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出版者:Collins Reference

作者:Editors Of Scientific American

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2003-11-01

价格:USD 14.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780060523367

丛书系列:

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《星际航行与时间悖论：当代物理学的边界探索》 作者： 詹姆斯·哈德森 博士 (James Hudson, Ph.D.) 出版时间： 2025年秋季 页数： 680页（精装） 定价： 45.00美元 --- 内容简介： 在人类文明的漫长历史中，对宇宙本质的求索从未停歇。从古老的亚里士多德的沉思，到牛顿的经典力学，再到爱因斯坦的相对论，每一次认知的飞跃都伴随着对现有框架的颠覆。然而，进入二十一世纪，我们站在了一个前所未有的知识前沿：量子力学与广义相对论的鸿沟依然存在，暗物质与暗能量的本质依旧成谜，而星际旅行的梦想，似乎仍然被光速的铁律所束缚。 《星际航行与时间悖论：当代物理学的边界探索》并非一本简单的科普读物，它是一次对当前物理学最前沿、最富有争议性课题的深度潜入。作者詹姆斯·哈德森博士，一位在弦理论和量子引力领域享有盛誉的理论物理学家，以其清晰而严谨的笔触，带领读者穿越令人眼花缭乱的数学模型和深奥的哲学思辨，直抵我们理解宇宙的极限。 第一部分：时空的几何与极限 本书的第一部分着重探讨了时空本身的结构及其在极端条件下的表现。哈德森博士首先回顾了爱因斯坦广义相对论的辉煌成就——从水星轨道的精确解释到引力波的探测。随后，他将焦点转向了那些理论上可能存在的、却仍未被证实的奇特时空结构。 虫洞（Wormholes）的拓扑学： 我们如何才能从理论上构造一个可穿越的虫洞？本书深入剖析了“负能量密度”物质在维持虫洞喉道开放中所扮演的关键角色。作者详细阐述了对“异物质”（Exotic Matter）的现代研究进展，探讨了量子真空涨落是否能够提供足够的负能量，以及这种构造对因果律可能产生的破坏性影响。这里探讨的不仅仅是数学解的可行性，更是对我们当前物理定律适用范围的深刻质疑。 超越光速的猜想： 虽然狭义相对论是现代物理学的基石，但对“超光速”（Tachyons）粒子的理论探索从未停止。哈德森博士审视了这些假设粒子在洛伦兹不变性框架下的逻辑困境，以及某些非主流理论如何试图在不完全推翻现有框架的前提下，绕开光速限制的“禁区”。 时间旅行的悖论： 时间旅行不仅仅是科幻小说的素材，它更是检验物理学自洽性的终极试金石。本书用大量的篇幅分析了“祖父悖论”的各种逻辑解决尝试，包括诺维科夫自洽性原则（Novikov Self-Consistency Principle）和多世界诠释（Many-Worlds Interpretation）在时间循环问题上的应用。读者将跟随作者，探索时间闭合曲线（Closed Timelike Curves, CTCs）的物理可能性与逻辑必然性之间的微妙平衡。 第二部分：量子信息与宇宙的深层联系 本书的第二部分转向了微观世界的神秘领域，聚焦于量子力学中那些最令人不安的现象，以及它们如何可能与宏观宇宙的结构产生深远联系。 