章：量子真空的能量提取。 零点能理论作为未来能源的终极猜想，被置于本书的深入剖析之下。我们研究了卡西米尔效应在微纳尺度下的工程应用潜力，并提出了一种新型的、基于动态真空涨落捕获的能量转换装置设计概念。这要求对量子场论中的真空期望值进行前所未有的精确调控。 第三部分：工程化的奇点——驱动与稳定性的前沿理论 如何将上述宏观引力和微观控制技术整合到一艘可操作的飞船上，是本书的最终挑战。 第七章：零质量驱动的理论可行性。 本章集中探讨了基于爱因斯坦场方程的“负质量”或“负能量密度”解决方案，这是实现曲速（Warp Drive）的关键。我们不对现存的物理定律进行简单推翻，而是研究在何种极端物理条件下（例如，利用高维空间效应或激发特定的量子场），可以暂时或局部地实现这种反常物质性质，并详细分析了维持这种“气泡”所需的能量预算和结构稳定性。 第八章：自适应引力场发生器设计。 假设我们能够局部扭曲时空，那么如何确保飞船本身不会被自身产生的极端时空梯度撕裂？本书提出了基于拓扑绝缘体和超流体模型的“时空缓冲层”概念，旨在通过精确调控物质的量子态，在飞船外部形成一个柔性的、能自我修复的引力势阱界面，从而在曲率发生剧烈变化时维持船体的结构完整性。 结语：航向未知深空。 《星海孤舟》旨在为那些热衷于探索宇宙深层奥秘的思考者提供一个跨学科的视角。它不是一本解决现有工程问题的指南，而是对未来物理学边界的一次大胆推演，引导读者思考，在宇宙尺度下，我们如何才能真正成为“星海中的孤舟”，而非被引力束缚的尘埃。 ---

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