材料科学导论

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出版者:中国电力出版社
作者:
出品人:
页数:245
译者:
出版时间:2001
价格:18.00
装帧:
isbn号码:9787508301464
丛书系列:
图书标签:
  • 材料科学
  • 华中科技大学
  • 材料科学
  • 材料工程
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具体描述

探索宇宙的结构:一本关于宇宙学与天体物理学的深度导论 作者:[此处可填写真实作者名或留空] 出版社:[此处可填写真实出版社名或留空] --- 引言:仰望星空,叩问本源 自古以来,人类便对头顶那片浩瀚的夜空充满了无尽的好奇与敬畏。我们是谁?我们从哪里来?宇宙的边界在哪里?这些终极问题,构成了人类文明探索历程中最为宏伟的篇章。本书《探索宇宙的结构》正是一部旨在带领读者深入理解当代宇宙学与天体物理学前沿知识的权威性著作。它不专注于地球上常见材料的微观结构与性能,而是将视野投向了超越我们日常经验尺度的宏大尺度,从亚原子尺度的基本粒子,到横跨数十亿光年的星系团,全面而系统地剖析宇宙的构成、演化及其支配规律。 本书的结构设计旨在构建一个逻辑严密、层层递进的知识体系。我们从最基础的天文观测工具与方法论入手,逐步过渡到恒星的生命周期、星系的形成与演化,最终聚焦于描述整个宇宙起源与命运的现代宇宙学模型。全书力求在保持科学严谨性的同时,以清晰流畅的叙述方式,使非专业背景的读者也能领略到宇宙深处的奥秘与壮丽。 第一部分:观测宇宙的基石——从望远镜到基础物理 本部分是理解现代宇宙学的基石。我们首先探讨了人类如何从肉眼观测发展到利用电磁波谱的各个波段(从射电波到伽马射线)来捕捉来自深空的信息。详细介绍了现代大型地面望远镜和空间望远镜(如哈勃、詹姆斯·韦伯等)的工作原理及其在天体测量、光谱分析中的关键作用。 随后,我们深入探讨了支撑宇宙学大厦的四大基本物理学支柱: 1. 狭义相对论与时空观: 解释了光速不变原理如何彻底改变了我们对时间与空间的认知,并为理解高能天体现象(如黑洞视界附近)奠定了理论基础。 2. 广义相对论: 作为现代宇宙学的核心理论框架,本书详细阐述了引力如何被描述为时空的弯曲,并探讨了爱因斯坦场方程的基本形式及其在描述宇宙大尺度结构中的应用。 3. 量子力学: 尽管主要描述微观世界,但量子理论对于理解宇宙大爆炸初期的极端高能状态以及暗物质、暗能量的本质至关重要。 4. 粒子物理学标准模型: 我们回顾了构成物质的基本粒子及其相互作用力(强力、弱力、电磁力、引力),为后续探讨早期宇宙的物质构成打下基础。 通过这一部分的学习,读者将建立起一套全新的、基于物理学定律的宇宙观。 第二部分:恒星的诞生、燃烧与死亡——宇宙中的能量工厂 恒星是宇宙中最引人注目的结构之一,它们是宇宙中重元素的主要“炼金炉”。本部分将聚焦于恒星的天体物理学。 我们从分子云的引力坍缩开始,详细模拟了原恒星的形成过程。随后,我们深入分析了主序星阶段,重点阐述了核聚变反应——特别是质子-质子链和CNO循环——如何提供恒星的能量来源,以及流体静力平衡的原理。 