量子纠缠与隐性变量： 爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”的量子纠缠，在当代信息科学中正发挥着越来越重要的作用。哈德森博士不仅解释了贝尔不等式的实验验证，更深入探讨了在信息论视角下，纠缠是否可能成为一种超越时空限制的通讯媒介。关于“隐性变量”理论的复兴趋势，特别是那些试图在局部实在论框架内解释量子现象的尝试，在书中得到了细致的梳理和批判性评估。 引力子的搜寻与量子引力： 描述引力的量子理论至今仍是理论物理学的“圣杯”。本书对比了主流的两种主要尝试：弦理论（String Theory）及其对额外维度的预测，以及圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）对时空“原子化”的构想。作者没有偏袒任何一方，而是客观分析了它们在解决信息黑洞悖论和宇宙大爆炸奇点问题上的各自优势与面临的实验验证困境。对于弦理论中“景观”（Landscape）的泛滥问题，哈德森博士提出了一个关于理论有效性和可证伪性的深刻反思。 信息守恒与黑洞的终结： 黑洞信息悖论，即物质落入黑洞后信息是否永久丢失的问题，被认为是连接广义相对论和量子力学的核心冲突点。本书详尽分析了霍金辐射（Hawking Radiation）的半经典推导，并重点探讨了“火墙”（Firewall）假说与信息保存方案（如Fuzzballs模型）之间的激烈辩论。作者提出，对信息本质的理解，可能比对引力子本身的发现更为关键。 第三部分：宇宙学的新范式 最后，本书聚焦于宏观尺度上的未解之谜，探讨了我们当前宇宙模型中那些“缺失的要素”。 暗物质与暗能量的本体论： 迄今为止，暗物质和暗能量构成了宇宙物质能量密度的95%以上，但它们的本质仍然是纯粹的理论推断。作者系统回顾了WIMP（弱相互作用重粒子）模型的局限性，并转向探索替代方案，如修正牛顿动力学（MOND）的扩展版本，以及暗能量作为一种动态场（如精质 Quintessence）的可能性。哈德森博士强调，我们可能正处于对“真空能”理解的巨大偏差之中。 多重宇宙的哲学与物理边界： 如果弦理论的“景观”是真实的，那么多重宇宙（Multiverse）的概念似乎就变得不可避免。本书探讨了“人择原理”（Anthropic Principle）在解释宇宙精细调节问题上的作用，并严肃讨论了“可观测性”在证伪多重宇宙理论方面的根本性挑战。这部分内容促使读者思考：一个无法被直接观测的理论，在多大程度上仍能被称为“科学”？ 未来望远镜与实验验证的路线图： 物理学的进步总是受制于技术的边界。哈德森博士为读者描绘了一幅激动人心的未来实验蓝图，从下一代引力波探测器（如LISA），到寻找宇宙微波背景辐射中原始引力波的“B模式”极化信号，以及深空暗物质直接探测的最新尝试。 --- 读者对象： 本书面向所有对基础物理学、宇宙学、信息论以及科学哲学有浓厚兴趣的读者。它要求读者具备高中物理或微积分基础知识，但作者的叙述风格旨在使复杂的概念变得既严谨又引人入胜，确保即便是跨专业的读者也能领略到当代物理学最深邃的思考。它不仅是知识的传递，更是一场挑战固有思维模式的智力探险。 詹姆斯·哈德森博士简介： 哈德森博士是普林斯顿高等研究院的资深研究员，在量子场论和高能物理领域发表了超过百篇同行评审论文。他以其对弦理论中 AdS/CFT 对偶性的独到见解而闻名，并长期致力于推动理论物理学与实验观测之间的对话。

