超光速研究的理论与实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:黄志洵

出品人:

页数:281 页

译者:

出版时间:2005年01月

价格:56.0

装帧:平装

isbn号码:9787030144171

丛书系列:

图书标签:

• 超光速
• 超光速旅行
• 物理学
• 理论物理
• 实验物理
• 相对论
• 前沿科技
• 科学研究
• 未来科技
• 空间探索

探索宇宙边界：时空结构、量子场论与引力的新视野 图书简介 本书并非关注于超光速运动的理论构建或实验探索，而是深入探究了现代物理学在描述时空、物质及其相互作用方面所面临的根本性挑战与前沿进展。我们将目光投向了那些定义了我们宇宙基本框架的理论体系，特别是量子场论的精妙结构、广义相对论对引力现象的深刻揭示，以及将两者统一起来的宏大构想。 第一部分：时空几何与物质场的交织 本部分聚焦于我们如何理解和量化时空本身的性质。广义相对论作为描述引力的经典理论，其核心在于将引力视为时空几何的弯曲。我们将详细剖析黎曼几何在描述引力场中的应用，探讨黑洞的形成、奇点的数学结构以及引力波作为时空涟漪的物理意义。重点将放在对爱因斯坦场方程的解及其物理诠释上，例如洛伦兹流形、共形几何在理解宇宙学尺度上时空演化中的作用。我们不会涉足任何超光速的假想，而是严格基于现有公认的物理框架。 紧接着，我们将过渡到描述微观世界的量子场论（QFT）。QFT 不仅是粒子物理学的基石，更是理解物质基本构成的语言。我们将系统性地阐述如何用量子场来描述基本粒子及其相互作用，从狄拉克方程到规范场论。对于费曼图的计算技术、重整化程序——这一确保理论在所有尺度上具有预测能力的数学工具——我们将进行详尽的阐述。讨论的核心将围绕标准模型如何成功地统一了电磁力、弱核力和强核力，以及这些场论如何与时空背景相互作用。我们关注的是场与场的相互作用，而非任何超越光速的传播机制。 第二部分：量子引力——统一的召唤 现代物理学面临的最艰巨任务是如何在量子层面上描述引力。广义相对论在宏观尺度上的成功，与量子场论在微观尺度上的精确性之间，存在着深刻的不兼容性。本书的这一部分将专注于当前主流的量子引力研究方向，旨在提供一个宏观与微观世界得以和谐共存的理论蓝图。 我们将详尽考察弦理论（String Theory）及其相关的 M-理论。这不仅仅是一个关于粒子是弦振动的概念，更是一套深刻的时空几何理论。我们将分析高维空间（如卡拉比-丘流形）如何通过紧致化来解释我们所观察到的四维时空，并探讨其在解决标准模型中冗余参数和提供统一力的潜力。我们将严格遵循其内部数学自洽性的要求，分析对偶性、T-对偶以及 AdS/CFT 对应关系，后者提供了一种在反德西特（AdS）时空上将引力理论与共形场论联系起来的强大工具，是研究量子引力的重要非微扰方法。 同时，我们将对圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）进行深入的探讨。LQG 试图通过将广义相对论变量量子化，直接在量子层面重建时空结构。我们将分析“自旋网络”和“自旋泡沫”的概念，它们取代了连续的时空背景，提出了离散化的时空单元——时间和空间在普朗克尺度上是量子的。LQG 提供了对大爆炸奇点的新理解，暗示了宇宙可能经历量子反弹（Big Bounce），而非无限密度的开端。本书将侧重于这些理论框架的数学结构和它们对时空本质的哲学冲击。 第三部分：前沿实验与观测窗口 理论物理的生命力在于其可检验性。本部分将转向当前的实验物理学和宇宙学观测，这些观测正在检验我们对时空和物质最深层的理解。 我们将回顾引力波天文学的重大进展。LIGO 和 Virgo 探测器对双中子星并合和黑洞并合的直接观测，不仅印证了广义相对论在强引力场下的准确性，也为我们提供了一个检验引力理论的全新“窗口”。讨论将集中在引力波信号的后牛顿近似（Post-Newtonian approximations）的匹配、对中子星状态方程的约束，以及如何利用多信使天文学来探索极端物理环境。 在量子层面，我们将探讨高能粒子对撞机（如 LHC）的实验结果。对希格斯玻色子的发现，完成了标准模型的最后一个拼图，但同时也暴露了新的问题，例如电弱层级问题。我们将分析当前对新物理（Beyond the Standard Model, BSM）的搜索方向，例如超对称粒子（SUSY）的可能信号、额外空间维度的实验迹象，以及对暗物质和暗能量的直接探测实验（如直接/间接探测暗物质的实验装置原理）。重点在于如何利用精确的量子场论计算来预测实验签名，并与实际数据进行对比。 第四部分：时空概念的再审视 最后，本书将探讨一些更具思辨性和基础性的主题，它们挑战了我们对“空间”和“时间”的直觉概念。我们将讨论涌现时空（Emergent Spacetime）的概念，即我们所感知到的连续时空并非宇宙的基本实在，而是从更深层的量子纠缠或信息结构中涌现出来的现象。例如，在某些量子引力模型中，时空距离的概念可能与量子纠缠的度量紧密相关。 我们还将考察量子信息论在物理学中的作用。量子信息，如纠缠熵，被用于量化时空几何的结构，这为理解黑洞信息悖论提供了一种全新的视角。通过信息论的语言，我们可以更清晰地界定局部性（Locality）的意义，以及在极高能量下局部性可能被打破的边界。 本书致力于为读者提供一个全面、严谨且深入的现代物理学全景图，集中在已确立的理论框架和最前沿的、基于可观测证据的理论探索上，以期深化对宇宙基本规律的理解。