本书精心绘制了赫罗图(H-R图),并利用该图解释了不同质量恒星的寿命差异。高潮部分在于探讨恒星的死亡: 低质量恒星的终结: 走向白矮星,经历行星状星云的壮丽过程。 大质量恒星的谢幕: 叙述超新星爆发(II型和Ia型)的物理机制,这些爆发如何将碳、氧、硅乃至铁等元素播撒到星际介质中,为下一代恒星和行星系统的形成提供了原材料。 极端遗迹: 深入分析中子星的奇特物态(例如,物质密度接近原子核密度)以及黑洞的形成、事件视界和奇点的概念。 第三部分:星系的结构、动力学与演化 本部分将视角从单个恒星提升到由数百万到数万亿颗恒星组成的宏大系统——星系。 首先,我们对星系进行了分类,从旋涡星系、椭圆星系到不规则星系,分析了它们各自的形态学特征和动力学特性。关键在于理解星系的旋转曲线,这直接引出了宇宙学中最重大的未解之谜之一:暗物质。 本书系统梳理了支持暗物质存在的观测证据,包括引力透镜效应、星系团的运动速度,并概述了当前搜索WIMP(弱相互作用重粒子)等候选粒子的实验尝试。 接着,我们探讨了星系的形成与演化理论: 1. 自下而上的组装: 描述了早期宇宙中小尺度的结构如何通过引力作用合并、吸积,最终形成今日可见的星系。 2. 星系团与星系群: 探讨了星系间相互作用(如潮汐力和并合)如何塑造星系的形态和恒星形成历史。 3. 活动星系核(AGN)与超大质量黑洞(SMBH): 分析了位于星系中心的超大质量黑洞如何通过吸积物质驱动类星体、射电星系等现象,并探讨了中心黑洞与其宿主星系的共同演化关系。 第四部分:现代宇宙学的宏伟图景——从大爆炸到未来 本书的最后一部分将目光投向整个宇宙的历史与结构,这是对前三部分知识的综合运用。 我们从描述标准宇宙学模型——Lambda-CDM(冷暗物质加宇宙学常数)模型开始。本书详细解释了该模型的关键支柱: 哈勃定律与宇宙膨胀: 阐述了红移现象如何被解释为空间本身的膨胀,并确立了宇宙的尺度因子随时间变化的规律。 宇宙微波背景辐射(CMB): 将CMB视为大爆炸的“余晖”,深入分析了COBE、WMAP和Planck等卫星测量的CMB的各项异性(温度涨落)。这些微小的涨落是结构形成的种子。 太初核合成(BBN): 解释了宇宙诞生后最初几分钟内轻元素(氢、氦、锂)的形成比例,其观测丰度与理论预测的完美吻合是验证大爆炸理论的铁证之一。 最后,我们将探讨宇宙学的两大“驱动力”: 1. 暗能量的发现: 基于对Ia型超新星观测得到的宇宙加速膨胀现象,引入了宇宙学常数$Lambda$或动态暗能量的概念,分析了其对宇宙未来命运的决定性影响。 2. 暴胀理论: 解释了暴胀如何解决了平坦性问题、视界问题和磁单极子问题,并将量子涨落放大为CMB的初始扰动。 结语:未竟的探索 《探索宇宙的结构》以对宇宙未来命运的哲学思考作结。我们展望了宇宙的可能结局——“大撕裂”、“大冻结”或“大坍缩”,并强调了当前物理学面临的前沿挑战:暗物质和暗能量的本质是什么?量子引力理论的突破将如何修正爱因斯坦的描述? 本书致力于为读者构建一个充满逻辑美感和科学深度的宇宙图景,激发他们对这门最古老、也最前沿的学科持续探索的渴望。它提供的不是对物质微观特性的简单描述,而是对时间、空间、物质和能量在最大尺度上相互作用的深刻洞察。

