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作者:Not Available (NA)

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页数:160

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出版时间:2003-6

价格:$ 17.03

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isbn号码:9780618389612

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• 数学
• 小学数学
• 教材
• Houghton Mifflin
• 算术
• 几何
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• 问题解决
• 基础教育
• 美国教材

《星尘轨迹：宇宙奥秘与人类未来》 引言：群星间的低语 自人类仰望夜空的那一刻起，关于宇宙的宏大叙事便已拉开序幕。我们是谁？我们从何处来？又将往何处去？这些亘古不变的哲学叩问，在最新的天体物理学、宇宙学与粒子物理学的交叉研究中，获得了前所未有的、却又引人深思的答案。《星尘轨迹：宇宙奥秘与人类未来》并非一本纯粹的教科书，它是一次思想的远征，带领读者穿越光年与时间，探寻构成我们存在的基本要素，并审视人类在无限时空中所扮演的微小而又关键的角色。 本书的视角超越了日常经验的尺度，聚焦于那些决定了宇宙形态、生命起源和未来命运的根本力量。它摒弃了繁复的数学推导，转而采用富有洞察力的叙事方式，力求将最前沿的科学发现，转化为普通读者也能深刻理解的宇宙图景。 第一部：时空织锦的破译 第一章：超越牛顿的视野——现代时空观的建立 本章深入探讨了爱因斯坦的相对论如何彻底颠覆了我们对时间与空间的直觉认知。我们不再生活在一个绝对、永恒不变的背景舞台上，而是置身于一个由物质与能量共同塑造的动态“时空织锦”之中。通过对引力波的观测，我们得以“聆听”黑洞的合并，感受时空本身的涟漪。我们将详细解析黑洞的事件视界——一个信息无法逃脱的单向边界，以及奇点——时空曲率趋于无穷大的神秘核心。 第二章：宇宙的黎明——大爆炸模型的演进与验证 宇宙是如何开始的？《星尘轨迹》将带领读者回到约138亿年前的那个“奇点”瞬间。我们不仅仅停留在“大爆炸”这个概念上，而是细致考察了暴胀理论（Inflation Theory）如何解决了早期宇宙的均匀性和平坦性难题。宇宙微波背景辐射（CMB）的发现，被誉为现代宇宙学的“圣杯”，本章将阐述如何通过分析CMB中微小的温度涨落，来反推早期物质密度的分布，从而描绘出我们宇宙的“胎记”。 第三章：暗物质的幽灵——不可见架构的支撑 尽管我们能观测到恒星、星系和星云，但这些“普通物质”仅占宇宙总质量的不到5%。那么，剩下的绝大部分是什么？本书将深入探讨“暗物质”（Dark Matter）的间接证据：星系旋转曲线的异常、引力透镜效应的扭曲，以及宇宙大尺度结构的形成。我们追踪了那些正在进行的、旨在直接捕获WIMP（弱相互作用重粒子）或其他候选粒子的地下实验，揭示科学家们如何试图抓住这个无处不在的“幽灵”。 第四章：更诡异的存在——暗能量与宇宙的加速膨胀 如果暗物质是宇宙的骨架，那么“暗能量”（Dark Energy）就是推动宇宙加速膨胀的神秘动力。本书详尽梳理了上世纪末发现的这一惊人事实。从超新星观测到詹姆斯·韦伯空间望远镜的最新数据，暗能量似乎代表了一种与引力相反的斥力。我们探讨了暗能量的可能本质——是爱因斯坦的宇宙学常数，还是某种动态变化的能量场（如“精质”Quintessence）？它的存在不仅影响着宇宙的最终命运，也挑战着我们对真空能的理解。 第二部：生命与意识的微观基石 第五章：元素的炼金术——从恒星内部到超新星爆发 构成我们身体的每一个碳原子、氧原子，乃至铁原子，都不是在宇宙伊始就存在的。它们是恒星生命周期中“核聚变”的产物。本章以宏大的视角，描绘了恒星从星云坍缩到主序星、红巨星的演化历程。重点聚焦于超新星爆发，这是宇宙中最剧烈的炼金炉，将重元素抛洒到星际空间，为下一代恒星和行星系统的形成提供原材料。 第六章：量子纠缠的魔力——微观世界的奇特法则 当我们深入到比原子核更小的尺度，经典物理学彻底失效。本章是对量子力学的通俗而精准的导览。我们将讨论海森堡的不确定性原理如何限制了我们对微观粒子的精确了解，以及薛定谔的猫所代表的叠加态的哲学困境。特别地，我们将阐述量子纠缠——爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”——这种现象不仅是基础物理学的基石，也可能是未来计算技术（量子计算）的驱动力。 第七章：生命在宇宙中的位置——宜居带与系外行星 在确认了恒星和行星的普遍性之后，焦点自然转向了生命的可能性。我们探讨了“宜居带”（Habitable Zone）的传统定义及其局限性，考虑了诸如潮汐锁定、大气成分和磁场保护等更为复杂的生命支持因素。开普勒和TESS任务发现了数千颗系外行星，本章分析了这些新世界的类型——“超级地球”、“迷你海王星”——并展望了如何通过分析系外行星的大气光谱，寻找生物信号（Biosignatures）。 第三部：人类的远方与责任 第八章：星际航行的物理学瓶颈与突破 如果人类要成为一个真正的多行星物种，我们必须克服光速的限制。本章并非科幻臆想，而是基于现有物理学原理的严谨探讨。我们分析了化学火箭的效率极限，并展望了理论上的替代方案：核聚变推进、反物质引擎，乃至对阿尔库比耶雷（Alcubierre）曲速驱动的理论可行性分析，指出其对负能量密度的极端需求。 第九章：费米悖论与大沉默 宇宙如此之大，充满着数十亿颗类日恒星，按概率计算，地外文明应该比比皆是。然而，我们却“寂静无声”。这就是著名的“费米悖论”。本书细致剖析了解决这一悖论的各种“大过滤器”（Great Filter）理论：文明在演化过程中必然会遭遇的某个障碍。这个过滤器是在我们身后（例如生命起源极其困难），还是在我们前方（例如技术文明的自我毁灭倾向）？这直接关乎人类的未来走向。 第十章：宇宙的终极命运——从热寂到大撕裂 宇宙的结局取决于暗能量的性质。本章根据不同的宇宙学模型，描绘了几种可能的终极场景：如果是“热寂”（Heat Death），宇宙将膨胀至无限稀薄，所有恒星燃尽，熵增达到最大值；如果是“大撕裂”（Big Rip），暗能量的斥力将变得如此强大，最终连原子本身都会被撕裂。了解这些终局，不仅是科学的追求，也是对人类文明时间尺度的深刻反思。 结语：我们是宇宙的自我意识 《星尘轨迹》最终回归到哲学层面：我们这些由古老恒星残骸构成的、短暂存在于时间洪流中的生命体，却是唯一能够理解和描述这宏大宇宙的载体。我们的好奇心、我们的科学探索，是宇宙本身在有限尺度上产生的自我意识。理解星尘的轨迹，就是理解我们自身的根源与最终的意义。 目标读者： 对宇宙学、天体物理学、基础物理学前沿感兴趣的严肃读者，以及所有对“我们是谁，我们来自哪里”怀有深刻好奇心的人士。本书提供了一张清晰、富有启发性的宇宙地图，引导读者在浩瀚的知识海洋中找到自己的坐标。