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我一直对物理学中的那些“大问题”非常感兴趣，例如宇宙的起源、黑洞的本质，以及是否存在多重宇宙。而超光速，毫无疑问是其中一个最令人神往的领域。这本书的出现，让我觉得有机会能够更系统地了解人类在这一方向上的努力和成果。我希望书中能够梳理出超光速研究的历史脉络，从早期的一些猜想和理论萌芽，一直到现代科学家们提出的各种前沿模型。 我期待书中能够介绍那些在超光速研究领域做出杰出贡献的科学家们，了解他们的生平、他们的思想，以及他们是如何突破时代的局限，进行如此大胆的探索。他们的坚持和勇气，本身就是一种激励。我也想知道，在科学界内部，对于超光速的研究，是否存在着不同的学派和观点？这些争论又是如何推动科学的进步的？

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这本书给我的感觉，就像是一次深入宇宙前沿的智力冒险。书名中的“理论与实验”字样，预示着它将带领读者从抽象的概念走到具体的实践，从黑板上的公式推演到实验室里的精密测量。我脑海中浮现出许多科学家们在各自的领域内孜孜不倦地探索，试图解开宇宙最深层秘密的画面。这本书或许会讲述那些伟大的理论家们如何构建出宏伟的物理模型，也可能记录下那些勇敢的实验者们如何在极限条件下挑战现实的边界。 对于我这样一个对科学充满热爱但又非专业人士来说，我希望能在这本书中找到清晰的逻辑脉络，循序渐进地理解那些复杂的物理概念。它应该能够在我心中播下求知的种子，激发我更深入地去思考宇宙的本质，以及人类在其中的位置。我希望这本书不仅仅是一堆枯燥的理论和数据，更能传递出科学研究的激情、严谨以及那份对未知世界永不熄灭的探索精神。

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总的来说，这本书的题目本身就极具吸引力，它指向了物理学最前沿、最令人激动人心的领域之一。我希望这本书能够为我打开一扇了解超光速研究的窗户，让我不仅仅是停留在科幻的想象，而是能够接触到背后真实的科学探索。我期待这本书能够提供严谨的理论基础，详细的实验证据，以及对未来发展方向的展望。 我希望通过这本书，能够对超光速研究的现状有一个全面而深入的了解，包括目前已经取得的进展，遇到的主要困难，以及未来的研究趋势。它应该能够激发我进一步学习和思考的欲望，让我对这个充满挑战和机遇的领域有更深刻的认识。我期待这本书能够成为我在探索宇宙奥秘道路上的一位良师益友。

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这本书的标题“超光速研究的理论与实验”让我对它充满了好奇和期待。我一直对物理学的前沿领域非常感兴趣，而超光速无疑是其中最吸引人的主题之一。我希望这本书能够帮助我理解，人类是如何从理论上构想出突破光速的可能性，以及科学家们又是如何尝试在现实世界中去验证这些理论的。 我希望书中能够详细阐述与超光速相关的各种理论模型，例如虫洞、曲速引擎、量子纠缠等等，并且能够用清晰易懂的语言解释这些理论背后的科学原理和数学基础。同时，我也非常期待了解那些与超光速研究相关的实验，包括实验的设计、使用的技术、观测到的数据以及对结果的解读。即使这些实验尚未直接证明超光速的存在，它们也一定为我们揭示了宇宙中的某些未知规律。

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关于超光速的理论，我脑海中总是会浮现出一些奇妙的设想，比如是否可以通过折叠时空来缩短旅程，或者是否存在某种“捷径”能够让我们绕过光速的限制。这本书的“理论”部分，我希望能看到一些关于这些设想的科学解释，以及它们背后的数学依据。是否会介绍一些具体的理论模型，例如阿尔库别利驱动器（Alcubierre drive）之类的概念？ 更重要的是，我希望能理解这些理论模型是如何在逻辑上自洽的，以及它们又面临着哪些挑战和限制。科学的魅力就在于它的严谨和自我修正，我期待这本书能够展现出这种科学精神。同时，我也想知道，这些理论的提出，是如何受到当时物理学发展水平的制约，又在何时开始逐渐被修正或完善的。

