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出版者:科学出版社

作者:潘莉

出品人:

页数:192

译者:

出版时间:2003-12-1

价格:18.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787030123053

丛书系列:

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深入探索：现代物理学前沿与哲学思辨 图书名称： 现代物理学前沿与哲学思辨 图书简介： 本书旨在为对当代物理学最激动人心的发展和其背后深刻的哲学意涵感兴趣的读者提供一份全面而深入的导览。我们不再满足于牛顿经典体系的优雅表述，而是毅然决然地投身于二十世纪以来物理学革命所开辟的奇特疆域：从时空的弯曲到量子叠加态的幽灵般的远距作用，从宇宙的起源与终结到物质最基本单元的构成。 第一部分：时空的新疆域——广义相对论的几何叙事 本部分将带领读者细致考察爱因斯坦的广义相对论，理解它如何将引力从一种“力”的概念，提升为时空自身的几何属性。我们将从黎曼几何的基础概念入手，解释张量分析在描述物质与能量如何“告诉”时空如何弯曲，以及时空如何“告诉”物质如何运动中的核心作用。 引力场的动态描绘： 我们将深入探讨爱因斯坦场方程的结构及其近似解，特别是史瓦西解，它预示了黑洞的存在。读者将了解到事件视界、奇点等概念的精确数学定义，以及它们在描述极端引力场时的不可避免性。 宇宙学的宏大图景： 广义相对论是现代宇宙学观测的理论基石。本书将详细讨论弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规，用以构建膨胀宇宙模型。我们不仅会回顾大爆炸理论的证据（如宇宙微波背景辐射、轻元素丰度），还将探讨暗物质和暗能量的观测需求，以及它们如何挑战我们对宇宙物质构成的基本认知。 时空拓扑与虫洞猜想： 在相对论的框架下，我们还将探讨一些更具推测性的概念，例如，爱因斯坦-罗森桥（虫洞）的理论可能性，尽管其稳定性与穿越能力面临巨大的物理学难题，但它们展示了引力理论在描述时空结构上的广阔想象空间。 第二部分：微观世界的悖论——量子力学的多重解读 量子力学是二十世纪物理学的另一座丰碑，它以一种与日常经验截然不同的方式，描述了亚原子粒子的行为。本部分将聚焦于量子理论的核心概念及其哲学上的困境。 波粒二象性与不确定性原理： 我们将从德布罗意波长到海森堡不确定性关系，系统梳理粒子和波的对立统一性。这不仅仅是测量技术的限制，而是自然界内在的根本属性。 叠加态与测量问题： 薛定谔方程描述了系统状态随时间的演化，但“测量”这一行为如何导致波函数的塌缩，仍然是物理学中最具争议的问题之一。本书将详细比较哥本哈根诠释、多世界理论（Many-Worlds Interpretation, MWI）以及退相干理论（Decoherence）的优劣与哲学推论。读者将面对“现实在被观测前是否客观存在”这一古老问题的现代物理学版本。 量子纠缠与非定域性： 深入探讨贝尔不等式的意义，理解量子纠缠如何挑战了定域实在论的经典直觉。我们将分析“鬼魅般的超距作用”的实际含义，以及它在量子信息科学（如量子计算和量子密码学）中的实际应用潜力。 第三部分：统一的渴望——粒子物理学的标准模型及其超越 现代物理学的一个核心目标是构建一个统一的理论，能够描述自然界中所有已知的基本力。标准模型（Standard Model, SM）是目前最成功的理论框架，但它也清晰地揭示了我们知识的边界。 标准模型的构建模块： 我们将解构费米子（夸克和轻子）与规范玻色子（光子、W/Z玻色子、胶子）的分类，解释它们如何通过规范对称性（$SU(3) imes SU(2) imes U(1)$）组织起来。对称性在理论物理学中的核心地位将被充分强调。 希格斯机制与质量的起源： 详细解析希格斯场和希格斯玻色子的作用，理解为什么基本粒子获得了质量，而光子和胶子却保持无质量。 标准模型的局限性： 本部分的高潮在于探讨标准模型无法解释的现象：引力的量子化问题、暗物质和暗能量的本质、中微子的质量（标准模型最初预测它们无质量）、以及代际问题（为什么有三代粒子）。 第四部分：前沿与思辨——寻找万有理论的路径 当相对论和量子力学在各自的领域取得了巨大成功，却在引力与量子效应交织的普朗克尺度上“水火不容”时，新的理论范式应运而生。 圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）： 作为对爱因斯坦场方程进行后量化处理的尝试，LQG提出了时空本身是离散化的，存在最小的面积和体积元。我们将探讨其如何避免奇点问题。 弦理论/M理论： 这一极具影响力的理论主张所有基本粒子和力的载体都是一维的“弦”的振动模式。我们将讨论额外维度的概念，以及对时空本质的重构，同时审视其可证伪性（Falsifiability）所面临的严峻挑战。 信息、熵与物理实在： 哲学思辨将回归到物理学的根基。本书探讨了信息论在描述黑洞物理（如霍金辐射和信息悖论）中的关键作用，以及“信息是物理的吗？”这一深刻问题的现代解读。我们还将触及“热力学箭头”与宇宙学时间之箭的关系。 总结： 本书不仅仅是对现有物理知识的总结，更是一次对人类认知极限的挑战。通过对这些前沿理论的审视，读者将被引导去思考：我们所理解的“实在”究竟是什么？物理学的终极目标是描述现象，还是揭示隐藏在现象背后的终极实在？本书结构严谨，论述深入，适合具有一定科学素养，并渴望在物理学与哲学交叉地带进行深度思考的读者。它将迫使你重新审视那些你习以为常的自然法则，并以全新的视角看待我们所处的宇宙。

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