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出版者:

作者:周世斌

出品人:

页数:344

译者:

出版时间:2006-6

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787562122395

丛书系列:

图书标签:

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《宇宙的低语：星际航行的理论与实践》 图书简介 第一部分：超越视界——人类对宇宙的认知演进 第一章：从大地到苍穹的凝视 本书的开篇将追溯人类文明早期对夜空的最初敬畏与探索。我们不再将目光局限于耳畔的声响，而是转向那无垠的黑暗与其中闪烁的光点。本章深入探讨了古代文明，如巴比伦、玛雅和早期中国，如何通过肉眼观测建立起最初的天文历法和神话体系。我们将分析这些早期观测如何受到地理位置和文化信仰的深刻影响，并展现早期天文学家如何以最原始的工具，勾勒出太阳系的基本轮廓。重点将放在那些被历史尘封的、关于“天体运动”的哲学思辨上，它们是现代科学的萌芽。 第二章：哥白尼的革命与牛顿的基石 时间推进至文艺复兴与启蒙运动时期。本章详细剖析了哥白尼日心说的提出如何颠覆了统治西方思想近千年的地心说宇宙模型。这不仅仅是一场科学的更迭，更是一次对人类中心主义的深刻挑战。随后，我们将聚焦于艾萨克·牛顿的伟大贡献——万有引力定律。我们将以详实的数学推导和历史背景，解释引力如何第一次将天上与地上的运动统一在一个简洁的物理框架之下。本章旨在展示，当人类开始用精确的数学语言描述宇宙时，探索的边界是如何被极大地拓宽的。 第三章：光谱的秘密与恒星的生命周期 进入十九世纪末和二十世纪初，望远镜技术的进步使得我们能够“聆听”遥远恒星发出的光芒。本章的核心是介绍光谱分析的革命性意义。我们将解释如何通过分析光线的颜色和波长，揭示恒星的化学成分、温度、密度乃至运动方向。这使得天文学从定性描述转向了定量的物理学研究。随后，我们将系统梳理恒星的诞生、主序阶段、红巨星的膨胀，直至白矮星、中子星或黑洞的最终归宿。这是对宇宙中“物质循环”最宏大叙事的解读。 第二部分：相对论的疆域——时空结构与宇宙学 第四章：爱因斯坦的时空剧场 相对论是理解星际航行不可逾越的理论障碍与基石。本章将以清晰的逻辑，而非晦涩的公式，阐述狭义相对论中时间膨胀和长度收缩的概念。我们将讨论光速不变原理如何重塑了我们对“同时性”的理解，以及质量与能量的等价性（E=mc²）如何为高能推进技术提供了理论依据。紧接着，我们将过渡到广义相对论，解释引力不再是一种“力”，而是时空弯曲的表现。通过分析水星近日点的进动等实验证据，读者将得以一窥宇宙几何学的奇妙。 第五章：膨胀的宇宙与暗物质之谜 二十世纪的观测天文学带来了最令人震撼的发现：宇宙正在膨胀。本章将详细介绍哈勃的红移观测及其背后的宇宙学意义。我们探讨了标准宇宙学模型——Lambda-CDM模型的核心要素，包括大爆炸理论的证据链（如宇宙微波背景辐射）。然而，观测到的物质不足以解释星系的旋转速度和宇宙的加速膨胀。因此，本章将深入探讨“暗物质”和“暗能量”这两种神秘实体，它们构成了宇宙的绝大部分，却至今仍是人类理解的最大挑战。 第六章：黑洞的视界与引力波的涟漪 黑洞，作为广义相对论最极端的预言，是时空结构的终极扭曲点。本章将详细描述史瓦西半径、事件视界的概念，以及围绕黑洞的吸积盘现象。我们还将回顾人类首次直接探测到的引力波事件（GW150914），分析LIGO的原理，以及引力波天文学如何为我们提供了一个全新的、与电磁波完全不同的观察宇宙的“听觉”窗口。 第三部分：穿越深空——星际航行的理论与工程挑战 第七章：推进系统的物理极限 星际旅行的核心难题在于速度。本章系统评估了现有和理论上的推进技术。我们将区分化学火箭、核裂变/聚变火箭（如“猎户座计划”的设想）与更具前瞻性的概念。重点将放在基于等离子体或反物质湮灭的推进系统，分析其能量密度与比冲的理论极限。同时，我们将探讨光帆和激光驱动飞船的可行性，对比它们在加速时间和任务周期上的优劣。 第八章：曲速驱动的理论边界 “曲速（Warp Drive）”的概念虽然源于科幻，却有其深刻的理论基础。本章将深入探讨米格尔·阿库别瑞（Alcubierre）提出的驱动模型。我们将分析驱动所需的负能量密度（奇特物质）的物理学要求，并讨论实现这种空间扭曲的能量代价，以及它可能对因果律带来的潜在影响。这不是一个工程手册，而是一次对现有物理学边界的严谨探索。 第九章：生命支持与星际辐射防护 漫长的星际旅程对人类生理和心理构成了严峻考验。本章聚焦于深空环境的生存挑战。我们将探讨辐射防护的策略，包括磁屏蔽、物质屏蔽以及主动等离子体屏蔽的效率。在生命支持系统方面，我们将分析闭环生态系统（如MELiSSA项目）的必要性，以及如何应对长期微重力对人体骨骼和心血管系统的退化。此外，对休眠（冬眠）技术在延长任务时间中的潜在作用也将进行审慎的评估。 第十章：文明的孤岛——系外行星的宜居性评估 成功的星际任务终将指向一个目标：寻找或到达另一个“家园”。本章运用天体生物学的最新成果，构建宜居性评估框架（如“地球相似性指数”）。我们将分析恒星类型（如红矮星与黄矮星）对行星气候的影响，探讨潮汐锁定、磁场强度以及行星大气成分在维持液态水和复杂生命中的关键作用。本书的最终落脚点，将是对人类作为宇宙中智慧生命所肩负的责任与未来可能性的深刻反思。 --- 本书内容专注于天体物理学、宇宙学、广义相对论在航天工程中的应用，以及星际旅行所需的理论物理基础与工程挑战。它探讨的是宇宙的尺度、物质的终极形态以及人类如何试图突破光速的限制，前往遥远的恒星系统。全书严格基于已确立的科学理论和前沿的物理学假说构建叙事，不涉及任何艺术形式的、感性的、或非物理性的主题探讨。

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