广义时空相对论

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出版者:人民交通出版社
作者:夏烆光
出品人:
页数:429
译者:
出版时间:2003-01-01
价格:30.00元
装帧:平装
isbn号码:9787114044892
丛书系列:
图书标签:
  • 民科
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具体描述

宇宙的交响:宏观结构与微观粒子 本书带领读者踏上一场穿越宇宙尺度和物质本源的壮阔旅程。我们摒弃了传统物理学中对时空和引力的刻板理解,转而深入探讨宇宙结构在不同尺度下的演化规律,以及构成物质的基本单元如何协同作用,编织出现实的锦缎。 第一部分:视界之外的宇宙图景 本篇聚焦于宇宙学的宏大叙事,探索物质、能量和时空的相互作用,如何塑造我们所见的浩瀚星河。 第一章:暗物质的幽灵与引力透镜的印记 本章细致剖析了当前宇宙学模型中的核心谜团——暗物质。我们不再满足于仅仅观测其引力效应,而是深入探究其潜在的粒子属性及其在星系形成中的关键作用。通过详细分析引力透镜效应的数据,我们重建了宇宙网的骨架,揭示了物质分布的非均匀性和层次结构。重点讨论了不同暗物质候选模型(如冷暗物质、热暗物质)对宇宙微波背景辐射(CMB)各向异性的影响,并引入了超大规模结构(如武士长城)的形成机制。 第二章:早期宇宙的暴胀与结构形成 我们将时间轴拨回到宇宙诞生之初。暴胀理论被置于审视之下,我们探讨了它如何解决了视界问题和磁单极子问题,并如何播下了后续结构形成的原初量子涨落。本章详细解读了CMB的功率谱,特别是其在声学峰值处的特征,这些特征是早期宇宙等离子体震荡的直接记录。我们模拟了从原初密度扰动到第一代恒星诞生的漫长过程,关注重子与暗物质的耦合演化。 第三章:星系群的动力学与宇宙大尺度结构 本章将视野缩小至星系团和星系群,这是宇宙中最大的引力束缚结构。我们分析了星系碰撞、合并以及环境密度对星系演化的影响。通过对星系群内气体动力学(如罗申斯通效应)的建模,揭示了星系如何“死亡”或转型为“红移”星系。同时,利用数值模拟工具,我们可视化了宇宙纤维和空洞的形成过程,解释了引力如何将物质拖拽到这些网络结构中。 第二部分:量子的边界与物质的本源 转向微观世界,本部分探索了粒子物理学的最新进展,试图在标准模型的框架外寻找更深层的规律,特别是关于质量起源和基本相互作用的统一。 第四章:标准模型的局限与新物理的呼唤 标准模型在描述所有已观测现象方面取得了巨大成功,但其内在的不完备性——如中微子的质量、层次结构问题以及引力未被纳入——促使我们探索超越标准模型(BSM)的理论。本章详细梳理了超对称理论(SUSY)的基本思想及其在强子对撞机上寻找超伴侣粒子的实验进展。我们探讨了额外维度理论的可能性,以及这些理论如何通过尺度上的差异来解释基本常数的值。 第五章:夸克-胶子等离子体与强相互作用的奥秘 强相互作用是自然界中最难精确描述的相互作用之一。本章深入研究了量子色动力学(QCD)的非微扰区域,特别是夸克-胶子等离子体(QGP)的性质。通过对重离子碰撞实验(如LHC的ALICE实验)数据的分析,我们重构了早期宇宙中极高温度和密度下的物质状态,研究了夸克和胶子如何从这种“热汤”中“冻结”出来形成质子和中子。 第六章:费米子的质量起源与希格斯场的深层含义 希格斯机制解释了基本费米子和规范玻色子如何获得质量。本章超越了对希格斯玻色子简单发现的报道,着重讨论了费米子质量的“层级”问题——为什么电子比顶夸克轻这么多?我们探讨了更复杂的质量生成机制,例如通过与新场或新维度的耦合来实现质量。此外,本章还讨论了真空稳定性的问题,即我们的真空态是否是最低能态,以及宇宙的最终命运可能与希格斯场的性质紧密相关。 第三部分:时空结构的新视角与信息悖论 本部分将宏观与微观的讨论引向时空本身的性质,探讨了量子力学与引力的冲突在黑洞信息悖论中的集中体现。 第七章:黑洞视界与信息守恒的辩证 黑洞作为时空弯曲的极端体现,是检验物理学基本原理的理想场所。霍金辐射的提出挑战了信息守恒的原则。本章详细分析了信息悖论的各个方面,包括火墙悖论和软毛理论。我们考察了全息原理,探讨了引力理论是否可以被等效为一个无引力的、低一维的量子场论描述,以及这如何可能为量子引力的建立提供线索。 第八章:量子引力的探索:弦论与圈量子引力 在寻找一个统一的量子引力理论的道路上,弦论和圈量子引力(LQG)是两大主要的候选者。本章对比了这两种截然不同的方法。弦论通过引入额外维度和弦的振动模式来消除无穷大,并自然地包含了引力子。而LQG则通过将时空本身进行量子化,将空间和时间视为离散的“编织”结构,探讨了时空在普朗克尺度下的离散性质。 结语:未竟的统一与未来的观测 本书以对当前物理学前沿的展望收尾。我们强调了下一代大型实验(如新的引力波探测器、太空望远镜)在验证和区分不同理论模型中的关键作用。宇宙学和粒子物理学的边界正在模糊,一个更深刻、更统一的物理学图景正在等待被揭示。读者将被邀请思考,我们对“实在”的理解,是否还需要再一次经历根本性的范式转变。

