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出版者:Benjamin-Cummings Publishing Company

作者:Setsuo Ichimaru

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1985-10

价格:USD 49.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780805387544

丛书系列:

图书标签:

• statistical
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《等离子体物理学》：探索宇宙的第四态 《等离子体物理学》是一部旨在深入剖析宇宙中最为普遍存在的物质形态——等离子体的全面性著作。本书将引领读者穿越宏观的宇宙尺度，从恒星内部炽热的核心到广袤星际空间的稀薄介质，再到地球上可见的极光现象，揭示等离子体在自然界中的无处不在与至关重要。 内容概述 本书结构清晰，逻辑严谨，从基础概念出发，逐步深入到复杂的理论模型与前沿研究。 第一部分：等离子体的基本概念与性质 等离子体的定义与形成： 本部分将详细阐述等离子体的基本定义，即由自由电子和离子组成的、宏观上电中性的导电气体。我们将探讨等离子体形成的物理机制，包括热电离、非热电离以及在不同环境下的演化过程。从气体受热到原子/分子电离，直至达到准中性的状态，我们将一一解析。 等离子体的基本参数： 详细介绍描述等离子体特性的关键参数，例如德拜长度（Debye length），它标志着等离子体屏蔽电荷的能力，以及德拜数（Debye number），它用于判断一个体系是否能被视为等离子体。此外，还将探讨等离子体频率（plasma frequency）及其重要性，它反映了自由电子在电场作用下的振荡特性。 等离子体的动力学理论： 深入介绍描述等离子体微观粒子行为的动力学理论，重点讲解玻尔兹曼方程（Boltzmann equation）及其在等离子体研究中的应用，包括其与Vlasov方程（Vlasov equation）的联系。理解粒子分布函数（distribution function）在相空间（phase space）中的演化，是掌握等离子体行为的关键。 平均场理论与Vlasov方程： 本章将重点阐述平均场理论（mean field theory）如何简化对大量粒子相互作用的描述，以及Vlasov方程如何描述不碰撞等离子体（collisionless plasma）的宏观动力学。我们将探讨其在描述静电波（electrostatic waves）和电磁波（electromagnetic waves）传播中的作用。 碰撞对等离子体的影响： 尽管许多等离子体现象可以用不碰撞理论解释，但碰撞的影响同样不可忽视。本部分将分析不同类型的碰撞（如库仑碰撞、电荷交换碰撞）对等离子体传导性、扩散性以及能量平衡的影响，并介绍相应的碰撞模型。 第二部分：等离子体波与不稳定性 等离子体中的集体行为： 等离子体最显著的特征之一是其集体行为，即大量粒子的协同运动。本部分将重点介绍等离子体中的各种波，包括朗缪尔波（Langmuir waves）、离子声波（ion acoustic waves）、阿尔芬波（Alfvén waves）等，并分析它们的传播特性和物理机制。 麦克斯韦方程组与等离子体： 详细阐述麦克斯韦方程组（Maxwell's equations）在描述电磁场与等离子体相互作用中的核心作用。我们将分析电磁波在等离子体中的传播、反射与吸收，以及等离子体如何影响电磁波的极化和传播速度。 等离子体不稳定性： 等离子体并非总是处于稳定状态，各种不稳定性是其动态演化的重要驱动力。本部分将系统介绍常见的等离子体不稳定性，如离子声波不稳定性、漂移波不稳定性、阿尔芬波不稳定性等，并分析其发生条件、增长率及其对等离子体加热、输运等过程的影响。 非线性等离子体动力学： 在许多情况下，等离子体的行为不能简单地用线性理论来描述。本章将初步探讨非线性效应，如波-波相互作用（wave-wave interaction）、波粒相互作用（wave-particle interaction）以及孤子（solitons）和激波（shocks）等非线性结构的形成和演化。 第三部分：受控热核聚变中的等离子体物理 聚变等离子体的特性： 聚焦于受控热核聚变（controlled thermonuclear fusion）研究中的等离子体，重点介绍氘氚（D-T）等离子体的特性，包括其极高的温度、密度以及严格的约束要求。 磁约束聚变： 详细介绍磁约束（magnetic confinement）技术，特别是托卡马克（Tokamak）和仿星器（Stellarator）等装置的基本原理，以及磁场如何被用来约束高温等离子体。我们将深入探讨磁力线（magnetic field lines）的拓扑结构、磁笼（magnetic cage）效应以及磁场重联（magnetic reconnection）等关键概念。 惯性约束聚变： 介绍惯性约束（inertial confinement）技术，即通过激光或粒子束快速加热燃料靶丸，使其在短时间内达到聚变条件。本章将分析激光与等离子体相互作用、靶丸的内爆过程以及由此产生的等离子体动力学。 等离子体加热与诊断： 讨论用于将等离子体加热到聚变温度的技术，如欧姆加热（Ohmic heating）、中性束注入（neutral beam injection）、射频加热（radio frequency heating）等。同时，还将介绍用于测量等离子体密度、温度、磁场和粒子分布等关键参数的各种诊断技术。 第四部分：天体等离子体物理 恒星内部与太阳活动： 探讨等离子体在恒星生命周期中的作用，从核聚变过程到恒星大气层的结构。重点分析太阳等离子体的特性，包括其磁场活动、日冕物质抛射（coronal mass ejection）、太阳耀斑（solar flares）等现象的等离子体物理机制。 星际介质与星系： 描述星际介质（interstellar medium）和星系际介质（intergalactic medium）中的等离子体状态，以及它们在恒星形成、星系演化中的作用。 空间等离子体环境： 介绍地球周围的范艾伦辐射带（Van Allen radiation belts）、磁层（magnetosphere）以及行星际空间（interplanetary space）中的等离子体现象。我们将探讨太阳风（solar wind）与地球磁场的相互作用、极光（aurora）的形成机制，以及空间天气（space weather）对地球和航天器的影响。 宇宙射线的起源与传播： 探讨高能等离子体过程在宇宙射线（cosmic rays）的加速和传播中的作用。 第五部分：工程应用与前沿研究 等离子体技术在工业中的应用： 介绍等离子体在材料加工（如等离子体刻蚀、等离子体沉积）、表面处理、环境保护（如等离子体废气处理）以及照明等领域中的广泛应用。 高功率激光与等离子体： 探讨高功率激光与等离子体相互作用所产生的先进技术，包括激光驱动的聚变、粒子加速以及新材料的制备。 前沿等离子体研究方向： 展望等离子体物理学领域的未来发展趋势，包括新型聚变装置的探索、等离子体天体物理学的深入研究、以及等离子体在医学、生物等领域的潜在应用。 《等离子体物理学》不仅是学习等离子体物理学原理的理想教材，更是对宇宙深层奥秘探索的指南。无论您是物理学专业的学生，还是对宇宙运行规律充满好奇的研究者，本书都将为您提供一个全面、深入且引人入胜的学习体验，揭示这个由自由电荷构成的、充满活力和动态变化的物质形态所蕴含的无限可能。

