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出版者:Springer Verlag

作者:Cohen, Richard E.

出品人:

页数:100

译者:

出版时间:2007-12

价格:$ 33.84

装帧:Pap

isbn号码:9780387989860

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 物理学
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宇宙的编织者：探寻物质与能量的终极奥秘 一部跨越经典与现代物理的宏伟史诗，一次深入探究自然法则根源的非凡旅程。 本书并非一本标准的教科书，它是一份献给所有对宇宙深层结构抱有无限好奇心的人的邀请函。我们旨在剥离那些束缚思维的公式壁垒，直接触及支配我们所见、所感、乃至所思的一切基本力量与粒子。这是一次关于“为什么”而非仅仅“如何计算”的探索。 第一部分：基石的坍塌与重建——从牛顿到量子迷宫 我们的旅程始于对宏大叙事的重审。在牛顿的经典力学框架下，宇宙是一台精确运转的巨大钟表，一切运动都可预测。我们首先回顾这段辉煌的成就，重点分析其在处理极高速度和极小尺度时的局限性。 随后，我们将深入二十世纪初物理学革命的熔炉。爱因斯坦的狭义相对论，如同一道闪电，彻底颠覆了我们对空间和时间的朴素认知。我们详细探讨了洛伦兹变换的深层含义——时间膨胀不再是科幻，而是宇宙的内在属性。通过对质能等价原理（$E=mc^2$）的细腻解读，我们将揭示质量如何潜藏着难以想象的能量，以及这如何重塑了我们对恒星生命周期的理解。 紧接着，是量子力学的“幽灵般的超距作用”。我们不会沉溺于复杂的薛定谔方程求解，而是聚焦于其哲学基础和核心悖论。波粒二象性如何挑战了我们的直觉？测量问题——观察者如何影响被观察的现实——的深远影响何在？我们将审视哥本哈根诠释、多世界理论（Many-Worlds Interpretation）的激进魅力，以及隐变量理论的持续拉锯。本部分旨在让读者理解，在微观世界，确定性让位于概率的潮汐，物理学的确定性基石正在发生微妙的位移。 第二部分：时空的几何学与引力的挽歌 在本部分，我们将处理宇宙的宏观架构——引力。广义相对论的诞生标志着物理学的一场优雅的几何化革命。我们将抛弃牛顿的“力”的概念，转而理解引力不过是时空曲率的表现。 我们仔细剖析了黎曼几何如何成为描述这种曲率的语言。黑洞——时空曲率无限大的奇点——不再是理论推测，而是经过观测证实的宇宙实体。我们将描绘事件视界的边界，探讨信息悖论的困境：落入黑洞的信息究竟是永远丢失了，还是以某种未知的形式编码在霍金辐射中？ 更进一步，本书触及了宇宙学的宏大叙事。大爆炸理论的证据链——宇宙微波背景辐射（CMB）的发现及其在宇宙学参数确定中的关键作用——被系统梳理。我们探讨了宇宙的加速膨胀，这引出了现代物理学最棘手的两个谜团：暗物质和暗能量。我们不会满足于仅仅列出观测数据，而是深入探讨WIMPs、轴子等候选粒子，以及暗能量的本质——是宇宙学常数，还是动态场？这是对我们现有物理学模型的根本性拷问。 第三部分：物质的拼图——粒子物理学的标准模型及其超越 粒子物理学是关于“构成万物之物”的研究。标准模型（Standard Model, SM）是人类智慧的巅峰之一，它以惊人的精度描述了已知的基本粒子及其三种基本相互作用（电磁力、弱核力和强核力）。 我们将逐一解构这个模型：夸克家族（上、下、奇、魅、顶、底）如何通过胶子传递强相互作用力，形成质子和中子；轻子家族（电子、缪子、陶子及其对应的中微子）的特性。我们尤其关注希格斯机制——粒子如何获得质量的秘密。希格斯玻色子的发现，不仅是SM的完美闭环，也开启了对新物理学的想象空间。 然而，标准模型远非终点。它无法解释引力、暗物质、暗能量，也无法解释中微子质量的存在。本书的后半部分将目光投向“超越标准模型”（Beyond the Standard Model, BSM）的前沿理论。超对称性（Supersymmetry, SUSY）试图将费米子与玻色子配对，以解决层级问题。大统一理论（GUT）的尝试，旨在将电磁力、弱核力和强核力统一于一个更宏大的框架之下。我们将讨论这些理论的实验测试现状和面临的挑战，引领读者思考下一代粒子加速器和探测器可能揭示的全新物理维度。 第四部分：通往终极理论的桥梁——弦论与圈量子引力 在本书的收官阶段，我们将探讨物理学界试图将量子力学与广义相对论调和的两种主要尝试。 弦论（String Theory）提出，所有基本粒子并非零维点状，而是微小振动的能量弦。这种理论的魅力在于，它自然地包含了引力的量子描述——引力子。我们将介绍M理论的五种不同版本如何被统一在一个十维或十一维的时空框架内，以及紧致化（compactification）的概念如何试图解释我们为何只感知到四维时空。 与弦论的超维度路径相对，圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）则选择在现有四维时空中对时空本身进行“量子化”。它描绘了一个由离散的、相互连接的“圈”构成的网络，即“自旋网络”。在这里，空间和时间本身不再是连续的背景，而是由最小的、不可再分的“量子体积”和“量子面积”构成的。 结语：未竟的探索 本书的宗旨是展现物理学作为一门持续进化的、充满未解之谜的学科的生命力。《宇宙的编织者》旨在激发读者对自然界深层规律的敬畏，并鼓励思考：我们离最终的“万有理论”究竟还有多远？这个领域充满了尚未被发现的定律、尚未被观测的粒子和尚未被理解的维度。真正的物理学之旅，才刚刚开始。

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