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出版者:

作者:闫银夫

出品人:

页数:183

译者:

出版时间:2009-12

价格:10.80元

装帧:

isbn号码:9787534648601

丛书系列:

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《星辰大海的航行者：当代科学前沿探索手册》 第一章：宇宙的低语与宏大叙事 本书旨在为对当代宇宙学、天体物理学和高能物理学前沿领域抱有浓厚兴趣的读者，构建一个清晰、深入且充满思辨性的知识图谱。我们不讨论基础的自然现象解释，而是直指当前人类认知边界上那些最令人兴奋、也最难以捉摸的谜团。 1.1 暗物质与暗能量的隐形帝国： 我们首先深入探讨当前标准模型之外的宇宙学难题。暗物质，这个占据宇宙物质总含量约27%的幽灵实体，其本质至今仍是物理学最大的未解之谜。我们将详细剖析WIMP（弱相互作用大质量粒子）理论的最新进展与实验困境，并转向诸如轴子（Axion）模型、惰性中微子（Sterile Neutrino）等替代性候选者。从地下的XENONnT实验到太空中的AMS-02探测器，我们追踪了人类寻找这些非重子物质踪迹的每一步精密部署。 紧接着，我们转向驱动宇宙加速膨胀的神秘力量——暗能量。爱因斯坦的宇宙学常数在量子场论中引发的“真空能危机”是本书探讨的重中之重。我们对比了ΛCDM模型（Lambda-Cold Dark Matter）的成功与局限性，并详细阐述了哈勃常数张力（Hubble Tension）如何挑战我们对早期宇宙测量的精确性。从修正引力理论（如$f(R)$引力）到动态暗能量模型（如昆虫（Quintessence）），我们将带领读者领略理论物理学家试图调和宏观观测与微观基础的智力角力。 1.2 引力波天文学的“新窗口”： LIGO和Virgo引力波探测器的成功开启了电磁波之外的全新观测维度。本章聚焦于黑洞与中子星并合事件（如GW170817）所揭示的极端物理环境。我们不满足于事件的记录，而是深入探究这些事件对基础物理常数（如光速与引力波速度的一致性）的检验意义，以及它们如何帮助我们理解重元素（如金和铂）的快速形成过程（快中子俘获过程，r-process）。展望未来，LISA（激光干涉空间天线）任务将如何捕获超大质量黑洞的合并信号，从而重构星系演化的历史，也是我们重点分析的内容。 第二章：量子信息与物质的终极构建块 本章将视野收缩至普朗克尺度，探讨量子力学在计算、通讯乃至物质结构理解上的革命性突破。 2.1 量子计算的拓扑前沿： 超越了传统的基于量子比特（Qubit）的实现方案（如超导电路、离子阱），本书将大量篇幅给予拓扑量子计算（Topological Quantum Computing）。我们详细解释了非阿贝尔任意子（Non-Abelian Anyons）的数学结构，特别是马约拉纳费米子（Majorana Fermion）在实现对环境噪声免疫的量子计算中的核心地位。从微软提出的“马约拉纳线”设想到理论上的实现路径，读者将了解到为何这种方案被视为实现容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computing）的圣杯。 2.2 量子纠缠与时空几何的猜想： 信息论与引力理论的交叉点是当前理论物理最活跃的战场之一。我们将深入探讨ER=EPR猜想，即虫洞（爱因斯坦-罗森桥）与量子纠缠之间的深刻等价性。这个大胆的设想暗示着时空几何结构可能源于信息的底层连接。我们阐述了AdS/CFT对应（反德西特空间/共形场论）如何提供一个研究量子引力现象的“玩具模型”，并讨论了纠缠熵在衡量时空曲率变化中的作用。 第三章：生命起源与合成生物学的边界 从星辰的聚合转向生命的起源，本章关注生物学前沿如何利用物理学和工程学的工具，重新定义“生命”的界限。 3.1 从无机物到细胞：非平衡态下的自组织： 我们搁置对DNA/RNA的经典描述，转而探讨生命起源的非平衡态热力学视角。重点剖析了杰克·索尔斯沃斯（Jack Szostak）的脂质囊泡模型如何模拟原始细胞膜的形成，以及化学梯度如何驱动复杂分子的聚合。我们将考察铁硫簇在早期代谢网络构建中的催化作用，并分析生命体如何通过耗散结构来抵抗熵增的必然性。 3.2 合成生物学与基因组工程的伦理前沿： 本部分关注基因编辑技术的“深度加工”。我们分析了CRISPR-Cas9系统之外的下一代工具，如碱基编辑（Base Editing）和先导编辑（Prime Editing）如何实现单核苷酸的精确替换，从而降低脱靶效应。更进一步，我们将讨论合成生物学在构建“异种生物”（Xenobiology）——即使用非自然氨基酸或不同遗传密码的生命形式——上的最新尝试。这不仅是工程学的壮举，也是对生命定义进行哲学思辨的起点。 第四章：人工智能的认知架构与涌现智能 本书的最后一部分聚焦于当前席卷科技界的革命性力量，并试图穿透“黑箱”的表象，探究其深层结构与未来走向。 4.1 大型语言模型的涌现能力与“世界模型”： 当前的大型语言模型（LLMs）已展现出惊人的推理和代码生成能力，这被认为是“涌现能力”（Emergent Abilities）。我们将超越Transformer架构的细节，重点分析这些模型是否真正构建了对现实世界的内在表征，即“世界模型”（World Models）。我们对比了预测编码（Predictive Coding）理论与LLM训练机制的潜在联系，并探讨了符号推理（Symbolic Reasoning）在神经网络中是如何被隐式编码的。 4.2 具身智能与物理世界的交互学习： 纯粹的文本模型终将受限于其训练数据的离散性。本书强调了“具身智能”（Embodied AI）的重要性——让智能体拥有物理身体，并在真实或高度仿真的环境中进行交互学习。我们分析了强化学习（RL）与模仿学习（Imitation Learning）如何结合，使机器人能够掌握复杂的运动技能和对物理定律的直觉理解。例如，OpenAI的Robotics项目或DeepMind的MuJoCo模拟器如何成为新的“数字实验室”，用于测试通用人工智能（AGI）的早期形态。 结语：未知的疆域 《星辰大海的航行者》并非终结，而是对当下知识前沿的一次系统性导航。科学的本质在于不断地修正和超越已知。从最微小的夸克到最宏大的宇宙结构，从生命的化学起源到智能的计算架构，我们所触及的每一个领域都预示着更深层次的统一性和更令人震撼的发现。本书的价值在于激发读者将这些分散的知识碎片拼接起来，去迎接下一个未知的黎明。

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