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出版者:

作者:苏显渝^李继陶^曹益平^等 编

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:2011-6

价格:46.00元

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isbn号码:9787030307378

丛书系列:

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• 物理
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《星际航行与超光速物理学导论》 内容简介： 本书旨在为对广袤宇宙的探索和突破现有物理学限制的超光速旅行理论感兴趣的读者提供一个全面而深入的导论。我们不再关注地球上的日常光学现象，而是将视角投向遥远的星系、未知的维度，以及驱动未来星际航行的核心物理学原理。 第一部分：星际尺度的宇宙学基础 本部分首先回顾了现代天体物理学的基石，但重点在于那些与长距离、高能物理学直接相关的概念。 第一章：极端环境下的时空几何 我们将深入探讨爱因斯坦广相论在宇宙尺度上的应用。这不仅仅是简单的引力场计算，而是关注黑洞、中子星等极端天体的视界效应，以及这些环境如何弯曲时空结构。我们将详尽分析克尔度规和史瓦西度规，并将其应用于理解大质量天体对周围星际介质的影响。特别地，我们将引入局部洛伦兹不变性在强引力场附近如何被修正的理论模型，这对于设计能够承受极端引力梯度的飞船至关重要。 第二章：星际介质的动力学与辐射 星际空间并非真空，而是充满了稀薄的气体、尘埃、宇宙射线和磁场。本章将详细分析这些介质的性质，包括德拜长度在星际等离子体中的意义，以及高能宇宙射线（如伽马射线暴的残余物）的传播机制。我们着重探讨磁流体力学（MHD）如何描述星际磁场的动力学，这些磁场对星际航行中可能遇到的电荷分离和等离子体屏蔽至关重要。此外，我们将研究来自遥远类星体和活动星系核的同步辐射，这些辐射可以作为探测星际距离和物质分布的天然探针。 第三章：超远距离的天文测量与距离标定 准确测量星际和星系间的距离是制定航线的前提。本书将摒弃传统的视差法，转而聚焦于适用于数百万光年尺度的标定方法。重点介绍标准烛光的演化模型，包括Ia型超新星的精确光变曲线分析，以及特定类型的变星（如RR仙女座变星）在不同金属丰度环境下的绝对星等校正。我们还将讨论引力波天文学作为一种全新的、不受电磁辐射限制的距离测量工具的潜力，特别是双中子星并合事件产生的电磁对应体与引力波信号的联合分析。 第二部分：超光速旅行的理论前沿 这部分是本书的核心，探讨了突破光速限制所需的理论物理学构想，这些构想严重依赖于时空几何的操纵。 第四章：真空能与零点能的利用 超光速旅行（FTL）通常需要极高的能量密度来扭曲或局部改变时空结构。我们深入探讨卡西米尔效应的宏观工程应用潜力，如何从量子真空中提取可用的负能量密度。详细分析德拉格-索尼理论中关于如何稳定负质量物质场的数学模型，以及这种物质在驱动曲速场时所需的临界密度和几何约束。