一瓣太阳：可控核聚变的寻梦之旅 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] 丹尼尔·克利里 著，石云里 译，曹磊 校

图书标签:

• 可控核聚变
• 能源未来
• 科学探索
• 技术前沿
• 物理学
• 能源革命
• 清洁能源
• 科技史
• 未来科技
• 科学普及

出版社： 上海教育出版社

ISBN：9787544467704

版次：1

商品编码：11936224

包装：平装

丛书名： “科学的力量”科普译丛

开本：32开

出版时间：2016-05-01

用纸：胶版纸

页数：265

字数：150000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：16-35岁的年轻人；喜欢科普的人士

如果想要了解什么是核聚变；如果想要了解核聚变发展历史背后的那些人、那些事；如果想要了解核聚变的未来，在本书中你都找到满意的答案。

内容简介

本书是“科学的力量”科普译丛中的一本。作者以生动的笔触、简洁的语言，展现了从20世纪40年代到本世纪初10多年中，全世界的科学家、研究结构和政府在可控核聚变方面进行的艰苦曲折的探索历程。书中解释了可控核聚变的的原理以及各种聚变装置发明的历史过程，用大量翔实的文献和档案阐述了科学、技术、工程、政治、经济、军事和外交等因素之间复杂的互动关系。在能源已经成为全人类共同面临的重大挑战时，作者指出：核聚变仍是一种比较具有吸引力的应对方式，在地球上复制一丁点太阳的能量，就可以满足人类所需的所有能量。本书可以为读者了解可控核聚变的发展历史提供一个非常好的起点。

作者简介

丹尼尔?克利里从约克大学(York University)获得理论物理学位。20多年来他一直在为全世界科学杂志进行编辑和写作，包括《物理世界》《新科学家》以及《科学》等。

石云里，中国科学技术大学科学史博士，美国哈佛大学和MIT博士后。上海交通大学科学史与科学文化研究院特聘教授，博士生导师，中国天文学会天文学史专业委员会副主任，中国科学史学会理事，教育部高等学校历史学类专业教学指导委员会委员，国际东亚科学史学会副主席，国际天文学联合会历史仪器工作组主席，国际天文学联合会天文学与世界遗产工作组成员．英国Annals of Science和德国East Asian Science，Technology and Medicine等期刊编委。教育部精品视频公开课《科学简史-科学革命篇》主讲人。在国内外期刊上发表学术论文90多篇，有多部著作出版。
　　
　　

精彩书评

★一场长达数十年的失望与希望交织的过山车之旅。——NBCnews.com

★通过对前沿科学非常清晰地解说……克利里阐明了对聚变进行大规模投资的原因，因为这是全世界迫切需要的一种可替代能源。——《书目》（Booklist）

★对有兴趣了解聚变历史的人来说，这是一本没有废话、只有干货的之作。——《科学新闻》（ScienceNews）

★“克利里记录了聚变研究的征途和其中锐意创新的物理学家们……以及一个箍缩等离子体、仿星器和托卡马克的奇特王国。”——《自然》

目录

第1章 为什么是聚变？
第2章 英国：托曼与箍缩装置
第3章 美国：斯皮策与仿星器
第4章 俄国：阿尔齐莫维奇和托卡马克
第5章 托卡马克异军突起
第6章 激光聚变
第7章 一个大装置
第8章 若非此时，更待何时？
致谢
译后记