作者简介

肖建中

1962年3 月出生, 教授,博士生导师,湖北省武汉人。 1982年毕业于华中理工大学(现华中科技大学)材料科学与工程系,获学士学位;1985年于华中理工大学获硕士学位; 1994年于华中理工大学获博士学位;1994-1997年于香港中文大学博士后研究员;2002年4-5月作为访问教授在新加坡南阳理工大学。师从中国工程院院士崔昆教授。现任材料科学与工程学院副院长。

成果介绍 曾获得国家科技进步三等奖,主持、参加国家自然科学基金项目,"973"/"863"等多项国家级,以及省部级科研课题而十多项。获得4项专利。1998年被评为"湖北省跨世纪学术骨干",1999年被评为"华中理工大学113人才",已在国内外重要学术期刊上发表论文200余篇。 1.J.Z.Xiao, K.K.Leung and H.W.KuiMechanism of grain Refinement in undercooled Cu30Ni70, Appl. Phys. Lett., 67, 3111(1995).(SCI收录) 2.J.Z.Xiao, K.K.Leung and H.W.KuiGrain Refinement in Undercooled Cu30Ni70, J. Mater. Res., , 12(4),873(1997) (Communications). (SCI收录) 3.J.Z.Xiao, H.W.KuiVolumetric Manifestation of Grain Refinement in Undercooled Metal, Scripta Materialia, , 37(7), 1017(1997).(SCI收录) 4.J.Z.Xiao, H.W.Kui, Solidification of Undercooled Alloys, J. Mater. Res., 14(5), 1771(1999)(SCI收录) 5.J.Z.Xiao, H.Yang, and H.W.Kui, Grain Refinement Mechanisms in Undercooled Metals,Phase Transformations and Systems Driven Far From Equilibrium, 1997Mat. Res. Soc. Symp.Proc. 481, 15(1997) (SCI收录) 6.肖建中,材料科学导论,电力工业出版社,2001年6月。

目录信息

读后感

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用户评价

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我选择阅读《材料科学导论》,是希望能够构建起一个关于材料世界的整体认知框架。这本书在这一点上做得非常出色。它从最基础的原子尺度开始,逐步向上延伸,涵盖了从材料的晶体结构、缺陷,到各种宏观性能(如力学、热学、电学、磁学、光学),再到材料的加工与应用。我非常欣赏书中对材料的分类和特点的清晰梳理,比如金属的塑性、陶瓷的硬脆性、聚合物的弹性等,作者都给出了深入浅出的解释,并分析了其背后的微观原因。尤其让我印象深刻的是关于材料失效的章节,它通过分析各种失效模式,提醒我们在材料设计和应用过程中需要注意的关键问题,这对于实际工程应用具有重要的指导意义。书中也适当地介绍了许多新兴材料及其前沿应用,这让我能够窥见材料科学发展的未来趋势。尽管有些章节涉及的理论知识相当专业,需要反复思考和查阅相关资料才能完全消化,但作者的讲解思路清晰,逻辑严谨,并且在关键概念上反复强调,帮助我逐渐建立起对材料科学的深刻理解。这本书让我认识到,材料的进步是推动科技和社会发展的重要动力,它为我打开了一扇通往材料科学领域的大门,也让我对这个充满挑战和机遇的学科充满了敬意和向往。

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作为一名对科技发展充满好奇心的爱好者,我一直想找一本能够系统介绍材料科学的书籍,《材料科学导论》恰好满足了我的需求。这本书的内容涵盖面非常广,从材料的基本构成单元——原子、分子,到宏观的材料性能,几乎无所不包。我最感兴趣的部分是关于材料的断裂机制和失效分析。书中详细介绍了不同断裂模式(如脆性断裂、韧性断裂)的成因,以及如何通过材料设计和工艺控制来提高材料的抗断裂能力。这让我对很多工程事故的背后原因有了更深的理解,也认识到材料选择和设计的重要性。此外,书中对各种先进材料的介绍也让我大开眼界,比如形状记忆合金、纳米材料、生物医用材料等等,这些前沿材料的出现,正在深刻地改变着我们的生活。虽然有些章节涉及到一些物理化学概念,但作者的讲解方式相对易懂,并且在必要时给出了背景知识的铺垫,让即使是非专业背景的读者也能有所收获。这本书并非一本简单的百科全书,它更像是一个引路人,指引我认识到材料科学的博大精深,以及它在现代科技和社会发展中的核心地位。阅读此书,不仅满足了我对知识的渴求,更激发了我对未来材料科技发展的无限遐想。