本章还包括对量子场论中真空涨落的精确量化方法，并评估当前实验技术在测量微小真空能差异方面的局限性。 第五章：曲速场动力学与阿库别瑞驱动的修正 阿库别瑞（Alcubierre）驱动是当前FTL研究中最受关注的理论模型。我们不仅复述其基础方程，更侧重于解决其实际应用中的核心难题： 1. 奇点问题与时空剪切： 如何避免在曲速泡前沿和后沿产生灾难性的时空梯度，导致飞船结构解体。我们介绍了一种基于“平坦化侧翼”的新型几何设计，旨在通过引入微弱的负曲率区域来平滑驱动场的边界条件。 2. 因果性悖论： 尽管阿库别瑞模型在局部保持因果律，但其整体效应可能导致时间旅行。本章分析了霍金的“时序保护猜想”在曲速场中的有效性，并探讨了通过限制曲速泡的加速率来规避时间闭合曲线的数学方案。 3. 物质的潮汐效应与辐射： 飞船在曲速泡内部所受的外部辐射积累问题。我们详细推导了在恒定曲速因子下，飞船所受到的蓝移高能粒子流的精确模型，并提出了主动屏蔽技术的基础理论。 第六章：虫洞的拓扑学与稳定性 作为另一种FTL机制，虫洞理论的重点在于连接时空的不同区域。本章从拓扑学角度审视了爱因斯坦-罗森桥（ER桥）的性质。我们专注于可穿越虫洞（Traversable Wormholes）的构建要求，特别是对“异物质”（Exotic Matter）的需求量估算。详细分析了Morris-Thorne参数空间，并讨论了如何利用周期性的、高密度的负能量脉冲来维持虫洞的喉部开放，防止其瞬时坍缩。此外，还探讨了稳定虫洞所需的量子引力效应的可能修正作用。 第三部分：星际航行的工程挑战与感知 第七章：高能推进系统的非传统方案 在传统化学火箭和核聚变推进之外，本章探讨了用于接近FTL速度或作为曲速驱动的能量源。重点分析了反物质湮灭推力的能量转化效率极限，以及如何实现对高能粒子束的精确聚焦和导引。我们还探讨了“光帆”的极限——不再使用激光，而是利用星系际背景辐射的微小压力进行超长周期加速的理论模型，以及如何应对由此产生的极慢但持续的相对论性时间膨胀。 第八章：星际导航与相对论效应 一旦进入相对论速度或启动曲速场，传统的导航方法将失效。本章讨论了“相对论光锥”在导航中的应用。详细分析了光行差和多普勒频移如何严重扭曲宇航员对外部星象的感知。引入了“视界图谱”的概念，即根据飞船的当前速度和曲率参数，实时重构观测到的宇宙图像的数学模型，确保宇航员能够准确识别目标恒星和避开危险区域。 第九章：时间膨胀与深空任务管理 对于任何接近光速的旅行，时间膨胀都是无法避免的挑战。本章侧重于任务管理和人员心理学。我们利用庞加莱截面来可视化不同速度下的时间膨胀因子，并讨论了“时钟同步悖论”在星际尺度上的实际影响。最后，我们探讨了在长时间休眠状态下，如何利用“生物钟调控技术”来最小化宇航员与地球文明之间的时间错位，为远距离殖民任务做好理论和生理准备。 总结： 《星际航行与超光速物理学导论》提供了一个严谨的框架，它建立在最前沿的理论物理学猜想之上，旨在指导未来的宇航工程师和理论物理学家，如何将科幻的梦想转化为可验证的科学目标，探索宇宙的真正疆域。本书完全侧重于时空几何、高能物理学以及超越经典光学范畴的宇宙尺度现象。

