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出版者:科学出版社

作者:刘冰

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-12

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787030125231

丛书系列:

图书标签:

• 医学信息学
• 医疗信息技术
• 健康信息学
• 生物医学信息
• 数据挖掘
• 人工智能
• 医学大数据
• 临床决策支持
• 信息管理
• 医学研究

探索未知的领域：一部跨学科的综合性著作 书名： 《理论物理前沿：量子引力与时空结构的新视野》 内容简介： 本书是一部深度聚焦于现代理论物理学最尖端、最具挑战性课题的学术专著。它并非传统意义上对既有知识的梳理与总结，而是以一种前瞻性的姿态，深入剖析当前物理学界在统一四大基本力、理解宇宙起源和终极结构过程中所面临的核心理论困境，并系统性地探讨当前最有希望突破这些瓶颈的理论框架。 全书结构严谨，逻辑清晰，分为七个主要部分，层层递进，旨在为物理学研究者、高年级本科生及研究生提供一个全面而深入的理论工具箱和思想地图。 第一部分：经典理论的局限与量子化挑战 本部分首先回顾了狭义相对论和广义相对论在描述宏观引力现象上的辉煌成就，同时，深入批判性地分析了它们在普朗克尺度下与量子力学的不可调和性。重点分析了黑洞奇点、宇宙大爆炸初期的信息悖论等经典理论无法自洽解决的关键问题。此部分详细阐述了正则量子化方法在处理弯曲时空背景下引力场时的困难，为引入新的量子引力范式奠定理论基础。我们着重探讨了后量子化时代，如路径积分形式下的非重整化性问题，并引入了有效场论（EFT）的视角，用以理解低能有效理论的结构。 第二部分：弦理论的几何与拓扑维度 弦理论作为量子引力最有力的竞争者之一，占据了本书的第二大部分。我们摒弃了对弦理论历史性叙述的冗余，直接切入其核心数学结构。详细考察了超对称的引入、D-膜的物理意义及其在解决边界条件问题上的作用。重点章节深入探讨了紧致化维度（Compactification）的物理模型，特别是卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds）的几何性质如何决定了低能有效物理常数，如费米子种类和质量谱。此外，本书还对 AdS/CFT 对偶性进行了深入解析，展示了它作为一种“全信息”的玩具模型，如何帮助我们理解强耦合场的量子行为，并尝试将其应用于理解强相互作用的某些方面。 第三部分：圈量子引力：离散时空的构造 与连续时空的观念相对立，圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）提供了一种从时空本身进行量子的途径。本部分详尽阐述了阿斯泰卡（Ashtekar）变量的引入，如何将广义相对论的哈密顿约束方程转化为更易于处理的拓扑结构方程。核心内容集中于“圈”和“自旋网络”（Spin Networks）的构造，这些结构构成了量子时空的基石。我们详细推导了在 LQG 框架下，体积算符和面积算符的本征值是量子化的，这直接预示着时空在普朗克尺度下是离散的、颗粒状的。随后的章节讨论了“圈量子宇宙学”（LQC），并展示了 LQG 如何通过“量子反弹”机制替换传统大爆炸奇点。 第四部分：非交换几何与广义相对论的统一尝试 本部分探索了更具数学抽象性的方向。非交换几何（Noncommutative Geometry, NCG）为在量子层面描述时空提供了一种新的几何语言。书中论证了如何通过引入非对易的坐标代数，使得时空本身在普朗克尺度下呈现出内在的“模糊性”或“抖动”。我们考察了亚历山大·格罗滕迪克（Alain Grothendieck）的代数几何思想如何被应用于物理学中，特别是如何通过引入特定的黎曼张量推广来构建适用于量子引力的场方程。本部分的探讨侧重于理论框架的数学自洽性，而非直接的实验可证伪性。 第五部分：高维时空与膜宇宙学的最新进展 随着对额外维度理解的深入，本书关注了布兰德（Brane World）模型的最新发展。我们详细分析了张量网络（Tensor Networks）在模拟高维量子纠缠结构中的应用，以及它们与量子信息理论的交叉点。重点讨论了 Randall-Sundrum 模型（RS 模型）中，引动力如何在斜率（Varying）的背景下“漏入”额外维度，从而解释了为什么引力在四维尺度上显得如此微弱（层次问题）。此外，书中还评估了膜宇宙学中关于“宇宙弦”和“域壁”等拓扑缺陷在早期宇宙演化中可能留下的可观测信号。 第六部分：量子信息与时空涌现 本书的这一创新部分，将量子引力研究置于量子信息论的背景下考察。核心论点是：时空几何结构可能并非是基本实体，而是从更底层的量子纠缠态中“涌现”出来的宏观现象。我们深入分析了“ER=EPR”猜想（虫洞等价于纠缠对）的数学推导和物理意义，展示了纠缠熵如何与广义相对论中的面积定律（Area Law）相关联。本部分旨在为研究人员提供一套基于信息论的工具，用于构建可计算的、非扰动性的量子引力理论。 第七部分：实验可观测性与未来展望 理论的深刻性必须以可检验性为最终目的。本部分批判性地审视了当前针对量子引力效应的实验探测方案。我们详细分析了对引力波背景噪声（如原初引力波）的观测限制，以及在超高精度光学干涉仪中寻找时空微观结构印记的可能性。对于可能存在的洛伦兹对称性破缺（Lorentz Invariance Violation, LIV），本书评估了伽马射线暴（GRB）时间色散数据对不同量子引力模型的约束能力。最后，本书以一个开放式的总结收尾，探讨了如何将这些前沿理论工具应用于解决宇宙学中的暗物质和暗能量问题，预示着跨学科研究的无限潜力。 目标读者： 本书面向对基础物理学有扎实数学和理论背景的专业人士。阅读本书需要熟练掌握广义相对论、量子场论以及高等微分几何的基本知识。它旨在成为量子引力领域下一代研究人员的必备参考书和研究指南。