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这本书的封面设计简直是令人耳目一新，那种沉稳又不失活泼的配色，让我在书店里一眼就被它吸引住了。我是一个对数学抱有复杂情感的人，从小到大，它就像一个难以捉摸的迷宫，总是在关键时刻让我感到无助。拿到这本书的时候，我其实带着一丝忐忑和一丝期待。打开扉页，那种熟悉的油墨香气混合着纸张的质感，让人感觉自己手里捧着的不是冷冰冰的公式，而是一个等待被探索的宝藏。我特别欣赏作者在排版上花费的心思，每一个图表、每一个例题都清晰得仿佛要从纸上跳出来一样。对于初学者来说，清晰的视觉引导太重要了，它极大地降低了阅读的门槛。我记得我翻开第一章的时候，那个关于基础代数的讲解，它没有急于抛出复杂的定理，而是通过一系列非常贴近生活的场景来引入概念。比如，它用一个关于分配水果的场景来解释乘法分配律，那种循序渐进的感觉，让我仿佛回到了一个非常耐心、知识渊博的长辈身边，他知道如何把最抽象的概念用最具体的方式呈现出来。这种处理方式，完全颠覆了我对传统数学教材那种枯燥乏味的刻板印象，它让我开始相信，原来数学也可以是有温度、有故事的学科。

