原点科幻文库 巫师、外星人和星舰 科幻与奇幻中的物理数学PDF电子书下载

第1章 游戏开始 1

1.1创作本书的目的 1

1.2我的若干假设前提 3

1.3全书结构 4

1.4你需要掌握的数学和物理学基础知识 5

1.5能量与功率 6

第一部分 波特物理学 11

第2章 哈利·波特与守恒律 11

2.1奇幻小说的分类 11

2.2变形魔法与质量守恒 12

2.3幻影移形和动量守恒 14

2.4修复咒和热力学第二定律 18

第3章 霍格沃茨为何这么黑 23

3.1魔法与科技 23

3.2照明问题 24

第4章 魔兽及其证伪 31

4.1神龙现身 31

4.2如何构造一个巨人 32

4.3克莱伯定律之一：美人鱼 37

4.4克莱伯定律之二：猫头鹰、龙、鹰头飞马和其他飞天神兽 40

第二部分 星际旅行 49

第5章 技术革新：汽车为何跟不上计算机 49

5.1未来世界的交通 49

5.2星际旅行的真相 51

5.3计算过程的能量需求 52

5.4普通汽车与飞行车的能耗分析 53

5.5低空轨道飞行 56

第6章 太空度假 59

6.1科幻小说中的未来：太空假期便捷又便宜 59

6.2轨道飞行器 62

6.3任何太空行程的第一步：太空行的能量代价 62

6.4太空旅程的资金来源 69

第7章 太空殖民地 72

7.1太空居民 72

7.2奥尼尔式殖民地 73

7.3重力问题 74

7.4太空站中的人工“重力” 77

7.5拉格朗日点 86

7.6地外生态和能源问题 88

7.7项目估价 92

第8章 太空电梯 95

8.1乘梯上太空 95

8.2地球同步轨道的物理学原理 96

8.3何谓太空电梯，它有什么用？ 98

8.4建筑如何挺立，因何倒塌？ 99

8.5拉力与耐力：碳纳米管 101

8.6能量、“轿厢”、激光和推进系统 102

8.7成功可能性有多大 103

8.8太空电梯的精准数据 105

第9章 载人星际航行 107

9.1这不是坐飞机，更不同于航海 107

9.2开普勒三大定律 108

9.3霍曼转移轨道 110

9.4 Δυ及其他 112

9.5返程问题 113

9.6引力弹弓效应和混沌轨道 114

9.7成本问题 117

第10章 高级推进系统 120

10.1加速行进 120

10.2为什么化学推进系统无法胜任 120

10.3史上最著名的物理学公式 122

10.4高级推进系统设想 123

10.5“炸弹飞船”：“猎户座”推进器 126

10.6星际旅行前景展望 128

第11章 空想中的推进系统 129

11.1更具空想色彩的推进系统 129

11.2物质-反物质推进系统的质量比 138

11.3辐射问题 141

第12章 星际旅行与相对论 144

12.1时间足够你做任何事 144

12.2爱因斯坦有没有搞错？ 146

12.3若干疑难之处 149

12.4相对论背景下的匀加速运动 150

第13章 超光速旅行和时间旅行 154

13.1现实主义的答案 154

13.2非现实主义的回答 154

13.3为什么超光速就意味着时间旅行 156

13.4广义相对论 158

13.5引力时间延缓与黑洞 160

13.6虫洞和“奇异”物质 162

13.7祖父悖论和其他奇闻 168

第三部分 外星人与外星世界 177

第14章 寻找宜居行星 177

14.1阿德勒准则 178

14.2恒星的类型 180

14.3行星与其恒星之间的距离 184

14.4温室效应 186

14.5轨道偏心率 189

14.6行星大小与大气层保有能力 190

14.7安娜·卡列尼娜法则和宜居星球 193

14.8未解之谜 194

第15章 寻找史波克的科学方法 197

15.1系外行星和外星植物 197

15.2多普勒方法 200

15.3凌日现象与开普勒计划 202

15.4生命的特殊印记 203

15.5外星光合作用 204

第16章 与外星人对话的数学原理 207

16.1对外星生命的三种观点 207

16.2与外星人接触的动力 210

16.3德雷克方程模型与外星接触的数学评估 217

第四部分 古戈年 225

第17章 人类的短期生存前景 225

17.1我们的世界将这样落幕 225

17.2短期风险，人为制造的灾难 225

第18章 建造一颗星球 239

18.1地球化改造 239

18.2火星的基本特征 241

18.3温度与火星大气 242

18.4大气中的氧 244

18.5经济收益 246

第19章 戴森球和环形世界 248

19.1戴森球 248

19.2戴森网 250

19.3尼文的环形世界 254

19.4环形世界、全球卫星定位和爱伦菲斯特悖论 260

19.5环形世界不稳定！ 261

19.6让空想成为现实——以及有没有必要？ 265

第20章 高级文明和卡尔达谢夫等级 267

20.1卡尔达谢夫等级 267

20.2我们现在的0.7型文明 268

20.3第Ⅰ类文明 269

20.4继续升级 271

20.5第Ⅱ类文明 272

20.6第Ⅲ类文明 273

第21章 古戈年 275

21.1明天的明天 275

21.2“短期”展望：5亿年以内的时光 275

21.3“中期”前景：1013年以内 276

21.4“长期”前景：直到时间尽头（古戈年） 278

21.5以黑洞为动力的文明 281

21.6质子会衰变——确定吗？ 282

21.7古戈年——直到所有黑洞都蒸发 283

21.8我们最后的致意 285

致谢 286

附录 牛顿三大运动定律 288

A.1牛顿运动定律 289

A.2常见的作用力 290

参考文献 292

译后记 让科幻回归科学 305