精彩书摘

　　《一瓣太阳：可控核聚变的寻梦之旅》：
　　这样，在一个恒星的生命周期里，聚变以氢为原材料，将它锻造成周期表中的所有其他元素。而当恒星最终爆炸时，它将这些元素散播到太空中。在那里，它们与新的氢混合，并慢慢结合成新的恒星和行星。因此，这些第二代恒星和它们周围形成的伴随行星中都含有元素的混合物，这使一些行星形成了岩石表面、海洋、大气和生命。除氢之外，你身体中的每一个原子都是在某颗恒星的漫长死亡过程中经由聚变创造的。
　　为了搞清楚究竟是什么使太阳和所有其他恒星发光，从19世纪下半期到20世纪早期，科学家一直在研究。令他们困惑的是，太阳如何能够在数十亿年间不断释放出如此巨大的能量而不会出现燃料短缺。到20世纪30年代后期，他们已经弄清了上述聚变反应的大致细节，并得出了自己的答案。这个答案将一颗思想的种子植入了一些人的头脑之中。由于第二次世界大战，这颗种子的萌发滞留了一段时间。但是，战争结束之后，它很快开始发芽。这颗种子是什么？它是这样一种想法：如果聚变在数十亿年间为太阳提供能量，那么，在能够加以控制的情况下，它是否同样能为地球提供无尽的能量？古希腊神话人物普罗米修斯(Prometheus)从神那里盗取火种，并把它交给人类，导致了进步、技术和文明。科学是否能“盗取”太阳的能量，并在地球上将它重新点燃，以此为全人类造福？普罗米修斯的下场很惨——他因为自己的罪过而被链子永远锁在了一块岩石上。战后科学家们不用去担心那图谋报复的宙斯(Zeus)。事实上，他们认为驯服聚变会比较容易。恒星使它看起来似乎很容易：使足够多的氢聚集成团，施加引力，聚变就……发生了。然而在地球上可没有像恒星上那样容易实现的有利条件，其中就包括那种等效于千万个地球的重力，它能够对核心形成挤压，将氢加热和压缩至聚变温度。
　　科学家不得不寻找其他某种方式来实现对氢的加热和压缩——这究竟会有多难？尽管战争年代是灾难性的，但期间还是产生了一些技术奇迹。刚开始，一些人仍然在马背上作战，但很快战争中大量使用了快速移动的装甲坦克、远程空中轰炸机、巨型航空运输机以及潜艇。到了战争后期，还出现了能攻击几百英里外目标的火箭、喷气引擎飞机，以及最重要的——一种能摧毁整座城市的炸弹。战后，在一些科学家中弥漫着一种乐观情绪。既然他们在6年的战争时期都能取得如此多的成就，那么想象一下他们在和平时期该能做些什么。
　　其中之一就是发展核能。不过这并不是聚变，而是另外一种核反应，投掷在日本广岛和长崎的原子弹所利用的反应过程——裂变。裂变，从某种意义上来说是聚变的逆过程。在裂变中，我们所知道的一些最大的核，比如铀，分裂成两个新的核。这个起始核比裂变反应后得到的碎片稍重一些，那部分消失的质量在反应过程中转化成了能量。与聚变不同，裂变无需高温触发，大的核被高速运动的中子击中后很容易分裂。这是在：1938年的新发现，一些核分裂时会附带产生中子，从而导致一种链式反应的开启：一个核被一个中子击中，它分裂并射出两个中子；这两个中子击中两个新核又射出四个中子，以此类推。这种链式反应使原子弹——裂变炸弹成为可能：如果你集合了一堆像是铀或者钚这样的所谓可裂变物质，且超过某一临界量，链式反应就会自发开始并失去控制，在一瞬间发生爆炸。
　　在加入曼哈顿计划(第二次世界大战期间盟军的原子弹研制计划)的科学家们制造出原子弹之前，他们在世界上第一座反应堆中以一种可控的方式测试了链式反应。该反应堆是秘密建设的，就位于芝加哥大学(UniversityofChicago)体育场所在的施塔格足球场(StaggField)底下的一个壁球场内，被称为芝加哥1号堆，因为组成它的是一堆铀和石墨块。反应堆的建设由恩里科·费米(EnricoFermi)领导，他是一位著名的意大利裔美国物理学家。石墨吸收中子以减缓裂变反应。反应堆中的石墨块是经过精心设计而特别排列的，既保证有足够多的铀彼此足够接近，以维持链式反应，同时又不足以让它失控并发生爆炸。
　　反应堆周围既没有辐射屏，也没有采取措施防止可能的爆炸——费米认为无须如此，他对于自己的计算足够自信。1942年12月2日下午3点左右，费米的助手们从反应堆中心慢慢拉出一根石墨控制棒。按照计算，在反应堆中，这点石墨量的减少恰好能允许链式反应开始。费米盯着一台中子计数器，看到中子数量随着控制棒被抽出开始上涨。在一群显要人物的见证下，费米启动了第一次可控核反应，持续了近半个小时，然后重新插入控制棒中止反应。
　　战争结束之后，工程师们在第一时间内将这项技术投人商业用途。第一座用来发电的核反应堆于1951年在美国建成，第一个向电网供电的反应堆则于1954年在苏联建成，第一座真正的商用核电站于1956年在英国开始运转。在那时，许多人预期核动力发电是廉价且无限的。但是，将裂变用作能源仍存在问题。
　　第一，铀是一种有限的资源，一些预测说在21世纪结束前铀就可能变得非常稀缺。
　　第二是安全问题：因为裂变反应堆依靠链式反应，反应的运行可能会过速，而反应堆则可能会因此而过热。反应堆虽然不会像原子弹那样引起核爆炸，因为其内部的可裂变物质太过分散；但是它会导致过热并熔化核芯——就像1979年发生在三哩岛的事故，或引起火灾——就像1986年发生在切尔诺贝利的事故。
　　反应堆中包含有数吨的铀或钚燃料，并且在运行一段时间后还要产生许多放射性废燃料，其中一些对人危害极大。当事故发生时，危险的是这种放射性物质的扩散范围又远又广。在三哩岛，这些物质的扩散受到了控制；但在切尔诺贝利却没有。
　　……