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读完《材料科学导论》这本书,我最大的感受是它为我打开了一扇全新的窗户。一直以来,我对我们身边的一切物质是如何构成的,为何会有不同的性质,都充满了好奇。这本书就像一位博学的向导,带领我深入了解了各种材料的微观世界。从原子、分子的排列方式,到晶体结构、缺陷,再到宏观力学性能、热学性能、电学性能等等,每个部分都讲解得条理清晰,循序渐进。我尤其喜欢它在解释复杂概念时所使用的类比和图示,很多原本抽象的理论,在图文并茂的讲解下变得生动形象,易于理解。例如,书中对于位错的描述,让我能够清晰地想象出材料内部的“不完美”是如何影响其强度的,这远比枯燥的公式推导要有效得多。同时,作者并没有止步于理论的阐述,而是巧妙地将这些基础知识与实际应用相结合。我看到了材料科学如何在航空航天、电子设备、医疗器械等领域发挥着至关重要的作用,这让我深刻体会到材料科学的价值和魅力。这本书让我开始重新审视身边的各种物品,从手机外壳到建筑钢梁,每一个都蕴含着深刻的材料科学原理。虽然有些章节的深度和广度我可能还需要反复钻研,但总体来说,这本书绝对是材料科学领域的优秀入门读物,它不仅提供了扎实的理论基础,更激发了我对这个学科的浓厚兴趣,让我迫不及待地想去探索更多未知的领域。

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《材料科学导论》这本书的阅读体验非常独特,它不像我之前读过的很多技术书籍那样枯燥乏味,而是充满了探索的乐趣。作者在讲解材料的各项性能时,常常会结合实际的应用场景,让我能够直观地感受到这些性能的重要性。例如,在讲解金属的强度和硬度时,作者会对比不同钢材在建筑、汽车制造中的应用差异,让我理解为什么有些地方需要高强度钢,而有些地方则更注重韧性。书中对材料的显微组织分析也给我留下了深刻的印象,通过电子显微镜下的图像,我得以“亲眼”看到材料内部的晶界、第二相粒子等结构,并了解到这些微观结构是如何影响宏观性能的。这种“见微知著”的学习方式,极大地提升了我对材料内在机制的理解。虽然有些章节的理论推导比较复杂,但我发现作者通过大量的图表和示意图,将抽象的公式具象化,大大降低了理解门槛。这本书让我意识到,材料科学并非仅仅是关于“铁、铝、塑料”这些简单的物质,而是一个集物理、化学、工程于一体的交叉学科。它不仅教会我如何认识和理解现有的材料,更启示我如何去创造和设计未来的新型材料。总而言之,这是一本既有深度又有广度,且充满启发性的教材。

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初次翻开《材料科学导论》,我怀揣着对新知识的渴望,希望能对材料这门学科有一个初步的认识。这本书并没有让我失望,它以一种非常严谨且富有逻辑的方式,构建了一个关于材料世界的知识体系。从最基础的原子结构和化学键,到不同材料(金属、陶瓷、聚合物、复合材料)的分类、特点及其制备工艺,作者都进行了详尽的介绍。我特别欣赏书中对不同材料性能之间相互关系的阐释,例如,金属的强度与晶粒尺寸、缺陷密度等密切相关,而陶瓷的脆性又与它们的化学键和微观结构息息相关。这种深入的剖析让我得以理解,为何不同的材料在面对相同的应力或环境时,会表现出截然不同的行为。书中还涉及了材料的相变、扩散等概念,这些对于理解材料在高温或特定环境下的行为至关重要。虽然有些章节的数学推导和物理模型需要一定的基础知识才能完全掌握,但整体而言,本书的叙述风格清晰明了,专业术语的使用也恰到好处,并且提供了大量的参考文献,方便读者进一步深入研究。这本书不仅仅是知识的传递,更是一种思维方式的引导,它教会我如何从微观层面去分析和理解宏观现象,如何通过改变材料的组成和结构来优化其性能。对于任何想要系统了解材料科学的人来说,这本书都是一个不可多得的宝藏。

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