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出版者:Cold Spring Harbor Laboratory Press

作者:Errol Friedberg

出品人:

页数:350

译者:

出版时间:2010-9-21

价格:USD 40.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780879699475

丛书系列:

图书标签:

• 传记
• 分子生物学
• 遗传学
• 噬菌体
• RNA
• 密码子
• 蛋白质合成
• 神经科学
• 生物化学
• 诺贝尔奖
• 科学史

《时间的褶皱：现代物理学的未解之谜与宇宙的边界》 书籍简介 在人类探索自然奥秘的宏伟画卷中，物理学始终占据着最前沿、最引人入胜的位置。然而，当我们凝视宇宙的深邃，试图用我们最精确的数学语言去描摹它的运行规律时，总有那么几条看不见的、令人心悸的裂痕出现。《时间的褶皱：现代物理学的未解之谜与宇宙的边界》并非一部梳理已知理论的教科书，而是一次深入人类认知极限的冒险，它聚焦于那些让爱因斯坦、玻尔乃至当代最顶尖的学者们辗转反侧的根本性难题。 本书旨在为对宇宙的终极奥秘抱有强烈好奇心的读者，构建一个清晰而引人入胜的地图，标示出现代物理学中那些尚未被完全“征服”的领域。我们不会停留在对经典物理学的赞美，而是将目光投向那些挑战我们日常直觉、甚至可能颠覆我们世界观的前沿地带。 第一部分：时空的几何与量子迷雾 我们从对“实在”的理解开始，聚焦于物理学史上最深刻的冲突：广义相对论与量子力学的鸿沟。 1. 相对论的极限与引力子的幽灵： 广义相对论以其优雅的几何语言描述了引力——物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。然而，当我们试图将引力纳入量子框架时，数学会瞬间崩溃。黑洞的奇点内部、宇宙大爆炸的瞬间，这些“奇点”不再是物理定律适用的地方，而是定律失效的警示牌。本书深入探讨了弦理论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）这两种最具雄心的尝试，它们试图通过引入额外维度或将时空量子化来弥合这一鸿沟。我们将详细剖析D-膜、M理论的结构，以及圈量子引力如何将时空描绘成由离散的“时空原子”编织而成的网络。 2. 量子纠缠的“幽灵般的超距作用”： 量子力学的核心——叠加态和纠缠态——挑战了我们对局部实在性的传统观念。爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”。本书将回顾贝尔不等式的实验验证，清晰地解释，为什么量子纠缠意味着我们对信息传递的传统理解必须做出调整。我们还会探讨“退相干”（Decoherence）理论，它解释了为何宏观世界看不到量子叠加态的怪异，以及量子信息科学如何试图利用这些奇异性质。 3. 时间的本质：箭头的方向与可逆性悖论： 为什么物理定律在微观层面几乎完全可逆，而我们宏观世界的时间却只有一个明确的方向——“时间之箭”？本书将对比热力学第二定律（熵增）与宇宙学时间之箭（宇宙膨胀），并探讨时间在量子引力框架下是否依然存在，或者它仅仅是描述系统复杂性的一个涌现属性。我们还会触及“块状宇宙”（Block Universe）的哲学推论，即过去、现在和未来是否在某种更高维度的时空结构中同时存在。 第二部分：暗物质与暗能量——宇宙的失落之95% 我们所能直接观测到的普通物质，只占宇宙总能量密度的不到5%。其余的绝大部分被神秘的“暗”实体所占据。 1. 暗物质的狩猎场： 为什么星系会旋转得如此之快，以至于它们应该在宇宙中分崩离析？唯一的解释是存在着看不见、不发光、但具有引力的物质。