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这本书给我的震撼，更多来自于它所展现的“科学的谦逊”。在许多看似定论的领域，专家们依然会谨慎地使用“目前看来”、“最有力的证据指向”这类措辞，而不是一锤定音。这种对知识边界的清晰认知，恰恰是其权威性的最佳证明。我特别喜欢其中探讨生物进化论与复杂系统的部分。它没有简单地宣扬“适者生存”的口号，而是细致地描绘了生态系统内部动态平衡的微妙，以及随机性在演化过程中扮演的不可或缺的角色。阅读过程中，我常常会停下来，思考书中所提出的观点与我原有认知的冲突或契合之处，这迫使我不断地修正和完善自己的世界观。这本书的叙事节奏拿捏得极好，即便是涉及到繁复的数学或化学原理，专家们也会巧妙地通过类比和历史回顾来铺垫，确保读者不会在半途迷失方向。它不像一本知识的辞典，更像一位睿智的导师，在你需要指导的关键时刻，递给你一盏明灯。对于那些希望培养批判性思维，拒绝盲目接受信息的人来说，这本书提供的视角是无价的。

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我是一个对历史和哲学交叉领域特别感兴趣的读者，原本以为这本书会更偏向自然科学的硬核内容，但出乎意料的是，其中关于认知科学和人类决策偏差的讨论，精彩得令人难以置信。专家们从神经科学的角度剖析了我们日常生活中常见的逻辑谬误，这让我反思了自己许多基于直觉做出的判断。这种将最前沿的神经影像学发现与日常行为分析结合起来的方式，极大地增强了知识的实用性。我记得有一篇关于“记忆的可靠性”的论述，它颠覆了我对个人经历的某些固有看法，让我开始用更审慎的态度对待自己的回忆。这本书的选材眼光非常独到，它挑选的往往是那些虽然不常出现在头条新闻，但对人类理解自身和宇宙本质至关重要的议题。行文风格上，它保持了一种始终如一的优雅和精确，很少有冗余的词藻堆砌，每一个句子都仿佛经过了精密的计算，准确地传达了信息。阅读体验是极其流畅且充实的，每一次翻页都意味着对未知世界的一次深入探索。

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这本书的价值，在于它提供了一种“多重视角融合”的思维训练工具。它不是让所有专家达成完全一致的意见，相反，它常常展示了在某些复杂问题上，即使是顶尖人才之间也存在着合理的、基于不同模型和假设的争论。比如在探讨宇宙加速膨胀的解释时，不同流派的宇宙学家如何从观测数据中解读出迥异的结论，这种辩证的呈现方式，极大地拓宽了我的视野。我不再认为科学是一个由一成不变的真理构成的堡垒，而是一个充满活力、不断自我修正的动态过程。这本书的编辑功力也值得称赞，他们成功地将分散在不同期刊和会议上的精华问答组织起来，形成了一个逻辑清晰的知识体系。读完后，我感觉自己仿佛经历了一场密集的“头脑风暴”，那些原本散落在各处的知识点，现在都通过科学的逻辑链条连接了起来。对于那些已经具备一定科学素养，但渴望从更高维度整合知识体系的进阶读者来说，这本书无疑是一次高效且令人振奋的智力之旅。

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读完这套书的感受，如果用一个词来概括，那就是“智力上的酣畅淋漓”。它不同于那些堆砌专业术语的学术专著，也区别于那些为了哗众取宠而故作高深的科普读物。这本书的独特魅力在于它的“对话感”。你会清晰地感受到，每一个专家都在努力跨越他们专业领域的壁垒，用最精确却又最易懂的语言来回应那些带着原始冲动的好奇心。比如，当讨论到气候变化对极端天气的影响时，书中没有停留在简单的因果罗列上，而是深入剖析了模型构建中的不确定性，这种坦诚本身就是一种高尚的科学态度。我发现，当我合上书本，再去观看新闻报道或者纪录片时，我的理解层次似乎一下子提升了一个维度，那些曾经模糊不清的科学概念，现在都变得轮廓分明，具有了坚实的逻辑支撑。特别是关于时间、空间本质的探讨部分，几位物理学家的阐述角度各异，却又彼此印证，构建了一个宏大而精妙的知识网络。这本书的排版和插图设计也十分考究，简洁而不失美感，有效地辅助了那些抽象概念的理解。可以说，它成功地将“高冷”的科学前沿拉到了普通人可触及的范围内，而且，这种触及带来的满足感是持久而深远的。

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这本汇集了《科学美国人》专家问答的精选集，简直是为我这种对世界充满好奇心的“十万个为什么”先生量身打造的。我记得当初随手翻开其中一页，正巧看到一个关于量子纠缠的解释，原本晦涩难懂的概念，被作者用一种近乎诗意的比喻阐述得清晰透彻。那种豁然开朗的感觉，比解开一道复杂的数学题还要令人愉悦。书中涉及的领域之广，实在令人咋舌，从深海生物的生存哲学到宇宙边缘的暗物质分布，再到最前沿的人工智能伦理困境，几乎没有哪个角落被遗漏。我尤其欣赏它并非提供标准教科书式的答案，而是展现了科学家们在面对未知时那种严谨的思辨过程和探索精神。每篇文章的结构都非常巧妙，通常以一个看似简单却极富挑战性的问题开篇，随后层层剥开，引入必要的背景知识，最后给出一个既权威又充满启发性的结论。阅读过程中，我感觉自己就像坐在一个由顶尖头脑组成的圆桌会议旁，静静地聆听他们的真知灼见。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的熏陶，它教会我如何提出更好的问题，如何用更科学的框架去审视日常生活中的种种现象。对于那些渴望超越日常信息碎片化阅读，寻求深度思考的读者来说，这本书绝对是案头必备的宝藏。

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