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坦白说，我购买这本书纯属偶然，当时我正处于一个职业转型的十字路口，希望能够拓宽自己的知识面，探索一些与我现有行业（并非物理学相关）可能产生交叉的领域。我对于科学领域的宏大理论和复杂公式通常会感到有些畏惧，但又对能够改变世界、影响未来的技术充满向往。等离子体物理这个概念，在我脑海中一直与“核聚变”、“清洁能源”、“太空探索”这些充满未来感的词汇联系在一起。因此，我抱着一种“试试看”的心态，希望这本书能够以一种非常大众化、易于理解的方式，向我这样完全没有基础的读者介绍这个领域。我祈祷书中不要充斥着我完全看不懂的数学推导，而是能够用通俗的语言，结合生动形象的比喻，甚至是一些科幻电影中的场景（当然，要说明科学与幻想的区别）来解释等离子体是如何形成的，它有哪些奇特之处，以及它在现实世界中，甚至在未来的生活中，可能扮演的角色。我尤其关心书中是否会提及等离子体在工业生产中的应用，比如等离子切割、等离子刻蚀、等离子表面处理等等，这些听起来非常“黑科技”的技术，是如何利用等离子体来实现的？如果书中能够穿插一些有趣的科学史故事，比如早期科学家们是如何发现和研究等离子体的，那会更有吸引力。我希望这本书能够让我感受到科学的魅力，激发我对未知世界的好奇心，并且在不经意间，就掌握了一些关于等离子体物理学的基本概念和重要知识，让我觉得这段阅读经历是充实而愉快的。