本书详细梳理了暗物质的候选者，从经典的WIMPs（弱相互作用大质量粒子）到更轻的轴子（Axions）。我们将考察地下深处的直接探测实验（如XENONnT、LUX-ZEPLIN），以及太空中的间接信号（如伽马射线望远镜的观测）。同时，我们也会探讨替代性的引力理论（如MOND），以及它们在解释观测数据时所面临的挑战。 2. 暗能量与宇宙的加速膨胀： 1998年发现的宇宙加速膨胀是本世纪最重大的发现之一。是什么力量在推动着宇宙加速远离我们？本书深入解析了“宇宙学常数”的概念，以及它与真空能密度之间高达$10^{120}$倍的惊人差异——这是理论物理学中最尴尬的“微调”问题。我们会探讨托里（Tory）模型、昆廷能量（Quintessence）等动态暗能量理论，以及未来詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）和欧几里得（Euclid）任务将如何帮助我们区分不同类型的暗能量。 3. 结构形成与宇宙网的演化： 暗物质如何充当宇宙的“骨架”，促成了星系、星系团和宇宙网的形成？我们将利用N体模拟的结果，展示暗物质晕的密度谱如何引导着普通物质聚集，最终形成我们今天看到的宏大结构。 第三部分：超越标准模型——粒子物理学的未竟之路 粒子物理学的标准模型在描述已知基本粒子和三种基本力方面取得了惊人的成功，但它本身就是一个“不完整”的理论。 1. 中微子的质量之谜： 标准模型最初预测中微子是没有质量的。然而，实验观测到的中微子振荡现象无可辩驳地证明它们具有微小质量。本书解释了如何通过“跷跷板机制”（Seesaw Mechanism）来解释为什么中微子质量远小于其他费米子，以及这是否暗示着存在着更重的“惰性中微子”（Sterile Neutrinos）。 2. 希格斯玻色子之后的疑问： 尽管LHC发现了希格斯玻色子，但我们对它的性质知之甚少。希格斯场的自发对称性破缺机制的细节，特别是其真空的稳定性，仍然是理论研究的热点。本书将探讨“层级问题”（Hierarchy Problem）——为什么电弱尺度（EW Scale）比普朗克尺度低了那么多？这引出了超对称（Supersymmetry, SUSY）理论的必要性，以及我们在大型强子对撞机中尚未找到SUSY粒子的窘境。 3. 量子引力的最后尝试： 最终，物理学必须找到一个统一的理论。本书将简要回顾超引力（Supergravity）的概念，以及它在连接引力与其他基本力尝试中的作用，并讨论如何通过 AdS/CFT 对偶性（反德西特空间/共形场论对偶）这一强大的数学工具，来间接研究量子引力效应。 第四部分：宇宙的边界与终极命运 本书的收尾将把视角推向宇宙的边界，探讨我们是否生活在一个更大的结构中。 1. 多元宇宙的景观： 弦理论的“景观”（Landscape）预测了存在数量庞大的不同真空态，对应着不同的物理常数和维度组合——即多元宇宙。本书将严肃探讨这些理论（如永恒暴胀理论、膜世界理论）的科学有效性，以及我们能否找到可证伪的证据来确认或否认我们宇宙并非唯一的可能性。 2. 信息的终极归宿： 霍金辐射和黑洞信息悖论依然是理论物理学的圣杯之一。信息是否真的在黑洞中被永久摧毁？这违背了量子力学的基本原则。本书将梳理“火墙”（Firewall）假说、软毛（Soft Hair）理论等前沿观点，探讨信息如何在时空极端条件下得以保存。 结论：未完成的探索 《时间的褶皱》最终想要传达的核心信息是：物理学的边界并非意味着知识的终结，而是新一轮伟大发现的序曲。每一个未解之谜，都是一扇通往更深层次自然规律的门。本书邀请读者以谦逊而又充满好奇心的态度，去迎接这场关于宇宙、时间和存在的终极挑战。它是一面镜子，映照出人类心智在面对浩瀚未知时，所展现出的无畏与执着。

