【假一罚四】科幻中的物理学李淼
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作者李淼
出版社商务印书馆
ISBN9787100167376
出版时间2019-09
装帧平装
开本16开
定价48元
货号30770736
上书时间2024-10-01
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作者简介
李淼，具有国际影响力的理论物理学家、科普作家，现任中山大学天文与空间科学研究院院长、博士生导师。著有《超弦史话》《越弱越暗越美丽》《<三体>中的物理学》《想象另一种可能》《给孩子讲时间简史》等。
目录
第1 章 能量——私享太阳？再等200 年 1
能量概述 3
能量的来源 3
能源的分类 4
能量的转换与守恒 5
能量的度量 7
质量也是能量 9
航天飞机的能量消耗 10
物质与反物质湮灭的能量 13
星际航行需要的能量 14
耗能与文明的层级 16
核能应用 16
人类文明的层级 18
第2 章 熵——时间比等待更长 25
熵的定义 27
熵减与熵增 30
彭加莱回归 34
第3 章 万有引力——真龙不是飞禽 39
万有引力与万有引力常数 41
万有引力的影响 44
人的行走速度 44
生物体的大小 45
生物的呼吸频率 46
鸟类 48
潮汐 50
第4 章 宇宙的尺度——比邻在天涯 55
星球的大小与间距 57
纳须弥于芥子 61
第5 章 时间——没有空间就没有时间 65
时间的度量 67
相对论与时间 70
光速、时间与距离 70
双生子佯谬 73
时光穿越 74
形而上的时间 76
量子时序保护原理 76
时间的起点与终点 77
第6 章 引力波——天籁悦耳赖有弦 81
相对论与引力波 83
引力波天线 88
第7 章 人工智能——没有量子就没有智慧 95
人工智能的科学基础 97
人工智能的未来 103
第8 章 量子力学——你是全宇宙不可复制的唯一 113
什么是量子 115
量子在生活中的体现 120
量子的作用 127
第9 章 计算机与航天——飞天是场压力山大的旅行 133
计算机的发展 135
航天的发展 141
第10 章 太空移民——建一座通天塔可好 149
拉格朗日点 151
太空站的大小 156
太空旅行 160
第11 章 宜居行星——新家有风险，流浪须谨慎 167
八大行星 169
探索系外行星 175
第12 章 人类的未来——去火星植树造林 181
可利用的能源 183
未来的生活 189
内容摘要
著名物理学家、科普作家李淼教授新作，融科普与通识教育于一体。撷取十二个最具科幻色彩的主题，涉及经典与现代物理学主要领域。作者从物理学的角度切入，解构著名科幻作品的科学设置，回应当下热门社会话题，游刃于科学、幻想、社会之间，引殿堂学问释普罗迷思，回归“格物致知”之学术本义。全书叙事娓娓，推理严密，兼具知识性与趣味性、思想性与话题性，益智醒脑，对拓展知识视野，大有裨益。
精彩内容
能量概述能量的来源我们知道，万物生长靠太阳。地球上绝大部分能量，归根结底都来自于太阳。太阳每时每刻都在发光，这些光从太阳表面放射开去，部分投入地球。太阳距离地球虽有1.5亿千米之遥，可它辐射到地球的能量依然巨大。
当然，地球上还有一小部分能量是来自于地球自身。
太阳上发生的事情，地核的局部区域也在发生，那就是核反应。地核内部大约有几千米的区域，会产生一些能量，但这些能量只供地球内部活动使用，如地震、板块运动等。
地面以上，不管是大气环流、海洋环流，还是北风呼
啸、大江东去，这些自然运动需要的能量，以及我们人类需要的能量（比如食物中的能量），归根结底还是来自于太阳。人类的食物来自于动物和植物。动物虽然也吃动物，但最终吃的还是植物；而植物的能量则是直接得自太阳——通过光合作用。所以，人类所有的活动，都要靠太阳供能。没有太阳，我们真的“玩不转”。