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一本关于超光速研究的理论与实验的书，光是书名就足以让人心潮澎湃。我一直对物理学前沿的探索充满好奇，而超光速，无疑是其中最令人着迷的领域之一。想象一下，如果人类能够突破光速的限制，宇宙的界限将瞬间被拓宽到难以想象的程度。这不仅仅是科技上的飞跃，更是对我们理解时空、因果关系等基础概念的颠覆。这本书的出现，仿佛为我打开了一扇通往未知世界的窗户，让我得以一窥那些隐藏在宇宙深处的奥秘。 从理论层面来看，超光速研究必然涉及到相对论的修正、量子力学的全新解读，甚至可能需要引入全新的物理框架。我期待书中能深入浅出地阐述爱因斯坦的相对论为何在超光速情境下会遇到瓶颈，以及科学家们提出的各种可能的解决方案，例如虫洞、曲速引擎、量子纠缠等。这些概念听起来都充满了科幻色彩，但书中必然会追溯其背后的科学原理和数学模型。我渴望了解那些为实现超光速构想而付出的艰辛理论探索，以及那些试图在现有物理定律框架内寻找突破口的研究者们留下的宝贵思想财富。

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读到“实验”这个词，我立刻联想到那些精密复杂的仪器和数据分析。我非常好奇，在探索超光速这样极端的物理现象时，科学家们究竟使用了哪些特殊的实验手段？是否会有一些我们从未听说过的实验装置，或者是一些对现有技术极限的突破？例如，如何在宇宙尺度上进行精确的测量？或者如何在高能量环境下捕捉微弱的信号？ 我希望书中能够详细介绍一些具有代表性的超光速相关实验，包括实验的设计思路、关键步骤、观测到的现象以及对结果的解释。即使这些实验并没有直接证明超光速的存在，它们也可能在探索物理极限的过程中，为我们揭示了新的规律或现象。我希望能够通过这些实验的描述，感受到科学家们在挑战未知时所付出的努力和智慧。

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对于“超光速”这个概念，我脑海中常常会闪过各种科幻作品中的场景，例如星际穿越、时空旅行等等。我很好奇，这本书将如何将这些充满想象力的概念与严谨的科学理论和实验事实联系起来。它是否会探讨超光速对我们理解因果律的影响，以及可能带来的悖论？书中会不会提及那些关于超光速的哲学思考，比如它对人类文明发展可能带来的深远意义？ 我希望这本书能够提供一个全面而深入的视角，不仅仅是技术层面的探讨，更能触及到科学与哲学、想象与现实的交织点。它或许会引用历史上一些重要的科学发现，展示科学是如何一步步突破认知的边界，从而改变我们对世界的看法。我期待这本书能够让我对“超光速”这个词汇有更深刻、更科学的理解，而不是停留在表面的浪漫想象。

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这本书的题目让我对接下来的阅读充满了期待。我设想着，它不仅仅会是一本学术论文的堆砌，更可能是一次引人入胜的知识旅程。我会想象，作者是如何将那些深奥的物理理论，用一种能够被普通读者理解的方式呈现出来。是否会用生动的比喻，或者结合一些历史故事，来阐述复杂的概念？ 我希望这本书能够在我脑海中构建起一个关于超光速研究的清晰图景。它应该能够让我明白，科学家们是如何从最初的猜想，一步步走向严谨的理论推导，再到通过实验来验证这些理论。这个过程本身，就是对人类智慧和探索精神的赞颂。我期待这本书能够点燃我内心深处的科学好奇心，让我对宇宙的奥秘产生更浓厚的兴趣。

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这本书的另一个重要组成部分是实验研究。理论的提出固然重要，但最终的检验还是需要通过严谨的实验来验证。我非常好奇，在当前的技术条件下，科学家们是如何尝试去进行超光速相关的实验的。是否会有一些意想不到的现象被观测到，即使它们尚未直接证明超光速的存在？书中是否会介绍一些突破性的实验设备和技术，以及这些实验设计中所蕴含的智慧和创造力？例如，利用强大的粒子加速器，或者探索宇宙射线中的异常信号，亦或是通过高精度测量量子态的关联性。 我期待书中能够详细介绍那些曾经或正在进行的，可能与超光速研究相关的实验项目。即使这些实验的结果并非如预期般直接支持超光速理论，它们也可能为我们提供了新的认识，或者指引了新的研究方向。了解实验的细节，包括实验的原理、使用的仪器、数据的分析方法以及遇到的困难，能够帮助我更深刻地理解科学探索的真实过程，以及科学家们在面对未知时的坚持与智慧。

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