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出版者:上海辞书出版社

作者:张江艳

出品人:

页数:374

译者:

出版时间:2003-1

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787532611218

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寰宇探秘：一窥宇宙的奥秘与前沿 图书简介： 本书旨在带领读者进行一场穿越时空、横跨尺度的宏大探索，深入剖析当代科学对宇宙、物质、生命以及未来可能性的最新认知与前沿思考。我们不再满足于教科书上的基础知识，而是力求呈现一个动态的、不断被刷新和挑战的科学图景。本书结构清晰，内容涵盖天体物理的深邃、量子世界的奇诡、生命起源的未解之谜，以及人类文明在科技浪潮中的定位与未来走向。 第一部分：宇宙的尺度与起源 第一章：时空结构的再认识 本章从爱因斯坦的广义相对论出发，探讨我们对时间与空间的传统理解是如何被颠覆的。我们将详细解析引力波的发现如何开启了“引力波天文学”的新纪元，使我们能以前所未有的精度“聆听”宇宙深处的剧烈事件，如黑洞的合并、中子星的碰撞。通过对引力透镜效应的深入分析，读者将理解星系团如何扭曲其后的光线，揭示宇宙中不可见的“暗物质”的分布和性质。我们还将触及黎曼几何在描述时空弯曲中的核心作用，并介绍目前主流的几种宇宙学模型（如Lambda-CDM模型）的证据基础及其面临的挑战，例如哈勃常数的“涨落问题”。 第二章：黑洞的边界与信息悖论 黑洞，这一宇宙中最极端的客体，一直是理论物理学的焦点。本章将聚焦于事件视界（Event Horizon）的本质，并详细阐述史蒂芬·霍金提出的“霍金辐射”理论。我们将深入探讨黑洞信息悖论的来龙去脉：根据量子力学，信息不应丢失，但根据广义相对论，落入黑洞的物质似乎永远消失了。本章将介绍当前试图解决这一悖论的主要思路，包括防火墙理论、软毛理论以及信息在量子引力背景下的可能存留形式。此外，对超大质量黑洞（如M87星系中心的那个）的观测数据分析，将帮助读者理解星系演化与中心黑洞之间的共生关系。 第三章：暗物质与暗能量：宇宙的隐形骨架 现代宇宙学研究表明，我们能直接观测到的普通物质仅占宇宙总质能的不到5%。其余的绝大部分由“暗”实体构成。本章将系统梳理寻找暗物质的实验进展，包括地下深处的直接探测实验（如XENONnT项目）和空间望远镜的间接探测尝试（如费米伽马射线空间望远镜）。我们将讨论弱相互作用重粒子（WIMPs）、轴子（Axions）等候选粒子模型的物理基础。对于暗能量，我们将探讨其最简单的模型——宇宙学常数——的微观起源问题，并介绍其他替代性的动态暗能量模型，探讨它们对宇宙加速膨胀未来命运的预测差异。 第二部分：微观世界的奇异性与物质基础 第四章：量子场论与粒子物理学的标准模型 本章将超越经典的量子力学，进入量子场论（QFT）的宏大框架。我们将解释为什么 QFT 是描述基本粒子和它们之间相互作用的唯一自洽理论。标准模型虽然取得了巨大成功，描述了除引力外的所有已知基本力，但其内在的不完备性也显而易见。本章将详细介绍希格斯机制如何赋予粒子质量，并回顾大型强子对撞机（LHC）发现希格斯玻色子后的后续研究方向，例如对希格斯玻色子自耦合的研究，以期揭示真空的稳定性。 第五章：超越标准模型：新物理学的探索 标准模型留下了诸多悬而未决的问题：中微子的质量、物质-反物质的不对称性、引力的量子化难题。本章将系统介绍当前最有前景的“新物理学”理论。超对称理论（SUSY）如何通过引入伴随粒子来稳定希格斯质量并提供暗物质候选者，将是重点讨论内容。此外，我们将探讨弦理论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）这两种主流的量子引力尝试，尽管它们尚缺乏实验验证，但它们为统一四种基本力提供了深刻的数学框架。 第六章：凝聚态物理的前沿：拓扑材料 本章将视角从基本粒子转向了由大量粒子集体行为所展现出的奇特物态。凝聚态物理近年来因“拓扑”概念的引入而迎来革命。我们将解释什么是拓扑绝缘体——它们内部是绝缘体，但表面却存在着无损耗的导电通道。此外，对量子霍尔效应及其分数量子霍尔效应的深入探讨，将展现出材料内部电子的集体激发如何表现出非阿贝尔统计等奇异性质，这对未来的量子计算硬件设计具有奠基性的意义。 第三部分：生命的边界与人类的未来 第七章：从化学到生物：生命起源的复杂网络 生命是如何在早期地球上从无机物中诞生的？本章将回顾和评估当前主要的生命起源假说，如“RNA世界假说”和“深海热液喷口假说”。我们将着重分析复杂有机分子（如氨基酸、核苷酸）如何在非生物条件下自发形成的过程，以及如何实现从自催化化学网络到具有遗传和代谢能力的细胞结构的跃迁。同时，对系外生命（Astrobiology）的探索，特别是对宜居带行星大气光谱的分析，将帮助我们界定“生命”这一概念的普遍性边界。 第八章：合成生物学与基因编辑的伦理前沿 随着CRISPR-Cas9技术的成熟，人类第一次获得了精确修改生命蓝图的能力。本章将详细介绍合成生物学如何通过设计和构建新的生物元件、系统和机器，来解决能源、环境和医疗领域的挑战。然而，技术的飞速发展也带来了深刻的伦理困境。我们将剖析“人类胚胎基因编辑”的争议焦点，探讨“增强”（Enhancement）与“治疗”（Therapy）之间的界限，并讨论构建人造生命体（Xenobots）所引发的关于生命定义和责任归属的哲学思辨。 第九章：人工智能与意识的计算本质 本书的最后一部分聚焦于人类智能的模仿与超越。我们将深入探讨深度学习模型（如Transformer架构）在模仿人类语言、推理和创造力方面的突破，分析其背后的数学原理——从信息论到统计学习。然而，真正的挑战在于“意识”的本质。本书将对比计算主义（Computationism）与整合信息论（IIT）等主流意识理论，探讨机器是否能够真正拥有主观体验（Qualia）。最终，我们将审视强人工智能（AGI）的潜在风险与机遇，以及在技术奇点临近的背景下，人类文明如何确保自身价值和控制权的持续性。 结语：科学的谦逊与无限的求知欲 科学探索的伟大之处，不在于它提供了所有答案，而在于它不断揭示出我们知识的局限性。本书所描绘的图景是充满活力和未知的，它邀请读者带着批判性的眼光，拥抱科学的严谨性，并保持对未知世界永不熄灭的好奇心。

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