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出版者:

作者:Young, Hugh D./ Freedman, Roger A./ Sandin, Tom/ Ford, Lewis

出品人:

页数:648

译者:

出版时间:2007-3

价格:$ 164.30

装帧:

isbn号码:9780321500397

丛书系列:

图书标签:

物理学
大学物理
教科书
物理
科学
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高等教育
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具体描述

Refining the most widely adopted and enduring physics text available, "University Physics with Modern Physics," Twelfth Edition continues an unmatched history of innovation and careful execution that was established by the best selling Eleventh Edition. Assimilating the best ideas from education research, this new edition provides enhanced problem-solving instruction, pioneering visual and conceptual pedagogy, the first systematically enhanced problems, and the most pedagogically proven and widely used homework and tutorial system available. Mechanics, Waves/Acoustics, Thermodynamics, Electromagnetism, Optics, Modern Physics. For all readers interested in university physics.

深度解析前沿科技与未来趋势：一部跨学科的综合性读物书名：《前沿科技与未来图景：跨越边界的创新探索》引言：我们正站在一个历史性的技术转折点上。从量子计算的突破到生物技术的革命性进展，从深空探索的雄心壮志到人工智能重塑社会结构的深刻影响，一系列前所未有的科技浪潮正以前所未有的速度和广度席卷全球。理解这些复杂且相互关联的趋势，不再是特定领域专家的专利，而是每一位关注未来发展、希望在变革中占据先机的人士的必备素养。《前沿科技与未来图景：跨越边界的创新探索》正是这样一部旨在为读者提供全面、深刻且具有前瞻性的跨学科指南。本书摒弃了对传统物理学定律的冗长基础回顾，转而聚焦于如何运用现代科学的最新发现和工程学的尖端应用，来构建和预测未来的技术生态系统。我们假设读者已具备基本的科学素养，因此将叙事重心完全放在“创新”、“应用”和“社会影响”这三个核心维度上。 --- 第一部分：计算范式的革命与信息深度挖掘本部分深入探讨了正在颠覆传统计算模式的下一代技术，并分析了它们如何重塑数据处理、安全性和智能化水平。第一章：超越冯·诺依曼：量子计算与模拟本章详细解析了量子比特（Qubit）的物理基础及其相干性维持的工程挑战。我们不会停留在量子力学的基本公式推导，而是将重点放在实际的实现路径上，包括超导环路、离子阱以及拓扑量子计算的最新进展。内容涵盖了量子纠错码（QEC）的实用化瓶颈，以及变分量子本征求解器（VQE）在材料科学和药物发现中的实际部署案例。此外，我们还将探讨量子霸权（Quantum Supremacy）之后，如何将这些原型机转化为可大规模商业化的计算资源。第二章：人工智能的深层结构与可解释性本书对当前流行的深度学习模型进行了批判性审视。我们不重复介绍卷积神经网络（CNN）或循环神经网络（RNN）的基础结构，而是深入探讨生成对抗网络（GANs）在复杂数据合成中的最新架构（如StyleGAN的演进），以及Transformer模型在非自然语言处理任务（如蛋白质折叠预测）中的迁移学习效率。本章的核心在于“可解释性AI（XAI）”的最新进展，包括LIME、SHAP值在金融风控和医疗诊断中的准确性和伦理边界的讨论。第三章：后摩尔时代的存储与网络随着硅基芯片接近物理极限，新的信息存储和传输技术成为关键瓶颈。本章详述了阻变存储器（RRAM）和相变存储器（PCM）如何有望取代DRAM和NAND Flash，并探讨了它们在存内计算（In-Memory Computing）架构中的集成挑战。在网络方面，我们聚焦于光子计算在数据中心内部互联中的潜力，以及低延迟、高安全性的边缘计算网络架构，如何在工业物联网（IIoT）场景中实现毫秒级的决策响应。 --- 第二部分：物质、能源与生命科学的交叉前沿本部分关注物质世界的根本性操控能力，以及这些能力如何催生全新的工程系统和生物技术。第四章：先进材料工程与自适应系统本章聚焦于超材料（Metamaterials）如何通过结构设计而非化学成分来操控电磁波、声波甚至热流。我们详细分析了实现负折射率的实际制造工艺，以及在隐身技术、超分辨成像中的应用。同时，对可编程材料（如自修复聚合物和形状记忆合金）在航空航天和可穿戴设备中的最新案例进行了深入剖析，强调了材料的“智能响应性”。第五章：核聚变能源的工程化之路本书对聚变能的讨论完全聚焦于工程实践和商业化路线图。内容包括托卡马克（Tokamak）设计中等离子体稳定性的最新突破（如EAST和ITER项目中的磁约束技术），以及惯性约束聚变（ICF）从点火到能量增益的放大挑战。此外，我们还比较了磁约束与仿星器（Stellarator）在长时间运行稳定性上的优劣，并探讨了氚燃料循环和材料耐受性的关键工程难关。第六章：基因编辑的精准度与合成生物学本章避开对DNA结构的基础介绍，直接进入CRISPR-Cas系统的最新迭代——包括碱基编辑（Base Editing）和先导编辑（Prime Editing）的精确度和脱靶效应控制。合成生物学的讨论集中于“基因电路”的设计，即如何利用微生物作为“活体工厂”来生产新型燃料、生物材料或靶向药物，重点在于代谢通路的复杂优化和大规模生物反应器的控制系统。 --- 第三部分：空间探索、环境可持续性与社会重塑本部分将目光投向地球之外的拓展，以及科技进步对全球治理和人类生活方式的宏观影响。第七章：新航天时代的经济学与技术集成本书将太空探索视为一个新兴的工程与商业领域。重点分析了可重复使用火箭技术（RLV）的经济模型，以及低轨巨型星座（Mega-constellations）对全球通信基础设施的重构。在深空探索方面，我们探讨了月球资源原位利用（ISRU）的技术可行性，特别是氧气提取和建筑材料的3D打印技术，以及实现载人火星任务所需的生命保障系统（ECLSS）的闭环优化。第八章：气候工程与地球系统建模面对日益严峻的气候变化，本章探讨了具有争议性但潜力巨大的地球工程（Geoengineering）方案。内容包括平流层气溶胶注入（SAI）的风险评估与模拟，以及海洋疏浚（Ocean Alkalinity Enhancement, OAE）的碳捕获效率。同时，本书强调了高分辨率地球系统模型（ESM）在预测区域性气候反馈机制中的关键作用，以及如何整合多源遥感数据以提高模型准确性。第九章：未来工作、伦理与监管前瞻本书的结论部分聚焦于技术对社会结构的重塑。我们将分析自动化、机器人学和AI对不同技能劳动力的冲击与创造，关注“技能重塑（Reskilling）”的迫切性。在伦理层面，探讨了通用人工智能（AGI）的潜在风险框架、数据主权和算法偏见在法律和治理层面需要建立的新规范。本书旨在提供一个成熟的视角：技术是工具，其最终的价值取决于我们如何设计和驾驭它所带来的变革。 --- 目标读者：本书面向所有对未来技术发展趋势有深刻求知欲的决策者、跨学科研究人员、高阶工程学生以及关注全球创新战略的商业领袖。它要求读者愿意主动跳出单一学科的框架，拥抱复杂系统的思维模式。总结：《前沿科技与未来图景》是一次对人类创新能力极限的探索，它提供了一张详细的、基于当前最高端科研成果绘制的未来技术路线图，强调了从基础研究到实际应用的转化路径和其中蕴含的巨大挑战与机遇。