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读后感

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用户评价

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这本书的阅读体验,简直是一种智力与想象力的双重盛宴。我一直觉得,科学的伟大之处在于它能够用精妙的理论去解释宏观宇宙的种种现象,而《广义时空相对论》恰恰做到了这一点。《广义时空相对论》这本书,巧妙地将那些令人生畏的数学公式,转化为引人入胜的物理图像。作者非常有创意地运用了许多日常生活中能够理解的类比,比如用一张被拉伸的床单来比喻时空,当一个重物放在上面时,床单就会向下凹陷,而其他小球在靠近时,就会沿着凹陷的路径滚动,这形象地解释了质量如何弯曲时空,从而产生引力。这种“可视化”的讲解方式,对于我这样的普通读者来说,简直是福音。我尤其欣赏书中关于“引力场”的解释,它不再仅仅是一种抽象的概念,而是被描绘成了一种遍布于宇宙中的“时空织物”的变形。书中所描绘的黑洞、虫洞,以及宇宙的膨胀,都让我感到无比震撼,仿佛我正在跟随作者的笔触,亲身遨游于浩瀚的宇宙之中。这本书让我明白,科学探索并非枯燥乏味,而是一场充满惊奇与发现的冒险。

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这本书简直是打开了我物理学认知的全新维度!我一直以为相对论就是关于速度很快的物体和时间的流逝速度变慢,但《广义时空相对论》让我明白了,广义相对论的精髓在于它对引力的全新诠释。作者非常有技巧地绕开了那些过于晦涩的数学推导,而是通过大量生动的物理情境和巧妙的比喻,将“时空弯曲”这一核心概念解释得淋漓尽致。我到现在还清晰地记得书中关于“引力透镜”的讲解,想象光线经过大质量天体时,会像穿过一个弯曲的透镜一样被弯曲,从而导致远处的星系图像发生扭曲,甚至出现多个影像。这简直太不可思议了!它不仅解释了宇宙中的一些天文现象,更揭示了引力背后隐藏的深刻几何本质。书中还详细介绍了广义相对论在预测引力波方面的成就,以及后来引力波的探测是如何印证了爱因斯坦的理论。这种理论与观测的完美契合,让我深深震撼于科学的严谨和力量。对于那些和我一样,对宇宙充满好奇但又被复杂物理公式吓退的读者来说,《广义时空相对论》绝对是一本不可多得的入门读物,它让你在轻松愉快的阅读过程中,领略到现代物理学最激动人心的成果。

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说实话,我当初是被“时空”这个词吸引的。一直以来,时间似乎都是线性的、不可逆的,空间也像是静止的背景,但“时空”这个概念,总让我觉得里面蕴藏着某种更深层次的奥秘。读了《广义时空相对论》,我才算真正领略到它令人惊叹的内涵。作者在书中并没有直接抛出复杂的数学方程,而是从一个更加哲学的高度,探讨了时间与空间如何不再是独立的实体,而是交织在一起,形成一个统一的四维“时空织物”。我最喜欢书中关于“时间膨胀”和“空间收缩”的描述,这些在狭义相对论中就已经出现的概念,在广义相对论中又被赋予了更深刻的物理意义。书中用了很多精妙的比喻,比如让我想象一个在大橡皮布上滚动的保龄球,它会使得橡皮布产生凹陷,而其他小球在经过这个凹陷时,就会沿着弯曲的路径运动,这不就是引力的本质吗?这种将抽象概念具象化的手法,对于我这样的非专业读者来说,简直是福音。而且,书中对爱因斯坦如何从牛顿的万有引力定律中寻求突破,最终建立广义相对论的科学史叙述,也让我对科学的进步过程有了更直观的认识。它不仅仅是一本关于物理学的书,更是一部关于人类智慧如何挑战已知、探索未知的史诗。

