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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:McIndoe, Andrew

出品人:

页数:208

译者:

出版时间:

价格:$ 48.59

装帧:Pap

isbn号码:9781841100777

丛书系列:

图书标签:

• 医学
• 科学
• 健康
• 医疗
• 生物学
• 解剖学
• 生理学
• 病理学
• 临床医学
• 研究

科学与哲思的交汇：《宇宙图景：从宏观到微观的探索》 图书简介 《宇宙图景：从宏观到微观的探索》并非一部医学科学的教科书，而是一部深植于物理学、天文学、哲学和信息论的跨学科著作。本书旨在带领读者进行一场思想上的宏大旅行，从宇宙的诞生伊始，追溯至亚原子粒子的微妙舞蹈，并探讨这些基本规律如何塑造了我们所感知的一切——包括生命与意识的复杂性。 本书的核心论点在于，理解宇宙的终极结构，需要我们超越专业学科的藩篱，以一种综合的、系统性的视角去审视自然界的基本原理。我们坚信，任何对“真实”的探究，都必须建立在对物质、能量、时空这三位一体的深刻认识之上。 第一部分：时空的原初回响——宇宙学的沉思 本部分着重于宇宙学的宏大叙事。我们从138亿年前的奇点爆发——大爆炸理论——开始，但这并非一个结束点，而是一个起点。我们深入探讨了暴胀理论（Inflationary Theory）如何解决了视界问题和平坦性问题，以及它留给我们的宇宙残余证据：宇宙微波背景辐射（CMB）。书中对CMB的偏振模式进行了细致的分析，并讨论了普朗克卫星和未来观测任务将如何帮助我们揭示早期宇宙的量子涨落。 随后，我们将目光投向“暗面”——暗物质和暗能量。我们审视了自牛顿力学时代以来，引力现象如何引导我们推断出这些看不见实体的存在。书中详细对比了WIMP（弱相互作用大质量粒子）模型、轴子（Axion）模型，以及关于修正引力理论（如MOND）的争论。关于暗能量，我们将深入探讨宇宙加速膨胀背后的驱动力，并阐述当前关于兰伯特（Λ）模型的局限性，以及可能存在的动态暗能量场。 我们没有止步于粒子物理的范畴，而是将这些宇宙学尺度的问题，与爱因斯坦的广义相对论联系起来。读者将跟随作者的笔触，理解黑洞的奇点、事件视界和霍金辐射的理论基础。尤其令人兴奋的是，我们探讨了信息悖论（Information Paradox），即物质落入黑洞后，其携带的信息是否真的永远丢失了，以及这是否挑战了量子力学中的幺正性原则。 第二部分：物质的骨架——量子力学与标准模型之外 跨越了宏观的星系尺度，本书将焦点急剧收缩至物质的最基本构成。本部分是对粒子物理的精炼提炼，但其目的并非教授计算技巧，而是揭示其内在的哲学含义。 我们首先回顾了量子力学的两大支柱：波粒二象性与不确定性原理。书中通过思想实验（如双缝实验的延伸讨论），而非复杂的数学推导，阐释了观测行为对物理实在的根本影响。我们强调了薛定谔方程的非决定论本质，以及哥本哈根诠释与多世界诠释之间的深刻分歧。 接着，本书深入讲解了粒子物理的标准模型（Standard Model）。我们详细描述了夸克（上、下、奇、粲、底、顶）如何组合成强子（如质子和中子），以及规范玻色子（光子、胶子、W和Z玻色子）如何媒介强力、弱力和电磁力。本书的独特之处在于，它将希格斯机制的发现，置于“质量起源”的哲学高度来讨论——为什么基本粒子需要一个背景场才能获得质量？ 然而，本书并未将标准模型视为终极真理。我们花费大量篇幅探讨了标准模型的诸多未解之谜：中微子的质量、引力为何在标准模型中缺席，以及是否存在超越标准模型的新物理（BSM）。弦理论、圈量子引力（Loop Quantum Gravity）等前沿理论被引入，并非作为最终答案，而是作为人类理性试图将引力与量子力学统一的勇敢尝试。 第三部分：信息、复杂性与涌现的实在 本书的第三部分是连接物理基础与现象世界的桥梁。我们认为，宇宙的本质或许不是粒子或场，而是信息。 我们引入了信息论的概念，探讨香农信息、热力学信息以及它们与熵的关系。在物理学背景下，熵不再仅仅是“混乱度”，而是系统内部信息存储和不可用性的度量。我们讨论了玻尔兹曼的统计力学，以及如何从微观粒子的随机运动中“涌现”出宏观的温度、压力等热力学定律。 这一部分重点关注“复杂性科学”。我们探讨了耗散结构理论（Dissipative Structures），即系统如何在远离热力学平衡的状态下，通过持续的能量交换来维持和发展出高度有序的结构。从湍流中的涡流到化学振荡反应，我们展示了自组织现象的普遍性。 最后，本书将视角转向生命现象的物理学基础。我们不涉及生物化学的具体过程，而是探讨生命系统作为极端复杂的耗散结构，如何利用局部负熵来对抗整体熵增的宇宙趋势。意识和心智的产生，被视为信息处理在高度连接和反馈的物质基质中涌现出的最高级形式之一。本书在此提出一个开放性的问题：心智的涌现，是否是宇宙在特定条件下必然要达到的信息密度和结构复杂度的体现？ 结语：未完成的探索 《宇宙图景：从宏观到微观的探索》以一种谦逊的姿态收尾：我们所揭示的，不过是知识边界上的一小块被点亮的区域。从暗能量的本质到量子引力的统一，从宇宙的边界到意识的起源，科学的征途永无止境。本书的价值，在于提供一个广阔的、相互联系的框架，鼓励读者在理解科学发现的同时，反思我们在浩瀚宇宙中的位置与意义。它是一本献给所有对“为什么”而非仅仅“是什么”抱有无限好奇心的探索者们的指南。

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