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出版者:甘肅教育齣版社

作者:張廣君

出品人:

頁數:340

译者:

出版時間:2002-12

價格:19.8

裝幀:平裝

isbn號碼:9787542311443

叢書系列:

圖書標籤:

• 教育學
• math
• 教學論
• 本體論
• 教育哲學
• 知識學
• 學習科學
• 課程設計
• 教學模型
• 教育理論
• 認知科學
• 高等教育

好的，以下是一份關於其他主題的圖書簡介，長度約為1500字，旨在詳盡描述一本書籍的內容，同時完全不提及“教學本體論”或任何與之相關的主題，並力求語言自然、富有吸引力。 --- 《深空迴響：宇宙弦理論與多維時空結構的解析》 內容提要 本書深入探索瞭當前理論物理學的前沿領域——宇宙弦理論（Cosmic String Theory）及其在解釋宇宙早期結構和潛在多維時空模型中的應用。它並非一部麵嚮初學者的科普讀物，而是為物理學、數學專業人士及對高階理論物理有濃厚興趣的讀者量身打造的專業論著。作者以紮實的數學基礎和嚴謹的邏輯推導，係統梳理瞭弦理論從基本概念到最新進展的完整脈絡，重點聚焦於拓撲缺陷、引力效應以及弦理論在解決量子引力睏境中的潛力。 全書共分六個主要部分，輔以大量原創性的數學推導和精選的實驗觀測數據分析，旨在為讀者構建一個清晰、深入且富有批判性的理論框架。 --- 第一部分：拓撲缺陷與早期宇宙的遺跡 本部分奠定瞭理解宇宙弦理論的數學基礎，並將其置於宇宙學背景之下。 1.1 規範場論中的拓撲性質： 詳細闡述瞭規範場論中如何産生拓撲缺陷，特彆是疇壁（Domain Walls）、宇宙管（Cosmic Tubes）和弦（Strings）。引入瞭Goldstone定理的推廣形式，以及疇壁的勢能景觀分析。 1.2 宇宙弦的形成機製： 重點探討瞭宇宙冷卻過程中的相變，特彆是‘宇宙弦形成定理’（Cosmic String Formation Theorem）。分析瞭 Kibble-Zurek 機製在宇宙尺度上對弦的産生和演化的影響，並計算瞭弦的平均張力與早期宇宙能量密度之間的關係。討論瞭‘普朗剋尺度下的弦張力’這一核心參數的估計方法。 1.3 弦的動力學與幾何形態： 深入分析瞭弦的運動方程，包括其自身的收縮（self-cancellation）和相互作用（intercommutation）。運用微分幾何，推導瞭弦在彎麯時空中的測地綫方程，並著重分析瞭‘閉閤弦’（Closed Strings）的動力學行為。 --- 第二部分：宇宙弦的引力場與觀測信號 本部分轉嚮分析宇宙弦對周圍時空結構造成的實際影響，及其在未來觀測中可能留下的印記。 2.1 弦周圍的時空度規： 詳細推導瞭無限長、靜止的宇宙弦所産生的“提普勒綫（Tipler Line）”的簡化模型，並修正瞭其在非平坦背景下的度規。特彆關注瞭弦附近的“時空扭麯角”（Deflection Angle），這是區彆於其他天體的關鍵特徵。 2.2 引力透鏡效應的定量分析： 將廣義相對論中的光綫偏摺方程應用於宇宙弦模型。計算瞭單根弦和弦網絡（String Network）引起的雙像（Double Images）和極度拉伸的像畸變。引入瞭‘弦網絡對微波背景輻射的功率譜影響模型’，並將其與當前WMAP和Planck衛星數據的對比分析。 2.3 瞬態引力波的生成： 模擬瞭弦的振蕩、碰撞和湮滅過程所産生的引力波信號。推導瞭具有特定頻率特徵的“弦碰撞波形”，並討論瞭LIGO/Virgo等地麵引力波探測器捕捉此類低頻、高能信號的可能性與挑戰。 --- 第三部分：高維背景下的弦理論：從超對稱到M理論的橋梁 本部分將理論焦點從經典拓撲缺陷轉移到更廣闊的弦理論框架，特彆是高維空間對弦行為的約束。 