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我不得不承认,一开始拿起《广义时空相对论》这本书,我心里还是有些打鼓的。毕竟,“广义相对论”这几个字听起来就不是什么轻松的读物。然而,从我翻开第一页开始,我的担忧就烟消云散了。作者的写作风格非常独特,他没有像许多科普书籍那样,一开始就抛出一堆概念和公式,而是从一个非常宏观且富有人文关怀的角度切入,探讨了人类对宇宙的认识是如何一步步演进的。书中对牛顿力学体系的梳理,以及它在解释宏观世界时的局限性,为理解广义相对论的诞生铺垫了扎实的基础。我尤其喜欢作者对爱因斯坦本人思想历程的描绘,那种在重重困难中,依然坚持对真理的探索精神,非常有感染力。在讲解广义相对论的核心内容时,作者运用了大量非常形象的比喻,比如将时空比作一张有弹性的网,质量就如同网上的重物,会使其周围的时空发生凹陷,而物体在这种凹陷中运动,看起来就像是被某种力吸引一样。这种解释方式,让那些抽象而复杂的时空几何概念,变得触手可及,甚至带有一点诗意。这本书不仅仅是在介绍物理理论,更是在讲述一个关于人类智慧如何突破认知的边界,探索宇宙终极奥秘的伟大故事。

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这本书的封面设计就有一种深邃而引人入胜的感觉,暗蓝色的背景上,金色的螺旋纹理仿佛宇宙的脉络在缓缓展开。我一直对“相对论”这个词充满好奇,但又觉得它高高在上,难以触及。然而,《广义时空相对论》这本书,从它的名字开始,就散发着一种邀请,一种打破常规,深入探索未知的魅力。我拿到书的那一刻,就迫不及待地翻开了第一页。虽然我并非科班出身,对物理学概念的理解可能停留在比较基础的层面,但作者用一种非常平易近人的语言,循序渐进地引导我进入了广义相对论的宏大世界。我尤其被书中关于“引力是一种时空弯曲”的阐述所吸引,这颠覆了我以往对引力是某种“力”的直观认知。书中通过大量的类比和生动的图示,将抽象的数学公式转化为了可以想象的物理图像,比如那个经典的“弹簧床”模型,让我一下子就明白了质量是如何影响时空结构,进而产生我们所感受到的引力。更让我惊喜的是,书中并没有停留在理论的陈述,而是深入探讨了广义相对论在天文学和宇宙学中的应用,比如黑洞的形成、引力波的探测,以及宇宙的膨胀等等。这些内容让我看到了科学理论是如何与我们所处的宏观宇宙紧密相连,也让我对我们所居住的这个奇妙宇宙有了更深刻的敬畏之心。这本书让我觉得,科学并非冰冷的公式和复杂的计算,而是一种探索未知、理解宇宙的浪漫旅程,而《广义时空相对论》正是我这次旅程中最得力的向导。

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坦白说,我拿到《广义时空相对论》这本书时,内心是有一些忐忑的。我对物理学虽然有兴趣,但对相对论这种复杂理论一直感到有些畏惧。然而,这本书的出现,彻底打消了我的顾虑。作者的叙述方式非常独特,他没有一开始就堆砌晦涩的公式,而是从人类认识宇宙的历史开始,一步步引领读者进入广义相对论的世界。我特别喜欢书中对“时空”概念的阐释,它不再是独立存在的背景,而是与物质相互作用、相互影响的动态实体。书中用了一个非常形象的比喻,将时空比作一张巨大的、有弹性的网,质量就是网上的重物,会使网产生凹陷,而其他物体在经过这个凹陷时,就会沿着弯曲的路径运动,这便是我们所感受到的引力。这种解释方式,将抽象的几何概念具象化,让我豁然开朗。书中所描绘的黑洞、引力波等现象,更是让我对宇宙的神秘与宏伟有了全新的认识,也对科学探索的魅力有了更深的体会。