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这部书实在让人大开眼界，我之前对这个领域了解甚少，完全是抱着填补知识空白的心态翻开的。首先，它的叙事方式非常独特，不像传统教科书那样枯燥乏味，更像是一部精心编排的侦探小说，引导读者一步步揭开隐藏在数据背后的真相。作者在讲解复杂概念时，总能找到最贴切的比喻，即便是对于像我这样的“门外汉”，也能轻松理解那些原本听起来高深莫测的理论框架。尤其让我印象深刻的是其中关于信息伦理和隐私保护的章节，那部分内容不仅仅是罗列规则，而是深入剖析了技术发展与社会责任之间的微妙平衡，让我开始反思我们日常生活中对信息共享的态度。纸张的质感也很好，排版疏密得当，阅读体验极佳，即使长时间沉浸其中也不会感到视觉疲劳。总而言之，这是一本既有深度又不失趣味性的佳作，成功地将一个看似严肃的领域变得鲜活起来。

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我是在一个偶然的机会接触到这本书的，当时我正为自己的一个跨领域课题寻找可靠的理论支撑点。这本书的出现，简直像沙漠中的甘泉。它的排版设计非常人性化，大量的图表和流程图被巧妙地嵌入到文本中，极大地辅助了对复杂流程的理解。我尤其赞赏作者在处理历史脉络时所展现出的清晰梳理能力，它将这个领域的发展历程梳理得井井有条，让人能清晰地看到技术迭代的内在驱动力。更难得的是，作者没有沉溺于技术的炫耀，而是始终将焦点放在“信息如何更好地服务于人类决策”这一核心命题上。通读全书后，我最大的收获是形成了一个更系统、更宏大的知识框架，能够更自信地在不同利益相关者面前阐述我的研究方向。这是一部值得反复翻阅的案头之作。

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这本书的学术深度毋庸置疑，但真正让我感到震撼的是其跨学科的视野广度。它绝非仅仅局限于某一个细分的专业领域，而是巧妙地将计算机科学、统计学、甚至社会学的前沿思潮熔铸一炉。我特别欣赏作者处理案例研究时的严谨态度，每一个论点都有详实的数据和前沿的研究作为支撑，绝无空泛的口号。在阅读过程中，我多次停下来查阅引用的文献，发现那些参考文献的挑选都极具匠心，反映出作者对全球最新研究动态的敏锐捕捉能力。对于那些希望从宏观层面把握行业发展脉络的研究人员来说，这本书无疑是一份宝贵的路线图。它不仅告诉你“是什么”，更重要的是阐明了“为什么会是这样”以及“未来可能走向何方”，这种前瞻性思考是很多同类书籍所欠缺的。每次合上书本，我总感觉自己的思维边界被极大地拓宽了。

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这本书的行文风格非常像一位经验老到的行业前辈在跟你进行一对一的深度交流。语气亲切，但绝不失专业性。它避免了那种高高在上的说教口吻，而是以一种探讨和对话的方式展开。书中穿插的一些行业内幕和作者个人的实践感悟，极大地增强了内容的可信度和代入感。比如，关于数据治理的实践部分，它详细描述了在实际项目中遇到的各种“陷阱”和“弯路”，这些内容在任何标准教材里都是找不到的。这使得这本书不仅具有理论价值，更有极强的实操指导意义。我甚至根据书中的某些建议，微调了我目前工作流程中的一些环节，效果立竿见影。如果你正在寻找一本能弥补理论与实践鸿沟的参考书，这本书绝对能满足你的期待，它提供的视角是多维且极其落地的。

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坦率地说，这本书的阅读过程充满挑战，但绝对是值得的。它不是那种可以让你轻松“扫”过一遍的书，更像是一场智力上的马拉松。某些章节的数学模型和算法推导需要读者投入极大的专注力，甚至需要反复揣摩，才能真正领会其背后的逻辑精髓。我不得不承认，我有些部分是借助外部资源才勉强跟上的，但这恰恰说明了作者敢于触及核心难点的勇气。对于初学者而言，可能需要循序渐进，不必强求一次性完全吸收所有细节，但其构建的理论骨架是极其稳固和清晰的。最让我受益的是，它教会了我如何用一种更加批判性的眼光去审视现有信息处理范式，不再盲目接受既有结论。这本书更像是一把开启高级思维模式的钥匙，而非简单的知识传递工具。

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