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我必须承认，这本书的难度不低，对于初学者来说可能需要一定的物理和微积分基础作为铺垫。但正是这种适度的挑战性，才保证了它内容的深度和广度。它不是那种迎合大众、把所有东西都简化到只剩下概念的“科普读物”。书中对数学工具的使用非常熟练且恰当，每一个重要的结论都建立在严谨的数学推导之上。我尤其欣赏作者在处理非线性光学效应时的严谨态度。他们没有回避那些复杂的非线性耦合偏微分方程，而是系统地介绍了多尺度方法和近似解析解的求法。这对于那些希望深入研究高功率激光与物质相互作用，或者需要进行数值模拟的读者来说，无疑提供了坚实的理论支撑。读完这些章节，我感觉自己对非线性光学领域那些看似玄乎的现象，有了一个可操作的、基于物理定律的理解框架，而不是停留在“知道有这么回事”的层面。这种深度，正是优秀学术著作的标志。

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坦白说，我原本以为这是一本偏向理论的专著，但阅读下来发现，它的工程实践价值也极其突出。作者在介绍完基础理论后，并没有止步于此，而是紧接着深入探讨了如何利用这些原理来设计和优化实际的光学系统。我特别关注了其中关于自适应光学和光计算的部分，这部分内容写得相当扎实。书中详尽地分析了各种调制器和探测器的性能指标，以及它们在高速数据处理中的应用潜力，甚至还提到了目前研究前沿的一些瓶颈问题和可能的解决方案。这对我正在进行的一个涉及高速光通信的课题组来说，简直就是及时雨。书里没有那种空泛的口号，而是充满了具体的公式推导、参数比较和实验设置的考量。阅读时我不得不经常停下来，对照着手头的实验数据去验证书中的论点，发现许多我们之前遇到的性能限制，在这本书里都能找到理论上的解释和改进方向。可以说，这本书更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地传授经验，而不是冷冰冰的理论陈述。

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这本《信息光学》真是让我大开眼界！我记得刚拿到书的时候，就被它那深邃的封面设计吸引住了，仿佛能窥见光影流转的奥秘。初读之下，最让我震撼的是作者对于光波与信息处理之间深刻关系的阐述。它不像那种枯燥的教科书，而是用非常生动的语言，将复杂的数学模型与实际应用场景巧妙地结合起来。比如，书中对傅里叶光学原理的讲解，简直是教科书级别的清晰，我之前在其他地方总是感觉似懂非懂，但读了这本书，那些关于衍射、干涉的图像处理概念一下子变得清晰明了，仿佛脑海中自动构建起了一个个光学系统的三维模型。尤其是涉及到全息术和光学存储那几章，作者的叙述逻辑严密，层层递进，让我深刻体会到信息如何在光场中编码、传输和解码的精妙过程。对于我们搞信号处理的人来说，这本书提供了一个全新的、基于物理基础的视角来审视我们日常接触到的那些抽象的算法，感觉自己的知识体系得到了极大的拓宽和深化。那种“原来如此”的豁然开朗感，在阅读过程中不时出现，让人爱不释手。

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总的来说，《信息光学》给我带来的不仅仅是知识的积累，更是一种思维方式的重塑。它教会我如何用“光”的语言去描述和解决信息领域的问题。这本书的叙事风格非常沉稳、内敛，字里行间透露着作者深厚的学术功底和对这个领域的深刻洞察力。它很少使用夸张的形容词，而是用精确的术语和无可辩驳的逻辑来构建知识体系。当我合上书本，合上后发现自己的思维模式似乎也变得更加条理化和系统化了。它让我开始重新审视自己专业领域内许多看似理所当然的技术，思考它们在更底层的物理机制上是否有可以突破的潜力。这本书在我书架上占据了一个非常重要的位置，它不是那种读完一遍就束之高阁的闲书，而是我未来在遇到复杂光学问题时，一定会随时翻阅和参考的“工具箱”和“思想宝库”。

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这本书的排版和图示质量，真的值得称赞。在光学这种高度依赖视觉理解的学科里，清晰的图表是至关重要的。我注意到，《信息光学》在这方面做得非常出色。无论是光线追迹图、波前演化示意图，还是复杂的偏振态变化图，都绘制得精美且信息量巨大。很多物理现象，仅仅通过文字描述是难以准确传达的，但配合书中的高质量插图，哪怕是那些涉及复杂相位函数的概念，也能迅速在大脑中形成清晰的图像。举个例子，书里解释布拉格衍射时所用的示意图，简洁明了地展示了入射光、反射光和晶格结构的相互作用，我花了几分钟就完全理解了其内在机理。而且，作者在选择示例图时非常用心，很多配图都是从实际显微镜拍摄的干涉条纹或衍射图案中截取的，这极大地增强了理论与现实之间的联系，让读者时刻感受到自己正在研究的，是真实存在的光学现象，而不是纯粹的数学抽象。

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呵呵了这本书，就叫《大家来找茬》吧

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这本真的好难。。。 被全息折腾的要死要活 而真正做了全息实验，又发现其要求是多么的苛刻。。。 不知最后的3D技术会不会是全息，还是另谋途径

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内容丰富，习题不错，但算不上物理课本。叫工程技术手册比较好。物理系同志请远离。

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内容丰富，习题不错，但算不上物理课本。叫工程技术手册比较好。物理系同志请远离。