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我之前一直对相对论抱有一种敬畏之心,觉得它太过高深,难以理解。然而,《广义时空相对论》这本书,彻底改变了我的看法。作者用一种极其精妙的语言,将广义相对论的奥秘一一展现在我面前。我尤其喜欢书中关于“时空几何”的阐述,它让我明白,引力并非一种“力”,而是时空本身弯曲的表现。书中运用了大量的类比,比如将时空比作一张有弹性的膜,质量就如同放在膜上的重物,会使其周围的时空发生凹陷,而物体在这种凹陷中运动,看起来就像是被吸引一样。这种解释方式,让那些抽象的数学概念变得生动形象,易于理解。我深深着迷于书中对黑洞形成、引力波传播等现象的描述,它们让我对宇宙有了更深刻的认识,也让我对科学家的智慧感到由衷的敬佩。这本书不仅是一本科普读物,更像是一次思维的旅行,它带领我走进了一个更加广阔、更加奇妙的宇宙。

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拿到《广义时空相对论》这本书,我抱着一种试试看的心态。我对物理学算是有一些基础的了解,但广义相对论一直是我心目中一个非常“高冷”的学科。这本书的出现,彻底改变了我的看法。作者的功力体现在他能够将如此深奥的理论,用一种极其清晰、逻辑严谨又不失趣味的方式呈现出来。他没有回避复杂的概念,但却用一种循序渐进的方式,引导读者一步步理解。我尤其被书中对“等效原理”的阐述所吸引,这可以说是广义相对论的基石。作者通过一个在高塔上扔下石头的简单例子,将引力与加速度联系起来,让我瞬间明白了为什么引力可以被看作是时空的弯曲。这种从简单到复杂的递进方式,极大地降低了理解门槛。而且,书中对广义相对论在黑洞、引力波等前沿领域的应用进行了详细介绍,让我看到了这个理论在解释宇宙最极端现象中的强大能力。当我看到书中关于“时间旅行”的一些推测性讨论时,更是感到一种前所未有的震撼,仿佛打开了一个全新的宇宙观。这本书不仅仅是一本科普读物,更像是一次思维的洗礼,让我对宇宙的理解上升到了一个新的高度。

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我必须要说,《广义时空相对论》这本书,彻底刷新了我对宇宙的认知。在此之前,我对“时空”的理解,还停留在牛顿经典物理学的框架里,认为时间和空间是独立的、绝对的。然而,这本书的出现,让我看到了一个更加奇妙、更加动态的宇宙。作者以一种非常出色的叙事技巧,将相对论的精髓娓娓道来。他巧妙地避开了那些令人望而生畏的数学公式,转而通过大量生动的例子和比喻,来阐释“时空弯曲”这一核心概念。我至今仍清晰地记得书中那个关于“下落的电梯”的例子,它精准地揭示了惯性参考系与引力场的等效性,为理解广义相对论打下了坚实的基础。更让我着迷的是,书中对黑洞、引力波等天体物理现象的解读,让我看到了广义相对论在解释宇宙最极端现象中的强大威力。仿佛我正在穿越时间和空间,亲眼见证宇宙的奥秘。这本书让我觉得,科学并非遥不可及,而是一种与我们生活息息相关的、充满魅力的探索过程。

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这本书就像一把钥匙,为我打开了通往全新宇宙观的大门。我一直对时间与空间这两个概念充满好奇,而《广义时空相对论》则以一种极其深刻而又易于理解的方式,阐释了它们之间的紧密联系,以及它们如何被质量所影响。作者没有选择直接呈现复杂的数学公式,而是巧妙地运用了大量的类比和生动的图示,将“时空弯曲”这一核心概念描绘得淋漓尽致。我至今仍然能够想象到书中那个关于“弹簧床”的比喻,它形象地展现了质量如何扭曲时空,从而产生引力。这种“可视化”的讲解方式,对于像我这样的非专业读者来说,是极其宝贵的。更让我印象深刻的是,书中对广义相对论在天文学和宇宙学中的应用进行了深入探讨,比如黑洞的形成、引力波的探测,甚至对宇宙的未来做出的展望。这些内容让我感到,理论并非空中楼阁,而是能够解释我们所处的真实世界的。这本书让我对宇宙的理解,从一种静态的、二元的视角,转变为一种动态的、统一的视角,我从中获得的不仅仅是知识,更是一种对宇宙奥秘的敬畏与赞叹。

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