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出版者:中国少年儿童出版社

作者:

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:2004-3

价格:16.0

装帧:平装

isbn号码:9787500768838

丛书系列:

图书标签:

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《宇宙的低语：从量子纠缠到黑洞视界》 内容简介 本书是一部深度探索当代物理学前沿的科普巨著，旨在以清晰、引人入胜的方式，带领普通读者穿越宏大叙事与微观粒子之间的界限，领略宇宙的终极奥秘。我们不再满足于牛顿经典力学的舒适区，而是要潜入爱因斯坦的相对论时空，并进一步触及量子力学的奇异边界。 第一部分：时空的织锦——相对论的革命 本部分从爱因斯坦的狭义相对论讲起，不再将时间和空间视为绝对不变的背景，而是将它们编织成一个统一的“时空连续体”。我们将详细解析光速不变原理如何彻底颠覆了我们对“同时性”的理解，以及著名的质能方程 $E=mc^2$ 如何揭示了物质与能量之间深刻的、互换性的联系。我们不仅会回顾历史上的关键实验，如迈克尔逊-莫雷实验，更会深入探讨时间膨胀和长度收缩这些反直觉效应，并尝试用日常生活的类比来理解它们在高速运动中所展现的真实威力。 随后，我们将进入广义相对论的宏伟殿堂。这里，引力不再是牛顿所描述的超距作用力，而是时空几何本身的弯曲。我们将详细剖析引力如何塑造了宇宙的宏观结构：从行星的轨道、引力透镜效应，到水星近日点的微小进动，所有这些现象都完美地印证了广义相对论的预言。书中将用大量的图表和形象化的描述，解释测地线（Geodesics）的概念——物体在弯曲时空中沿着“最直”的路径运动。 第二部分：微观世界的幽灵——量子力学的基石 我们将视角缩小，进入到原子和亚原子粒子的奇异领域。量子力学是现代物理学的两大支柱之一，其核心概念的奇特程度，甚至让爱因斯坦本人也深感不安。 我们将从普朗克的黑体辐射和光电效应入手，理解能量的量子化概念。随后，我们将详细介绍波粒二象性，探索德布罗意波的意义，以及电子如何同时展现出粒子和波的属性。海森堡的不确定性原理将作为本章的核心，阐述我们对一个粒子状态进行测量时所固有的、不可避免的限制。这不是测量技术的缺陷，而是宇宙固有的属性。 本书将用一章的篇幅专门讨论量子叠加态和波函数坍缩。著名的“薛定谔的猫”思想实验将被彻底解析，帮助读者理解一个系统可以同时处于多种可能状态的叠加，直到观测行为迫使它“选择”一个确定的状态。我们还将探讨量子纠缠——“鬼魅般的超距作用”——解释两个粒子如何即使相隔遥远，其状态仍然瞬间关联，为未来量子计算和量子通信奠定了理论基础。 第三部分：宇宙的边界与极限——黑洞、奇点与统一的梦想 本部分将物理学的知识推向宇宙的极端环境。黑洞作为广义相对论最引人注目的预言，将得到详尽的论述。我们将解析史瓦西半径、事件视界（Information Horizon）的物理意义，并探讨信息的悖论——落入黑洞的信息是否永远丢失了？我们将追溯霍金辐射的理论，揭示黑洞并非完全“黑”的，它们会缓慢蒸发，直至最终消失。 随后，我们将触及宇宙学的宏大叙事：从大爆炸的奇点开始，到宇宙的加速膨胀。暗物质和暗能量，这两种占据宇宙绝大部分质量和能量的神秘成分，将作为当前物理学面临的最大挑战被提出。我们将梳理实验证据（如星系旋转曲线和宇宙微波背景辐射）如何迫使我们接受一个由我们尚未完全理解的实体构成的宇宙。 第四部分：通往终极理论的阶梯——弦论与圈量子引力 在物理学的最前沿，科学家们正在努力调和广义相对论与量子力学的矛盾，试图建立一个描述所有自然力的“万有理论”。本部分将介绍两种最具竞争力的候选理论： 1. 弦论（String Theory）： 阐述物质的基本单元不再是点状粒子，而是微小的、振动的能量弦。我们将解释弦论如何自然地容纳引力子，并探讨其对额外维度（如卡拉比-丘流形）的数学需求，以及它在解决量子引力问题上的潜力与争议。 2. 圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）： 另一种尝试将时空本身量子化的方法。LQG认为时空在普朗克尺度上是由离散的“量子环”编织而成的，它试图在不引入额外维度的情况下，提供一个关于时空起源和黑洞奇点的非奇异描述。 结语：未竟的探索 本书的最后，将是对科学精神的颂扬。物理学的伟大之处在于，它永远不会“完成”。每一个被解答的问题都导向了更深层次的困惑。我们回顾了从亚里士多德到今天的思想飞跃，强调了想象力、数学工具以及严谨实验在推动人类认知边界方面所扮演的关键角色。本书旨在激发读者对未知的好奇心，并鼓励他们以批判性的思维去拥抱这个既可理解又充满神秘的宇宙。 目标读者： 对宇宙学、相对论、量子物理有浓厚兴趣，并希望获得比入门级读物更深入、更系统理解的爱好者、大学生及科学社群成员。本书假设读者具有基础的科学素养，但会确保所有复杂的数学概念都通过直观的物理图像来解释。

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