能源的分类能源我们知道有很多种：太阳能、风能、化学能、核能、机械能……太阳能刚才提到了，它是地球的能量之祖。
温度不均导致空气流动，从而产生了风。刮风的范围大了，遍及全球，又表现出一定的规律，就是所谓的大气环流。风能现在已经可以利用一部分，中国西部就建有一
些利用风力发电的电厂。海水也流动，海洋也有环流，但是其中蕴藏的能量我们还没想好怎么用。
烧煤气灶，用的是化学能——煤气跟氧气剧烈反应，释放出化学能。化学能用途很广，通常用的都是化学能。
核电站用的是核能，由核裂变产生。所谓核裂变，就是大的、不稳定的原子核，裂变成较小的原子核，同时释放出一些能量。
广东省的大亚湾，以及未来的江门，都有核电站。这两座核电站一年到底能制造出多少核能来，我们后面再谈。
汽车、火车、过山车，公鸡、母鸡、战斗机，它们都能运动，运动起来就有动能，也就是机械能。
电能就不多说了，因为它脱胎于上面这些能源。发电，就是把其他能源转化成电能。
前面说了，大部分情况下，人类使用的都是化学能。
当然，我们还会使用一点风能，一点点核能和太阳能。然而，在全世界范围内，用得最多的还是化学能，其他能源占比很低。
在中国，广东的情况比较特殊。那里使用的能源，约10％为核能，来自大亚湾核电站。大亚湾核电站发的电，有一部分供给了香港，如果不往香港输电的话，本地的核电消耗还会再多些。等到江门核电站建成，广东使用的核能就会更多了。
一些民众对核能了解不够，谈核色变。其实全无必要
，新一代的核发电站是相当安全的。况且，我国大部分核电站都分布于沿海一带，那里地震少发、地质稳定，核泄漏的风险可控。沿海建核电站，还有一个好处：一旦发生
事故，可以就地大量取水，引海水倒灌，扑灭事故。
能量的转换与守恒很早以前人们就发现，所有的能量都是可以互相转换的。能量守恒，最早见于经典力学：机械能是守恒的。
图卜1中有一排小钢球，我们假定每个球都有完美的弹性。我们将把头一枚钢球稍微拉高。由于高度上升，这枚钢球的势能随之增加——在地球的重力场中，钢球拉得越高，它的势能就越大。然后放手，让钢球自由下落，势能就转化成了动能。动能经过传递，使另一端的钢球弹起。
它弹起的速度，跟第一枚钢球落回原处的速度，大小是一
样的。
为什么会产生这样的现象呢？因为动能守恒和动量守恒。
由这两个原理出发，我们很容易就可以推导出一个结论：将一枚钢球提起来再放开，是不可能引起两个或更多钢球弹起来的。
这就是经典力学里面的机械能守恒定律。在两三百年前牛顿的时代，人们就发现了这个规律。而时至今日，我们上力学课，前几节要学的，依然是势能与动能之间的相互转化。
在一百多年接近两百年前，有两个人发现，势能、动能、化学能以及其他各种能量（包括人身体里面的能量），实际上都是可以相互转化的。
这两个人中，有一个来自德国，叫迈尔，是一名医生
兼物理学家。通过研究人体的能量消耗过程，他发现能量是可以互相转化的，同时也是守恒的。
当下的时代，物质极大丰富，什么都吃得到。美味的诱惑在前，发胖的烦恼在后。如何理解这个发胖呢？健康专家告诉你，男生一天不要摄入超过2000大卡热量，而女生最好不要超过1800大卡。一旦过量，多余的热量就会转化成脂肪。
1千克脂肪对应多少热量？计算结果是，大约8000大卡。这就意味着，如果你每天多摄入1000大卡的热量，一个礼拜后你身上就会多出大约1千克的脂肪来。它来得那么自然，以至于你都没有丝毫察觉。就算你有所察觉，下了决心要将它甩掉，又会发现困难重重。为什么呢？因为你忍受不了挨饿。可不挨饿的话，脂肪就会留在那里。
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