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当我翻开这本书的第一页，一种沉浸式的学习体验便扑面而来。我并非一个初学者，对物理学领域有着一定的基础，尤其对电磁学和量子力学有所涉猎。因此，我阅读这本书的出发点，更多的是想在现有的知识框架上，对等离子体物理这个相对新兴且复杂的领域进行一次系统的、高屋建瓴的梳理和深化。我期待这本书能够提供比我以往接触过的任何资料更全面、更深入的论述。我非常看重作者在理论体系构建上的严谨性，以及他/她如何将看似孤立的现象巧妙地联系起来，形成一个完整的知识网络。例如，我希望能看到书中对等离子体基本性质的讨论，如其电导率、磁化率、德拜长度等，这些关键参数如何决定了等离子体的行为。同时，我也对等离子体在不同尺度下的表现充满兴趣，从实验室中的小型装置，到天体物理中的巨型结构，它们之间是否存在共通的物理规律？我尤其希望书中能包含一些前沿的研究进展，例如惯性约束聚变和磁约束聚变的研究现状，以及等离子体在空间天气、激光等离子体相互作用等方面的最新发现。如果书中能够包含一些经典的实验案例和理论模型，并对其进行深入的分析和评述，那将大大提升我阅读的价值感。我希望这本书的语言风格能够兼具学术的严谨性和思想的深度，能够引导我进行批判性思考，而不是简单地接受信息。我希望它能够激发我进一步探索和研究的兴趣，为我将来的学术研究或工作提供坚实的基础和灵感。

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我是一名高中生，正在参加一个科学竞赛，主题是“未来能源”。在查找资料的过程中，“等离子体”这个词频繁出现，尤其是在关于核聚变能源的介绍中。因此，我迫切需要一本能够帮助我理解等离子体物理学基本原理的书籍，以便更好地完成我的竞赛项目。我最大的顾虑是，市面上很多关于物理学的书籍都过于专业，对我这样的学生来说可能难以消化。我希望这本书能够像一位耐心而渊博的老师，从最基础的概念讲起，比如什么是粒子，什么是电荷，什么是磁场，然后逐步引入等离子体的概念。我期待书中能够有大量的图示和动画（当然，书中是静态的，但好的图示也能达到类似效果），来清晰地展示等离子体的形成过程、粒子之间的相互作用以及磁场对等离子体的束缚作用。我希望它能解释清楚，为什么等离子体被称为“物质的第四态”，它与固体、液体、气体的区别在哪里。关于核聚变，我希望书中能够详细解释等离子体在其中扮演的关键角色，比如如何将原子核加热到极高的温度，形成等离子体，以及如何通过磁场或惯性来约束这些高速运动的粒子，使它们发生聚变反应。如果书中能介绍一些当前世界范围内在核聚变研究方面取得的进展，或者一些具有代表性的研究设备，那就更好了。我希望通过阅读这本书，我能够清晰地理解等离子体物理学在未来能源发展中的重要性，并且能够用自己的语言，向评委们清晰地阐述相关的科学原理。

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我在某知名科技公司的研发部门工作，主要负责新材料的开发。近期，我们在探索一种新型复合材料的制备工艺，而等离子体处理被认为是提高材料性能的有效手段之一。因此，我需要一本能够深入介绍等离子体在材料科学领域应用的专业书籍。我期待书中能够详细阐述不同类型的等离子体源，例如射频等离子体、微波等离子体、直流辉光放电等，以及它们在材料表面改性、薄膜沉积、刻蚀等工艺中的具体应用。我特别关注书中对等离子体与材料相互作用机制的深入分析，包括等离子体中的活性粒子（如自由基、离子）是如何与材料表面发生化学反应或物理作用的，以及这些作用如何影响材料的性能。我希望书中能够提供一些关于等离子体工艺参数优化（如气体种类、功率、压力、处理时间等）的指导，以及如何通过原位诊断技术来监测和控制等离子体反应过程。如果书中能够包含一些关于等离子体在纳米材料制备、生物医学材料表面处理等前沿领域的应用案例，那将对我非常有启发。我希望这本书能够为我提供坚实的理论基础和实践指导，帮助我更有效地开展新材料的研发工作。

