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出版者:人民卫生出版社

作者:卢勇田

出品人:

页数:200

译者:

出版时间:2000-7-1

价格:10.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787117037471

丛书系列:

图书标签:

• 性传播疾病
• 性病
• 诊断
• 治疗
• 医学
• 公共卫生
• 传染病
• 性健康
• 临床医学
• 性科学

《星际航行与新宇宙学导论》 图书简介 本书旨在为对广袤宇宙、前沿物理学以及人类未来在星际间探索充满好奇心的读者提供一个全面且深入的入门指南。我们不再关注地球上的琐碎议题，而是将视野投向浩瀚无垠的宇宙深处，探索我们赖以生存的物理定律在极端条件下的表现，以及人类实现星际旅行的理论与工程挑战。 第一部分：现代宇宙学的基石与前沿 第一章：宇宙的尺度与时空结构 本章首先界定我们理解宇宙尺度的基本工具，从天文单位到光年，再到天文物理学中惯用的秒差距。我们将详细阐述广义相对论如何重塑我们对时间和空间的认知，特别是时空的弯曲性如何决定了物质的运动轨迹。通过对闵可夫斯基空间和黎曼几何的简要介绍，读者将建立起理解引力本质的数学框架。重点讨论了时空概念在不同参考系下的相对性，为后续讨论虫洞和曲率驱动打下基础。 第二章：暗物质、暗能量与宇宙的命运 宇宙学最大的谜团——暗物质和暗能量——将是本章的核心内容。我们将梳理观测证据，包括星系旋转曲线异常、引力透镜效应以及宇宙微波背景辐射（CMB）的各项异性。对于暗物质的候选粒子（如WIMPs、轴子）的理论模型及其在粒子加速器中探测的努力进行详尽的评述。随后，深入探讨暗能量的本质，特别是对$Lambda$CDM模型中宇宙常数的物理意义及其对宇宙加速膨胀的驱动作用的分析。最后，基于当前的能量密度参数，推演宇宙未来可能的几种情景：大挤压、大撕裂或永恒膨胀。 第三章：黑洞的几何与信息悖论 黑洞，作为时空被极端扭曲的产物，是检验现代物理学极限的天然实验室。本章从史瓦西解和克尔解出发，详细剖析了事件视界、奇点以及能层等关键概念。我们不仅讨论了霍金辐射的半经典理论推导，阐明黑洞的温度和蒸发过程，更将重点放在黑洞信息悖论上——信息是否真的丢失在奇点？关于防火墙理论、软毛理论以及AdS/CFT对应关系在解决此悖论中的作用将进行深入探讨，引导读者领略量子引力理论的复杂性。 第二部分：驱动星际航行的物理学与工程学 第四章：经典火箭推进的极限与挑战 尽管人类目前的星际探索主要依赖化学火箭，但其低比冲和巨大的燃料质量比限制了其深空能力。本章详细分析了齐奥尔科夫斯基公式的局限性，并评估了核热推进（NTR）和核脉冲推进（Orion项目）等下一代化学/核能方案的潜力与政治、环境障碍。我们将精确计算前往最近恒星系（如半人马座阿尔法星）所需的燃料质量，以直观展示传统技术的不足。 第五章：超越化学能：高效率推进系统 为实现真正意义上的星际旅行，必须依赖高比冲推进系统。本章集中探讨了电推进技术，如离子推进器和霍尔推进器的原理、效率及推力限制。随后，将焦点转向更具革命性的概念： 1. 聚变推进： 详述D-T、D-He3聚变反应堆如何提供远超裂变的能量密度，并讨论磁约束和惯性约束聚变在太空推进中的应用前景，包括磁帆辅助减速的潜力。 2. 反物质推进： 探讨反物质湮灭的高能量转换效率，计算从理论到实践所需克服的存储、生产和束流控制的巨大工程难关。 第六章：曲速驱动与空间几何操控的理论基础 本章是理论物理学与科幻概念交汇的前沿阵地。我们将全面审视米格尔·阿库别瑞提出的曲速场（Warp Drive）的数学模型。重点在于理解如何通过在飞船前压缩时空、在后膨胀时空来实现超光速（但局部不超光速）运动。分析了实现曲速所需的负能量密度物质（奇异物质）的存在性问题，以及如何通过拓扑结构变化来规避能量限制的最新理论尝试。此外，也将简要介绍穿越虫洞（爱因斯坦-罗森桥）的几何要求和稳定性问题。 第三部分：星际环境与人类生存挑战 第七章：星际介质的危险与防护 离开太阳系，航天器将直接面对恶劣的星际环境。本章详细分析了宇宙射线（GCRs）、高能粒子流和星际尘埃对飞船结构和宇航员健康的威胁。我们将评估不同厚度和材料（如氢、水、聚乙烯）的辐射屏蔽效率，并探讨主动屏蔽技术，如强磁场偏转器。对长期深空任务中微重力对人体生理机能（骨密度、心血管系统、免疫系统）的退化机制进行生物物理学分析，并概述生命维持系统的闭环设计。 第八章：系外行星的搜寻、特征描述与宜居性评估 星际航行的最终目标是抵达适宜的彼岸。本章回顾了系外行星的探测技术，从凌日法（开普勒、TESS）到视向速度法，再到直接成像的挑战。重点在于恒星周围宜居带（Habitable Zone, HZ）的精确定义，并讨论了“超级地球”和“系外气态巨星”的大气层特征分析，特别是如何通过光谱学寻找生命活动（生物标记物，如氧气、甲烷的非平衡态组合）的间接证据。 第九章：多代际飞船与时间膨胀效应 对于需要数百年才能抵达的最近恒星系，人类必须面对社会学和工程学的双重挑战。本章探讨了多代际飞船（Generation Ship）的设计理念，包括其生态系统的可持续性、社会结构的稳定性和文化传承的机制。同时，我们将从相对论角度讨论高速度旅行中宇航员自身经历的时间膨胀效应，以及这种效应如何加剧了地球与远航船员之间的“时间鸿沟”，对返回地球或与母星通信产生深远影响。 本书的写作风格旨在平衡严谨的物理学阐述与引人入胜的探索精神，适合天文爱好者、工程专业学生以及对人类未来命运抱有宏大设想的研究人员阅读。它是一份对宇宙极限的探索宣言，而非对地面科学的简单复述。

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