前言/序言

《星际航船：深空探索的未来图景》 内容提要： 本书是一部横跨理论物理、前沿工程学、以及人类文明未来图景的宏大叙事。它不仅仅是一部关于未来航行技术的科普著作，更是一场对人类拓展生存疆域的深刻哲学思辨。作者以极具画面感的笔触，构建了一个在数百年后，人类文明如何挣脱太阳系束缚，向着广袤的银河系深处进发的宏大图景。 全书分为四个主要部分，层层递进地揭示了星际航行从概念到实现的复杂性与壮丽。 第一部分：静默的深渊与引力的枷锁 这一部分深入探讨了当前人类航天所面临的根本性挑战——速度与距离的巨大鸿沟。作者首先详细解析了经典火箭推进技术的物理极限，指出化学燃料的“质能比”决定了我们被困在太阳系边缘的无奈现实。随后，叙事转向对“深空辐射环境”的细致描摹，从宇宙射线对生物体的潜在危害，到微流星体对高强度材料的侵蚀，勾勒出星际旅行初期必须克服的生存障碍。 本书不回避现实的残酷性。作者引入了“代际飞船”的概念，探讨了如果依靠现有技术，人类需要付出何种社会结构和心理代价才能完成一次跨越数光年的航行。这部分充满了对人类心理韧性的拷问：当一代人的生命注定在旅途中结束，下一代人将如何维系对“家园”的记忆与目标？ 第二部分：范式转移——超越牛顿的束缚 如果说第一部分是描绘围墙，那么第二部分则是寻找钥匙。作者以深入浅出的方式，系统地梳理了理论物理学中那些最前沿、最具争议性的推进概念。 曲率驱动的理论基础与工程难题： 本章详细分析了基于广义相对论的“曲率空间”理论，并清晰地指出了其对负质量或奇异物质的需求是如何将理论推向工程学的死胡同。作者并未简单地将这些概念束之高阁，而是探讨了如何通过对时空结构进行局部、小规模的“扰动”来实现效率的极大提升。 反物质的捕获与利用： 对反物质作为终极能源的潜力进行了评估，重点讨论了如何安全、高效地制造、储存和引导反物质湮灭产生的巨大能量，使其转化为推力。章节中还穿插了对超导磁约束技术在管理高能粒子流方面的最新突破的介绍。 光帆的进化： 超越传统的微波束推进，作者构想了基于“量子真空零点能”效应辅助的超大型自适应光帆，讨论了如何利用星际介质中的微弱能量流进行“渐进加速”，最终达到接近光速的巡航速度。 第三部分：人工生态圈与超载文明 星际航行不仅是物理学问题，更是生物学和社会学的终极挑战。本书的第三部分聚焦于“船体本身”——即承载人类的庞大工程。 作者将“星际方舟”描绘为一个复杂的、自给自足的生态系统。详细分析了封闭循环生命支持系统的冗余设计，包括对微生物群落的精确调控、食物生产的垂直化与智能化，以及如何应对长期零重力对人体骨骼和心血管系统的不可逆影响。 更具前瞻性的是，本部分探讨了人工智能在星舰管理中的核心地位。AI不仅是导航员，更是文化传承者、道德仲裁者和生态系统的总管家。它必须能够在与地球失去实时通讯的漫长岁月中，做出可能影响数代人生死的关键决策。作者提出了“数字原住民”的概念，探讨了在人工环境中出生的下一代，其生理与心理结构与“地球人”的差异，以及这种差异将如何影响他们在最终抵达目标星系时的适应性。 第四部分：抵达与定居——新黎明的黎明 旅行的终点并非故事的结束，而是更宏大篇章的开始。本书的最后部分将焦点投向了系外行星的勘测与殖民。 作者摒弃了对“完美宜居星球”的浪漫幻想，转而关注那些“可塑性高”的世界。从行星大气成分的初步分析，到利用纳米机器人进行环境改造（Terraforming）的初期策略，作者展现了人类改造环境的强大意志力。重点讨论了在行星引力、恒星光谱与本地微生物群落不匹配的情况下，如何设计出适应性极强的“生物工程前哨站”。 最终，本书以一种审慎而充满希望的基调收尾：星际航行不是逃避，而是人类文明主动选择的、为了确保物种延续而采取的终极风险投资。我们带着地球的遗产和痛苦的教训，去书写宇宙中的新篇章。 目标读者： 本书适合所有对物理学前沿、未来学、空间探索以及人类社会演化抱有浓厚兴趣的读者。它要求读者具备一定的基础科学素养，但更重要的是，渴望理解人类在面对宏大尺度挑战时所能展现出的智慧与勇气。