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从阅读体验的实用性角度来看，这本书的索引和附录设计堪称典范。我注意到，作者团队显然投入了巨大的精力来构建这个知识检索系统。每当我在阅读中遇到一个陌生的术语或者需要回顾某个早期概念时，只需轻扫目录或翻到最后的术语表，便能迅速定位。这对于需要频繁在不同章节间跳转进行交叉参考的研究者来说，无疑是极大的便利。它不仅仅是一本供人从头读到尾的书，更像是一部可以随时查阅和深入挖掘的工具箱。我试着跳跃性地阅读了几个章节，发现即便脱离了线性叙事，每一部分的内容依旧能独立站稳脚跟，自成体系，这充分体现了内容构建的严谨性。这种细致入微的设计，让我确信这本书是为真正的学习者而非仅仅是消遣者而准备的。

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这本书最让人难以忘怀的，是它所散发出的一种对未知世界的永恒的好奇心和敬畏感。它没有给人一种“一切都已被解答”的错觉，相反，每一页似乎都在指向更深层次的迷雾。作者的格局非常宏大，他总能将微观的细节提升到宇宙尺度的哲学思考。在阅读的最后部分，我感觉自己站在了一个巨大的知识悬崖边上，脚下是深不见底的奥秘，而身边只有作者留下的，那些坚固而可靠的思考阶梯。这种感觉是极其鼓舞人心的，它激发了我继续探索的内在动力，而不是在读完后产生一种空虚的满足感。它让我意识到，学习本身就是一场永无止境的旅程，而这本书，恰好提供了一张极其精妙的星图，指引着我下一步该望向何方。读完后合上书页，我感受到的不是结束，而是一个全新求知征程的开始。

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这本书的语言风格是如此的富有张力，时而如同一位睿智的长者在午后的阳光下娓娓道来，充满人文的温度和亲切感；而转瞬之间，又会切换成那种冷静、近乎冷酷的科学分析模式，如同手术刀般精准地剖开问题的核心。这种风格上的巨大跨度，非但没有造成阅读上的割裂，反而形成了一种独特的韵律。我特别喜欢作者在描述那些突破性发现时的那种近乎文学性的描绘，他没有满足于陈述“是什么”，而是深入挖掘了“为什么会是这样”的内在驱动力，将科学家的内心挣扎、灵光乍现的瞬间描绘得淋漓尽致。它成功地做到了“知其然，更知其所以然”，让我看到了知识背后鲜活的人性和复杂的情感纠葛。读到一些关键性的转折点时，我甚至会放下书本，起身踱步，试图平复内心因洞察真相而带来的震撼。

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这本书的装帧设计简直是艺术品，硬壳的触感温润而厚重，散发着一种知识沉淀的古朴气息。初次翻开扉页，那种特有的纸张纤维的微弱气味便钻入鼻腔，瞬间将我带入了一个与世隔绝的阅读空间。我对这种老派的匠心独具深表赞赏，它显然没有迎合当下轻薄、速食的阅读趋势，而是执着于提供一种仪式感。内页的排版疏密得当，字体的选择既典雅又不失现代的清晰度，即便是长时间沉浸其中，眼睛也不会感到疲惫。我尤其欣赏作者在处理那些复杂的概念时所采用的类比和图示，它们巧妙地避开了教科书式的枯燥，将深奥的理论描绘得如同身边的日常情景一般直观易懂。这本书的重量本身，似乎就象征着其中蕴含的知识密度，拿在手里，总有一种沉甸甸的责任感和敬畏感油然而生。它不是那种可以随手放在沙发边消磨时间的读物，它要求你端坐、屏息，以一种近乎朝圣的心态去对待每一个字句。

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我花了整整一个周末的时间来消化这本书的第一个核心章节，那种感觉就像是攀登一座需要精确测绘才能征服的山峰。作者的叙事逻辑如同精密的钟表机械，每一个齿轮都咬合得天衣<bos>less 完美，环环相扣，不留一丝冗余或跳跃。他似乎有一种魔力，能将原本晦涩难懂的学科脉络梳理得清晰如水晶。最让我感到惊艳的是他对历史背景的铺陈，他没有简单地罗列时间线，而是将科学发现置于当时的社会思潮和哲学辩论的熔炉中进行考察，使得那些理论的诞生不再是孤立的事件，而是时代精神碰撞出的火花。阅读过程中，我的笔记本上密密麻麻地记满了旁注和自己的疑问，这绝不是被动接受信息的体验，而是一场持续不断的、充满激情的智力对话。这种深度参与感，让我对这本书的敬意油然而生，它挑战了我的认知边界，迫使我重新审视许多自认为已经理解的概念。

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