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我是一名初学者，对等离子体物理学一无所知，但因为我对科幻小说和电影中描绘的各种能量武器、空间曲速引擎等概念产生了兴趣，而这些概念似乎都与“等离子体”有所关联。我希望找到一本能够满足我的好奇心，同时又能让我获得一些科学知识的书籍。我期待这本书能够从最直观的角度，解释什么是等离子体，它看起来是什么样子的，它有什么特殊的性质。我希望书中能够有各种各样的例子，比如闪电、霓虹灯、等离子电视屏幕，甚至是一些科幻作品中的设想（并说明其科学上的可行性或局限性），来帮助我理解等离子体是如何存在的。我尤其关心等离子体是否真的能够被用作能量武器，或者推动飞船进行超光速旅行，以及这些设想在多大程度上是基于科学原理的。我希望书中能够用非常简单易懂的语言，解释等离子体是如何被控制和操纵的，比如通过电磁场。如果书中能够包含一些关于等离子体在未来科技发展中的潜在应用，比如用于太空探索、先进材料制造，甚至医疗领域，那就更有趣了。我希望这本书能够像一本奇妙的科普读物，让我既能满足我对科幻世界的好奇，又能学到一些扎实的科学知识，让我觉得这段阅读经历是充满乐趣和收获的。

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我是一名对宇宙学和天体物理学怀有浓厚兴趣的业余爱好者。我一直着迷于星系的形成、黑洞的性质、以及宇宙射线等神秘现象，而我深知，这些现象的背后往往都与等离子体物理学有着千丝万缕的联系。我渴望找到一本能够将等离子体物理学的理论知识与宏大的天体物理现象有机结合起来的书籍。我希望书中能够解释，为什么等离子体在宇宙中如此普遍，占有如此巨大的比例。例如，恒星内部的核反应是如何产生等离子体，太阳风是如何将等离子体吹向太空，以及星际介质和星系际介质是如何由等离子体构成的。我非常期待书中能够深入探讨等离子体在天体物理过程中的作用，例如，磁场在星系形成和演化中的作用，等离子体是如何驱动喷流的，以及黑洞周围吸积盘中的等离子体行为。如果书中能够包含一些关于射电望远镜、X射线望远镜等观测设备如何探测和研究天体等离子体的信息，那就更好了。我希望这本书的叙述能够生动形象，充满画面感，能够让我仿佛置身于浩瀚的宇宙之中，亲眼见证等离子体在其中扮演的种种角色。我希望它能够激发我对宇宙更深层次的思考，让我对宇宙的运行规律有更深刻的理解。

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这本书的封面设计就吸引了我，那种深邃的蓝色背景，加上中心闪耀着能量的粒子状图形，立刻勾勒出我对“等离子体物理”这个领域的初步印象：神秘、强大且充满未知。我一直对宇宙中的一些宏大现象，比如恒星的诞生与死亡、黑洞的形成、星云的绚烂色彩，以及地球上壮丽的极光，感到深深的好奇。这些现象背后，总离不开一种被称为“等离子体”的物质形态。我并非物理学专业的科班出身，但对科学的热情驱使我想要更深入地了解这个充斥着带电粒子的“第四态物质”。我期待这本书能以一种循序渐进、深入浅出的方式，为我这个门外汉打开一扇通往等离子体物理世界的大门。我希望它不仅仅是枯燥的公式和理论堆砌，更能通过生动的比喻、真实的案例，甚至是相关的历史故事，来描绘等离子体物理学的魅力。我尤其关心书中是否能解答一些我长久以来的疑问：比如，我们日常生活中是否也存在等离子体？如果没有，它与我们常说的“气体”到底有什么本质区别？等离子体在核聚变能源研究中扮演着怎样的角色？它又如何影响着我们赖以生存的地球环境？我希望这本书的叙述能够逻辑清晰，层层递进，避免使用过于晦涩难懂的专业术语，或者即使使用了，也能配以详尽的解释和图示。我渴望在阅读过程中，能够感受到作者对这个领域的深厚功底和独到见解，能够被他/她引导着去探索那些看不见摸不着的电磁力和粒子运动的奥秘。这本书，对我而言，更像是一场智力探险，一段关于宇宙最基本组成部分的认知之旅。

