核科学概论

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出版者:哈尔滨工程大学出版社
作者:刘庆成
出品人:
页数:298
译者:
出版时间:2005-1
价格:27.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787810736275
丛书系列:
图书标签:
  • 科学
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  • 核科学
  • 核物理
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  • 核工程
  • 原子能
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具体描述

本书主要内容包括核科学基础知识,核技术在地学、工业、农业、医学和卫生等方面的应用,核分析技术,核电和核武器知识,核废料处理,辐射防护及监测技术。

本书可作为高等院校核技术与工程专业、勘查技术与工程专业、地球科学专业、环境工程专业和水文与水资源专业的教材。也可供核医学,辐射剂量学,辐射防护,环境保护,核安全等专业技术人员及管理人员参考。

《量子纠缠与时空结构:从基础物理到前沿探索》 一、 概述与定位 本书《量子纠缠与时空结构:从基础物理到前沿探索》旨在深入剖析现代物理学中最引人入胜、最具颠覆性的两个核心领域:量子力学的深层含义,特别是量子纠缠现象的本质,以及爱因斯坦广义相对论所描述的时空几何的结构。本书面向具备一定大学基础物理知识的读者,力求在严谨的数学框架与清晰的物理图像之间找到完美的平衡点。我们不满足于对既有理论的简单复述,而是着重探讨这些理论在面对极限条件(如黑洞视界、宇宙大爆炸的奇点、以及微观尺度下的非定域性)时所展现出的张力和需要进行的前沿整合。本书的叙事线索是:如何利用量子信息学的工具来理解和重构时空的底层构造。 二、 第一部分:量子纠缠的悖论与实在性 本部分聚焦于量子力学的核心概念,特别是爱因斯坦曾深感不安的“幽灵般的超距作用”——量子纠缠。 1. 量子力学的再审视: 我们从薛定谔方程和波函数的概率诠释出发,回顾了量子态的叠加原理。随后,将重点转向对“测量问题”的深入探讨。我们将详细分析哥本哈根诠释、多世界理论(Many-Worlds Interpretation, MWI)以及退相干理论(Decoherence)在解释观测现象上的优劣和哲学蕴含。这不是对标准教材的重复,而是对这些诠释背后物理实在性假设的批判性考察。 2. 贝尔不等式的实验验证与信息论基础: 本章详细剖析了贝尔不等式的数学构造,解释了它如何将定域实在论与量子力学区分开来。我们将梳理一系列关键实验(如Aspect实验、LOOP实验的最新进展),论证实验结果如何明确地排除了所有定域隐变量理论的可能性。在此基础上,本书将引入量子信息学的基本工具,如冯·诺依曼熵、纯度、互信息等,用信息论的视角重新审视纠缠的度量和传递能力。 3. 纠缠的几何化: 重点探讨高维纠缠态和多体纠缠的结构。我们引入“纠缠熵”和“纠缠见证人”的概念,并阐释了“多方纠缠”在特定拓扑结构下(如环形或星形分布)展现出的复杂性。特别关注“量子隐形传态”(Quantum Teleportation)的机制,强调其在信息传输中的非经典性,并澄清其与超光速通信的根本区别。 三、 第二部分:时空的几何与引力的场方程 本部分将视角从微观量子世界提升到宏观引力领域,重点解析广义相对论的数学结构及其物理推论。 1. 黎曼几何的数学骨架: 为理解时空弯曲,我们首先需要建立必要的微分几何基础。本章将详细介绍流形、切向量空间、张量、度规张量(Metric Tensor)和黎曼曲率张量(Riemann Curvature Tensor)。我们将使用“坐标不变量性”的概念来强调广义相对论的本质,而非局限于特定坐标系下的数学表达。 2. 爱因斯坦场方程的深层含义: 我们不仅要写出场方程 $G_{mu u} = frac{8pi G}{c^4} T_{mu u}$,更重要的是对其物理含义进行剖析。左侧描述时空的几何(曲率),右侧描述物质和能量的分布(应力-能量张量)。本章将分析场方程在线性化近似下如何退化为牛顿引力,以及在强场区域(如球对称星体)如何导出史瓦西解。 3. 奇点与视界: 对黑洞物理的探讨是理解时空极限的关键。我们将详细研究史瓦西黑洞的事件视界和奇点,引入彭罗斯-克鲁斯卡尔坐标系,用以揭示黑洞内部时空结构的全貌。此外,本书还将探讨带电和旋转黑洞(克尔黑洞)的特性,特别是其内部的奇点结构和能层(Ergosphere)。 四、 第三部分:量子引力的前沿交叉点 本书的高潮部分在于探索量子理论与引力理论的整合,这正是当前理论物理面临的最大挑战。 1. 黑洞热力学与信息悖论: 本章是两大理论交汇的焦点。我们将介绍贝肯斯坦(Bekenstein)对黑洞熵的开创性工作,以及霍金(Hawking)对黑洞蒸发的发现。重点分析霍金辐射的半经典推导过程,并深入阐释“黑洞信息悖论”的严重性——即信息如何从黑洞中丢失,这直接挑战了量子力学的幺正性原则。 2. 纠缠与时空:AdS/CFT 对偶的洞见: 这是本书最具前沿性的内容之一。我们将介绍反德西特/共形场论对应关系(AdS/CFT Correspondence),即引力理论(量子场论在某更高维时空中的描述)与边界上的量子场论之间的对偶性。本书将阐释“ER=EPR猜想”的内涵,即几何连接(虫洞或爱因斯坦-罗森桥)与量子纠缠可能在深层上是等价的。这种视角提示我们,时空结构可能并非基本实体,而是源于量子纠缠的涌现现象。 3. 量子引力学的候选理论综述: 简要而批判性地介绍当前的主要候选理论:圈量子引力(Loop Quantum Gravity, LQG)如何通过离散化时空来解决奇点问题,以及弦理论(String Theory)如何通过额外维度和振动模式来统一所有基本力。本书强调这些理论在数学上所面临的挑战,以及它们如何从根本上改变我们对“空间”和“时间”的理解。 五、 结语:从实在到涌现 全书的结论将回归到第一部分提出的哲学问题:如果时空本身是量子纠缠的宏观表现,那么我们所感知的定域实在性(Locality)究竟是基本属性还是近似幻觉?本书旨在为读者提供一个扎实的知识体系,使他们能够理解并参与到这场关于宇宙最深层构造的伟大探索之中。本书的价值不在于提供最终答案,而在于清晰地勾勒出通往这些答案的路径,并展示物理学家们正在如何运用最精妙的数学工具来编织关于宇宙的下一部史诗。

