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出版者:

作者:卓越科技

出品人:

页数:269

译者:

出版时间:2008-4

价格:33.00元

装帧:

isbn号码:9787121061035

丛书系列:

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好的，这是一份针对一本名为《快学快用》的图书的简介，但这份简介将完全不涉及《快学快用》这本书的任何内容，而是描述一本完全不同主题的图书，并尽可能详尽地展开。 --- 《宇宙的寂静回响：从量子泡沫到星系团的尺度探索》 导言：在浩瀚与微观的交汇点上 人类仰望星空，试图理解自身在宇宙中的位置；我们钻研微观粒子，试图揭示物质最深层的秘密。然而，宇宙的宏伟叙事并非仅仅由引力塑造的巨大结构构成，它更是一部由最基础的物理定律所谱写的交响乐。 《宇宙的寂静回响》并非一本入门读物，它是一次对当代宇宙学、粒子物理学以及它们之间深刻联系的深度潜水。本书旨在为那些对基础物理学有扎实理解，并渴望探索知识前沿的读者，构建一座连接微观量子领域与宏观宇宙结构的桥梁。我们不满足于描述“是什么”，而是深入探究“为什么”以及“如何可能”。 --- 第一部分：时空结构的深层几何 (The Deep Geometry of Spacetime) 本部分聚焦于爱因斯坦的广义相对论如何从根本上重塑我们对时空本质的认知，并将其与前沿的量子理论进行初步的对话。 第一章：黎曼几何的复兴与引力的场方程 我们首先回顾黎曼几何如何为描述弯曲时空提供了数学框架。本章细致剖析爱因斯坦场方程的张量形式，不仅讲解其各项的物理意义（如应力-能量张量），更深入探讨其在强引力场下的非线性特性。我们将通过分析静态球对称解（如史瓦西度规）和动态解（如弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规的推导过程），阐明引力如何被理解为时空本身的几何行为，而非传统意义上的“力”。 第二章：奇点问题与信息的悖论 黑洞是广义相对论的必然产物，也是检验理论极限的终极实验室。本章详细考察了奇点的形成条件（如彭罗斯-霍金奇点定理）。重点在于对黑洞视界的深入分析——这个“一去不复返”的边界。我们探讨了霍金辐射的半经典推导，并详细阐述了著名的黑洞信息悖论：当信息落入黑洞后，其是否真的永远丢失了？这直接引出了对量子引力理论的迫切需求。 第三章：宇宙的拓扑与几何分类 超越了局部描述，本部分转向对整个宇宙结构的考察。我们讨论了基于拓扑学概念的宇宙分类，从简单连接到更复杂的流形。本章将探讨高维空间在特定理论模型（如卡鲁扎-克莱因理论的现代回响）中的作用，并评估当前观测数据（如宇宙微波背景辐射的各向异性）对宇宙整体几何（平坦、封闭或开放）的约束力度。 --- 第二部分：量子的阴影与基础力的统一 (Quantum Shadows and Unification) 在微观层面，自然界的描述转向了量子场论（QFT），这是理解基本粒子及其相互作用的基石。 第四章：标准模型的数学骨架：规范对称性 标准模型是迄今为止最成功的物理学理论之一。本章从数学上解构其核心——非阿贝尔规范理论（$SU(3) imes SU(2) imes U(1)$）。我们详细阐述了规范不变性如何强制性地引入了光子、胶子以及W和Z玻色子，并解释了狄拉克方程如何被提升为相对论性的量子场。 第五章：自发对称性破缺与希格斯机制的深度解析 希格斯场赋予了基本粒子质量，这是粒子物理学中最精妙的机制之一。本章不仅描述了格拉肖夫-温伯格-萨拉姆（GWS）理论中电弱对称性的自发破缺过程，更深入探讨了潜在的Goldstone玻色子如何“被吃掉”并转化为规范玻色子的纵向极化分量。我们还会审视费米子质量项的引入，以及该机制在超导电性等凝聚态物理类比中的体现。 第六章：重子数守恒的挑战与超越标准模型 (BSM) 的前沿 标准模型虽然强大，但存在明显的不完备性（如引力未被纳入、中微子质量、暗物质和暗能量的缺失）。本章转向超越标准模型（BSM）的探索。我们详细讨论了超对称理论（SUSY）的动机、其对能级稳定性的影响，以及大统一理论（GUTs）中不同耦合常数如何在一个高能点汇聚的精妙预测。此外，还探讨了潜在的非微扰效应，例如磁单极子的存在及其对电荷量化的意义。 --- 第三部分：从微观到宏观的桥梁：宇宙演化的量子起源 (Quantum Origins of Cosmic Evolution) 本部分的核心是将量子场论应用于宇宙学尺度，探索宇宙的开端与结构的起源。 第七章：暴胀理论的场论基础 宇宙暴胀理论是解决视界问题和平坦性问题的关键。本章将其置于量子场论的框架内。我们引入慢滚势能（Slow-Roll Potential）的概念，并推导了暴胀期间量子涨落如何被拉伸到宇宙学尺度，成为后来宇宙结构形成（如CMB各向异性）的“种子”。我们对比了不同暴胀模型（如混沌暴胀与永恒暴胀）的预测差异。 第八章：量子引力的幽灵：弦论与圈量子引力 要真正统一引力和量子力学，需要一个更深层次的理论。本章作为对两种主要竞争者——弦论和圈量子引力的——的批判性评估。 弦论视角： 我们探讨了如何通过膜（branes）和额外维度的紧致化来解释标准模型中的粒子谱，并讨论了景观（Landscape）问题及其对“微调”的挑战。 圈量子引力（LQG）视角： 我们关注其如何“量子化”时空本身，引入了斯平泡沫（Spin Foams）的概念，并探讨了LQG对黑洞熵和“大反弹”（Big Bounce）这一替代性宇宙起源模型的预测。 第九章：暗物质与暗能量的场论诠释 暗物质和暗能量构成了宇宙总能量密度的约95%。本章将它们视为场论中的特定实体。对于暗物质，我们探讨了轴子（Axions）和弱相互作用重粒子（WIMPs）作为候选场的特性，以及它们与电弱规范群的潜在连接。对于暗能量，我们讨论了真空能量密度（宇宙学常数）问题及其与QFT中零点能的巨大差异（真空灾难），并考察了修改引力（如f(R)引力）作为替代方案的可能路径。 --- 结语：未竟的探索 《宇宙的寂静回响》结束于对未来研究方向的展望。从引力波天文学提供的黑洞并合信息，到下一代粒子对撞机对新粒子的搜寻，我们正处在一个实验数据即将对理论进行严酷检验的关键时期。本书提供的理论框架，旨在帮助读者更好地解读和参与这场人类对宇宙终极奥秘的探索。这不是一个终点，而是通往更深层物理学理解的坚实阶梯。

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