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这本书的叙事风格，可以说是教科书界的一股清流，它摒弃了那种高高在上、不容置疑的权威腔调，转而采用了一种更加对话式、鼓励探索的语气。我尤其喜欢它在引入新知识点时所使用的“思维路径”环节。它不像其他教材那样直接给出“正确答案”的推导过程，而是会模拟几种常见的错误思路，然后引导读者去分析为什么这些思路会导向错误的结果，并最终引出正确的逻辑链条。这对于我这种容易钻牛角尖的人来说，简直是福音。因为在学习过程中，我最大的障碍往往不是记不住公式，而是不明白“为什么不能这么想”。这本书巧妙地把“试错”变成了一种学习工具，它告诉我们，犯错并不可怕，可怕的是不明白错误的根源。每一次当我卡在一个难题上，翻到书后的“思考与辨析”部分时，总能找到那种“啊，原来如此！”的豁然开朗的感觉。这种设计，极大地提升了我的主动学习能力，让我不再仅仅是一个被动接收知识的容器，而是一个主动建构知识体系的探险家。它的语言风格是如此的平易近人，完全没有阅读障碍。

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这本书的习题设计，简直是教科书中的艺术品，它完美地平衡了难度梯度和启发性。我曾经做过很多数学题，很多都是机械重复地套用公式，做完后除了疲惫感，学到的东西非常有限。但这本书的习题，明显经过精心设计，它们遵循着一个非常流畅的学习曲线。开头的“基础巩固”部分，主要用来检验你是否理解了基本概念和运算规则，非常扎实。接着是“深入探索”，这些题目开始要求你进行多步推理和概念的交叉运用，这时候你需要调动之前学过的多个知识点。最精彩的是最后的“挑战与发现”部分，这里的题目往往不是简单的计算，而是需要你跳出教材的既有框架，去自己构造一个简单的模型，或者去证明一个之前未曾提及的小结论。这些题目往往没有标准答案的详细解析，它鼓励你与同伴讨论，甚至与老师交流。正是这种鼓励独立思考、不提供“一键解决”方案的设计，让我真正体会到了做数学题的乐趣——那种通过自身努力攻克难题后获得的成就感，是任何现成答案都无法替代的。这本书真正教会我的，是如何像一个数学家那样去思考和提问。

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这本书在应用性方面的深度挖掘，绝对是它区别于市面上其他同类教材的核心竞争力。很多数学书在讲解完理论后，应用部分往往只是敷衍地列举几个例子，但这本书完全不是这样。它似乎深知现代读者渴望将所学知识与现实世界连接起来的强烈愿望。在每一大主题的最后，都会有一个“数学在行动”的专题研究。我记得有一个章节是关于线性规划的，它没有停留在简单的资源分配问题上，而是深入探讨了如何利用线性规划模型来优化一个小型物流公司的配送路径，甚至还模拟了加入“绿色能源”限制后的模型变化。每一个应用案例都附带有详尽的数据来源和模型建立的每一步推导，甚至连编程实现的代码片段（虽然是伪代码）都有涉及。这对我而言，不仅仅是学习数学，更像是在学习一种解决复杂现实问题的思维工具箱。它让我深刻体会到，数学并非是孤芳自赏的象牙塔里的学问，而是驱动现代社会运转的底层逻辑和强大引擎。这种真实感和实践性，极大地激发了我深入学习的动力。

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作为一名需要经常回顾基础知识的职场人士，我对于教材的检索效率有着近乎苛刻的要求。很多时候，我需要的不是从头到尾学习，而是精确地定位到某个特定的知识点，比如某个特定三角函数的积分技巧，或者某个概率分布的性质。这本书在这方面的表现，让我惊喜不已。它的索引系统做得极其详尽和人性化，不仅仅是简单的页码罗列，更是在每个索引条目后附带了一个简短的关键词或概念释义。更绝的是，在章节的末尾，它有一个“知识地图”的设计。这个地图用可视化的方式，将本章所有概念之间的内在联系用箭头和不同粗细的线条标示出来，直观地展示了知识的层级结构和依赖关系。这对于构建宏观的知识框架极其有效。我甚至可以用它来快速地进行知识点复盘，只需要看一眼那个地图，我脑中关于那一块知识的整体结构就能迅速重建起来。相比起那些只会把知识点堆砌在一起的参考书，这本书的结构化处理，体现了一种对读者时间的尊重，它让你知道，你所学的每一个概念，在整个数学大厦中究竟处于什么位置。

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