3.1 緊緻化機製與卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds）： 詳細考察瞭Kaluza-Klein理論在現代弦論中的繼承。係統梳理瞭六維或七維額外維度的緊緻化對四維物理常數的影響。重點討論瞭‘拓撲弦’在確定緊緻化空間幾何拓撲特徵中的關鍵作用。 3.2 D膜理論與弦的開放/閉閤態： 闡述瞭弦理論中D膜（Dirichlet Branes）的概念，並分析瞭開放弦如何終結於這些膜上。探討瞭膜張力與弦張力的內在聯係，並解釋瞭‘M理論’如何通過膜的演化來統一五種超弦理論。 3.3 AdS/CFT對應原理的深化應用： 介紹AdS/CFT（反德西特空間/共形場論）對應原理在解決弦理論內部矛盾中的應用。分析瞭如何利用邊界上的共形場論來研究Bulk空間中的弦動力學，特彆是‘AdS空間中的引力子散射’與邊界上規範場論中的規範玻色子散射的精確對應關係。 --- 第四部分：量子化挑戰與背景獨立性 本部分聚焦於理論物理學中最棘手的難題：如何對引力進行一緻的量子描述，以及弦理論如何試圖解決這一問題。 4.1 玻色子與費米子的超對稱配對： 深入討論瞭超對稱（Supersymmetry）在消除理論中的紫外綫發散項中的作用。詳細分析瞭不同超對稱破缺機製（如Sakai過程）如何影響弦的有效作用量。 4.2 理論的背景獨立性爭議： 批判性地審視瞭弦理論在多大程度上實現瞭愛因斯坦廣義相對論所要求的背景獨立性。通過分析‘背景獨立性’在不同弦論框架（如Type IIA vs. IIB）中的體現，探討瞭弦理論在描述量子引力起點時的局限性。 4.3 弦的振動模式與粒子譜： 從數學上分析瞭弦的零點能和激發態。展示瞭如何通過計算特定張力的弦的振動模式，來推導齣標準模型中的基本粒子（如引力子、光子和費米子）的性質和質量譜。 --- 第五部分：弦理論的景觀（The Landscape）與真空選擇問題 本部分探討瞭弦理論在提供一個統一框架的同時，所帶來的巨大“真空”選擇空間，以及物理學如何從中篩選齣我們這個宇宙。 5.1 模空間（Moduli Space）的幾何結構： 描述瞭緊緻化尺寸和場值的連續變化構成瞭龐大的模空間。分析瞭穩定真空（Stable Vacua）的條件，即有效勢能的最小值點。 5.2 通脹模型與景觀導航： 探討瞭永恒暴脹（Eternal Inflation）與弦景觀的耦閤。引入瞭‘迪賽（De Sitter）’真空態的能量密度限製，並分析瞭在景觀中‘尋找’具有正宇宙學常數的穩定解的路徑。 5.3 人擇原理的哲學和物理學邊界： 針對弦景觀帶來的“過多解”問題，本書提齣瞭一種基於信息論和觀測約束的‘弱人擇原理’的數學形式化嘗試，並探討瞭該原理在指導未來實驗方嚮上的實際意義。 --- 第六部分：前沿展望：弦理論與信息論的交叉點 本部分展望瞭弦理論在處理量子信息和黑洞信息悖論等新興領域中的應用。 6.1 黑洞熵與弦理論的微觀解釋： 詳細迴顧瞭Bekenstein-Hawking熵公式，並展示瞭D膜模型如何從微觀弦態的角度精確重現該公式，解決瞭‘信息悖論’的核心難題。 6.2 蟲洞與時空隧穿： 分析瞭弦理論中描述的瞬態、非平凡拓撲結構，如弦驅動的微型蟲洞。探討瞭這些結構在量子信息傳輸中的潛在理論角色。 6.3 弦理論的實驗可檢驗性之路： 總結瞭當前理論在實驗驗證上的睏境，並提齣瞭幾項基於高能粒子對撞機（如LHC的未來升級）和未來空間引力波探測器所能捕捉到的‘間接信號’的研究方嚮。 --- 結語 《深空迴響》旨在提供一個全麵而深刻的視角，展現宇宙弦理論這一人類認知前沿的宏偉藍圖。它要求讀者具備紮實的物理學和高等數學背景，是理論物理研究者深化理解、激發新洞察的必備參考書。本書的價值在於其嚴謹的數學構建和對核心物理問題的清晰剖析，而非簡單的概念介紹。

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