评分☆☆☆☆☆

《一瓣太阳：可控核聚变的寻梦之旅》——光是这个书名，就已经在我脑海中勾勒出了一幅壮丽的画卷。对于像我这样对宇宙探索和未来科技发展充满憧憬的读者来说，它无疑是一本不可错过的读物。书中对于“可控核聚变”这个核心概念的阐述，并非照本宣科般的枯燥乏味，而是充满智慧的引导。作者用一种近乎史诗的笔触，描绘了人类为了实现这一宏伟目标所经历的漫长而艰辛的“寻梦之旅”。我尤其被书中对于科学家们面对一次次失败时的韧性，以及他们眼中永不熄灭的对科学真理的追求的细节所打动。这种对人类智慧和毅力的赞美，超越了单纯的技术探讨，升华到了对人类精神的礼赞。这本书让我深刻感受到，科学的进步并非一蹴而就，而是无数个个体，在漫长的时间维度里，用他们的智慧、汗水甚至牺牲，一点点地将人类的认知边界推向更远。它不仅仅是一本关于能源的书，更是一部关于梦想、坚持和人类勇气的赞歌，让我对未来充满了无限的遐想和希望。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对科学探索充满好奇的普通读者，我最近有幸接触到了一本名叫《一瓣太阳：可控核聚变的寻梦之旅》的书。这本书的名字就带着一种诗意和对未知领域的憧憬，仿佛在邀请我踏上一段充满挑战与希望的旅程。虽然我并非该领域的专业人士，但作者以一种引人入胜的方式，将那些看似高深莫测的科学概念，如同剥洋葱一般层层揭示。我尤其被书中对于“可控核聚变”这一概念的解释所吸引。它不再是冷冰冰的公式和晦涩的术语，而是被描绘成一种潜藏在宇宙深处的强大力量，人类正试图将其驯服，以解决能源危机，并为未来提供可持续的动力。书中对科学家们不懈努力的描写，那些无数次的试验、失败与重聚的场景，让我深刻体会到了科学研究的艰辛与伟大。我仿佛看到了那些面庞被灯光照亮的科学家们，在深夜的实验室里，眼中闪烁着对真理的渴望。这种叙述方式，让我在阅读过程中，既能感受到科学的魅力，又能体会到人类追求进步的勇气和智慧。这本书让我对未来充满期待，也对那些默默耕耘在科研前沿的勇士们肃然起敬。它不仅仅是一本科学普及读物，更是一部关于梦想、坚持与超越的史诗。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《一瓣太阳：可控核聚变的寻梦之旅》如同一个引人入胜的开篇，让我迫不及待地想去探究其中蕴含的奥秘。我一直对宇宙的起源和能量的来源充满遐想，而可控核聚变恰恰触及了这个宏大的主题。在阅读的过程中，我被作者描绘的科学家们怀揣的“寻梦”之旅深深打动。这不仅仅是技术上的探索，更是一种对人类未来福祉的深切关怀。书中对“可控核聚变”这一概念的讲解，并非枯燥乏味的理论堆砌，而是通过生动的比喻和深入浅出的叙述，将这项前沿技术展现得淋漓尽致。我仿佛看到了微观粒子在高温高压下碰撞、融合，释放出惊人的能量，如同在手中握住了一瓣微缩的太阳。作者对科学家们在实现这一梦想过程中所遭遇的重重困难，以及他们如何一次次克服技术瓶颈，展现出了非凡的毅力和智慧。这些真实的人物故事，让我看到了科学研究背后的人文关怀和不屈不挠的精神。这本书不仅仅是关于一种先进的能源技术，更是关于人类对未知世界的探索精神，以及为了一个更美好的未来而付出的不懈努力。它让我对人类的创造力和坚持力有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字，初读之下就带着一种令人遐想的意境——《一瓣太阳：可控核聚变的寻梦之旅》。我一直以来对宇宙的奥秘和人类未来的能源问题都抱着浓厚的兴趣，而“可控核聚变”无疑是其中最令人瞩目、也最具颠覆性的概念之一。作者以一种极其生动和富有感染力的方式，将这个看似遥不可及的科学目标，展现在了我的面前。我并非物理学专家，但书中通过一系列巧妙的比喻和通俗易懂的解释，让我得以窥见其核心的原理。更让我着迷的是，书中不仅仅是关于科学的陈述，更是一段关于“寻梦”的旅程。它描绘了无数科研人员，将一生奉献给这个宏伟的梦想，经历无数次的挫折与挑战，却依然怀揣着对未来的希望。这种执着和勇气，让我深受触动。我仿佛能看到，在无数个静谧的夜晚，实验室里的灯光映照着一张张专注的脸庞，他们用智慧和汗水，一点点地将“可控核聚变”从一个遥远的愿景，拉向现实。这本书让我深刻体会到，科学的进步，离不开人类深沉的梦想和不懈的追求。