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读后感

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这本书的封面设计简约大方,让我一眼就喜欢上了。封面上泛着淡淡金属光泽的“核科学概论”几个字,透露出一种严谨而又充满探索的精神。我一直对那些宏大而又复杂的科学领域充满好奇,核科学更是其中最让我着迷的部分之一。我希望这本书能够像一个引路人,带领我穿越那些看似遥不可及的物理定律和原子结构,让我能够窥见这个微观世界的神奇之处。我期待着它能用清晰易懂的语言,解释那些让我困惑不解的专业术语,比如“核裂变”、“核聚变”究竟意味着什么,它们又是如何驱动着我们现代社会的发展。我尤其好奇,这本书会不会触及核能的实际应用,比如核电站的工作原理,以及它对我们能源结构的影响。当然,我对核科学的潜在风险和安全问题也同样关注,希望书中能有所涉及,让我对这个领域有更全面的认识。作为一个普通读者,我希望这本书能激发我对科学的进一步兴趣,让我能够更自信地去了解和讨论那些关于核科学的话题。

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我之前对核科学的了解仅限于一些科幻电影和新闻报道,总觉得它神秘而遥远。拿到这本《核科学概论》后,我首先被它厚实的质感吸引,这让我觉得里面一定蕴含着丰富的知识。我期待这本书能给我带来一次深度学习的体验,让我能够真正理解那些关于原子核的奥秘。比如,书中是否会详细介绍放射性衰变的不同类型,以及它们各自的半衰期意味着什么?我很想知道,那些我们常常听到的“同位素”究竟是什么,它们在自然界中扮演着怎样的角色,以及在科学研究和工业生产中又有哪些特殊的用途。此外,我对核技术在医疗领域的应用也颇感兴趣,例如放疗和核医学影像,它们是如何利用核辐射来诊断和治疗疾病的?我希望这本书能以一种循序渐进的方式,从最基础的概念讲起,逐步深入到更复杂的理论和技术,让我能够融会贯通,而不是感到不知所措。

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一直以来,我对宇宙的奥秘和能量的起源都充满了疑问,而核科学恰恰是解答这些疑问的关键。这本书的标题“核科学概论”让我觉得它一定能提供一个全面的视角。我希望它能带我深入了解恒星的能源来源——核聚变,是如何在极端的高温高压环境下将氢原子转化为氦原子,并释放出巨大的能量。我好奇书中是否会提及一些著名的核物理学家,例如居里夫人、卢瑟福等,以及他们为核科学发展做出的卓越贡献。我也想知道,核物理学的研究是否涉及到一些更宏观的领域,比如宇宙的演化和元素的形成。此外,我希望这本书能够以一种鼓励思考的方式,引导我理解核科学研究的复杂性和挑战性,并让我意识到,探索未知是人类永恒的追求。

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这本书的目录给我留下了深刻的印象,它清晰地展示了核科学的广阔图景,从基础理论到前沿应用,无所不包。我一直在寻找一本能够系统性地介绍核科学的书籍,而这本《核科学概论》似乎正是我的理想选择。我希望它能深入浅出地解释原子核的结构和相互作用,让我理解为什么原子核会拥有如此巨大的能量。书中是否会讨论到核力的本质,以及它是如何将质子和中子紧密地束缚在一起的?我对核反应堆的设计和运行原理也十分好奇,希望书中能有详细的图解和说明,让我能够理解不同类型的核反应堆有哪些优势和劣势,以及它们在发电过程中是如何实现能量转换的。更进一步,我希望这本书能触及核聚变研究的前沿进展,例如国际热核聚变实验堆(ITER)项目,它是否代表着人类迈向清洁能源的未来?

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我选择这本书,是因为我一直对物理学的基本原理抱有浓厚的兴趣,而核科学无疑是其中最核心、也最令人兴奋的领域之一。我希望这本书能为我揭示原子核内部隐藏的巨大力量,让我理解能量与物质之间那令人惊叹的转化关系。我特别想了解,核裂变和核聚变这两种截然不同的核反应,它们各自的触发机制和能量释放方式究竟有何不同?书中是否会用生动的例子来解释这些抽象的概念,比如爱因斯坦著名的质能方程 E=mc² 在核科学中的具体体现?我对核武器的历史和发展也略有耳闻,希望这本书能在科学的角度,客观地分析核技术的双刃剑效应,以及国际社会在核安全和防扩散方面所做的努力。我期待通过阅读这本书,能够培养一种严谨的科学思维,并对核科学在人类文明进程中的地位有一个更清晰的认知。

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