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我是一名工程硕士研究生，即将进入磁约束聚变领域进行毕业设计。在此之前，我对等离子体物理学只有零散的了解，比如一些基础概念和关键术语。我急需一本系统性地介绍等离子体物理学，特别是与聚变相关的理论知识的书籍。我希望这本书能够以一种清晰、有条理的方式，构建起等离子体物理学的知识体系。从等离子体的定义、形成条件开始，逐步深入到等离子体的输运、不稳定性、动力学行为等方面。我特别关注书中对磁场与等离子体相互作用的详细阐述，包括磁场如何约束等离子体，以及等离子体如何影响磁场。我希望书中能够详细解释托卡马克装置和仿星器等主流聚变装置的工作原理，以及等离子体在这些装置中面临的挑战和相应的解决方案。例如，我希望能够了解到等离子体为什么会发生不稳定性，以及有哪些抑制不稳定的方法。此外，如果书中能够包含一些关于等离子体诊断技术、等离子体加热技术，以及等离子体与材料相互作用等方面的讨论，那将对我非常有价值。我期待这本书的语言风格能够专业而不失可读性，能够帮助我快速掌握核心概念，为我的毕业设计打下坚实的基础。我希望它能让我对磁约束聚变研究的科学原理有一个更深刻的理解，并能够自信地应对毕业设计中的挑战。

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作为一名物理学的研究助理，我经常需要查阅大量的文献来支持我所在的实验室项目。我的研究方向涉及一些非常规的计算物理模型，其中，对复杂多体系统的模拟和分析是我的日常工作。我购买这本书，是希望能够找到关于等离子体物理学计算方法和数值模拟方面的理论基础和技术细节。我非常关注书中是否会深入探讨各种数值算法，例如粒子网格法（PIC）、流体模拟方法、蒙特洛卡尔方法等，在等离子体模拟中的应用。我希望能够了解这些方法的数学原理、优缺点，以及在不同场景下的适用性。此外，我对等离子体湍流、磁流体动力学（MHD）的数值模拟和理论模型尤为感兴趣。我希望书中能够提供一些关于如何处理等离子体中的非线性效应、守恒律以及边界条件的指导。如果书中能够包含一些关于高性能计算在等离子体物理学研究中的应用案例，或者关于如何优化模拟代码的建议，那将对我非常有帮助。我非常重视书中理论的严谨性和方法的实用性，希望它能够为我的计算研究提供坚实的理论支撑和切实可行的技术指导。我期待这本书能够让我对等离子体物理学的计算方法有一个更全面、更深入的认识，从而提升我解决实际计算问题的能力。

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我是一位对基础物理学理论充满探索精神的自学者。我一直在努力构建自己对各个物理学分支的理解，而等离子体物理学是我认为一个非常重要但又相对独立的分支。我购买这本书，是希望能够获得一个关于等离子体物理学核心概念和基本理论的清晰、系统的阐述。我期待书中能够从最基本的物理原理出发，解释等离子体的形成、演化和行为。我尤其关注书中关于多体相互作用、统计物理学在等离子体研究中的应用。例如，我希望能够理解，为什么等离子体能够表现出集体效应，以及如何用统计力学的方法来描述它的行为。我非常希望书中能够包含一些关于等离子体动力学理论的详细介绍，比如玻尔兹曼方程、Vlasov方程、以及它们在描述等离子体粒子运动和演化中的作用。如果书中能够对等离子体中的波现象进行深入的讨论，比如朗缪尔波、阿尔芬波等，并解释它们是如何传播和相互作用的，那将对我非常有帮助。我希望这本书的语言风格能够严谨、深刻，能够激发我的思考，并为我深入研究等离子体物理学的各个子领域打下坚实的基础。我期待它能够成为我物理学知识体系中一个重要的组成部分。

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