评分☆☆☆☆☆

《一瓣太阳：可控核聚变的寻梦之旅》这个书名本身就充满了诗意和想象力，瞬间抓住了我的眼球。作为一名对科技发展和人类未来感到好奇的普通读者，我一直对“可控核聚变”这一概念充满神秘感。这本书就像一扇窗户，让我得以一窥这个曾经只存在于科幻小说中的奇妙领域。作者以一种非常易于理解的方式，将复杂的科学原理娓娓道来。我不再感到被那些晦涩的公式和术语所困扰，而是被一种对未知世界的探索热情所感染。书中对科学家们为实现“可控核聚变”而付出的努力的描写，充满了感人的细节。我能想象到那些日夜颠倒的实验，一次次的失败，以及最终迎来突破时的喜悦。这种“寻梦之旅”的叙述，让我看到了科学研究背后的人文情怀和不屈不挠的精神。它不仅仅是关于一项技术的突破，更是关于人类对解决能源危机、改善生活的美好愿景。这本书让我对科学的进步充满了信心，也对那些为了人类共同福祉而默默奉献的科学家们心怀敬意。它是一次让我受益匪浅的思想启迪之旅。

评分☆☆☆☆☆

随手翻了下，貌似较难看懂

评分☆☆☆☆☆

物美价廉，质量不错，已经用了

评分☆☆☆☆☆

呵呵

评分☆☆☆☆☆

书还不错，快递很好。

评分☆☆☆☆☆

递员辛苦了啊，满头大汗啊，看着就很感激啊，在此向快递员表示感谢噢，您辛苦了！非常感谢噢！这本

评分☆☆☆☆☆

发货很快 是正品 满意哦

评分☆☆☆☆☆

呵呵

评分☆☆☆☆☆

好

评分☆☆☆☆☆

作为了解一下这个领域的情况，还是可以看看的