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出版者:北京医科大学出版社

作者:周爱儒

出品人:

页数:236

译者:

出版时间:2000-9-1

价格:21.5

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810711197

丛书系列:

图书标签:

• 生物化学
• 医学
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• 应试
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• 教材
• 医学考研

《量子纠缠与时空几何的交汇点：一个跨学科的深度探索》 —— 洞悉宇宙最深层结构与运作机制的开创性著作 书籍概述 《量子纠缠与时空几何的交汇点：一个跨学科的深度探索》并非传统意义上的教科书或专业手册，而是一部面向对现代物理学前沿、宇宙学、信息论以及哲学思辨有浓厚兴趣的读者，精心构建的思想盛宴。本书旨在填补理论物理学中两大支柱——描述微观世界的量子力学与描述宏观时空结构的广义相对论——之间的概念鸿沟。我们摒弃了纯粹数学推导的冗余和科普读物对复杂性的过度简化，专注于揭示隐藏在看似不相关的物理现象背后的统一信息结构。 全书的核心论点围绕一个大胆的假设展开：时空本身的几何属性，并非独立于物质和能量存在的背景，而是量子信息与纠缠拓扑结构的一种宏观涌现现象。本书将引导读者穿越经典物理学的舒适区，深入探究如何利用新兴的量子信息工具来理解黑洞信息悖论、宇宙大爆炸的初始条件，乃至暗物质和暗能量的本质。 --- 第一部分：纠缠的拓扑学——信息如何塑形现实 第一章：超越波函数的局限：量子信息论的复兴 本章首先摒视了教科书式的薛定谔方程描述，转而聚焦于密度矩阵和冯·诺依曼熵在描述多体系统中的核心作用。我们深入探讨了纠缠熵的概念，将其视为衡量系统非定域性的量度。详细分析了如何通过计算特定子系统的纠缠熵，来推断其与环境的关联强度。讨论了“纯态”与“混合态”在信息丢失与信息恢复视角下的本质区别。本章强调，纠缠不仅仅是一种奇异的关联，它更是一种可量化的、具有拓扑保护性的信息载体。 第二章：张量网络与量子引力的初步接触 我们将张量网络（Tensor Networks），特别是MERA (多尺度纠缠重整化 ansatz) 结构，引入到对连续系统的描述中。MERA以其固有的分层结构和对临界现象的优越描述能力，被引入为连接离散量子比特与连续场论的桥梁。本章详细阐述了张量网络的构建逻辑，以及如何将其映射到一维、二维的格点模型上。重点分析了MERA结构中“网格”的边界如何自然地对应于某些场论中的有效作用量，为后续的几何化奠定基础。 第三章：纠缠的多边形与AdS/CFT的几何隐喻 这是将抽象的纠缠概念转化为具体几何形态的关键一章。我们详细阐述了“Ryu-Takayanagi (RT) 公式” 的物理图像及其数学精确性。RT公式指出，在AdS/CFT对偶中，一个CFT子区域的纠缠熵，恰好等于其对应AdS空间中最小曲面的面积。本章通过大量的几何直观图解和概念推导，解释了“最小曲面”如何代表信息在引力背景下的“最短路径”。我们探讨了如何通过“缝合”（Stitching）纠缠区域来构建出完整的、具有曲率的几何区域，从而展示了纠缠如何“编织”出时空结构。 --- 第二部分：时空作为信息流的涌现 第四章：黑洞视界：热力学与信息传递的交汇 本章聚焦于信息论在极端引力场中的应用。我们回顾了霍金辐射的半经典推导，但更侧重于其背后蕴含的热力学意义——贝肯斯坦-霍金熵与视界面积的直接关系。我们将黑洞视为一个最大的信息存储设备，并引入“防火墙悖论” 作为一个检验时空连续性与量子信息守恒的试金石。本章深入探讨了ER=EPR猜想，即虫洞（爱因斯坦-罗森桥）与量子纠缠（EPR对）的等价性，并分析了这一等价性如何为解决信息丢失问题提供了新的思路。 第五章：以太网中的宇宙：ER=EPR与时空连接性 深入剖析ER=EPR猜想的深远影响。本章将时空中的“距离”重新定义为信息传递的难度或纠缠的“新鲜度”。我们构建了基于纠缠路径的概念模型，解释了两个遥远点之间的经典距离，是否等同于连接它们的最小量子纠缠路径长度。本章引入了“量子信息几何” 的概念，将黎曼几何的度规张量解释为信息传播的梯度，从而暗示了爱因斯坦场方程可能源于某种信息最小化原理。 第六章：时间之箭：纠缠的不对称演化 时间之箭是物理学中最令人困惑的现象之一。本章尝试从量子信息损失的角度解释时间的方向性。我们引入了“单调性原理”，即系统与环境的纠缠总是随时间单调增加的，从而导致宏观系统倾向于不可逆地演化。讨论了“量子测量”在构建时间感中的角色——测量过程的不可逆性与纠缠的增加密切相关。我们还探讨了在没有外部观测者的宇宙中，时间是否仍然具有明确的方向性，并对比了热力学熵增与量子去相干在定义时间箭头上的异同。 --- 第三部分：超越标准模型：对暗物质与宇宙学的洞察 第七章：零点能与真空结构：纠缠能的宏观体现 本章转向宇宙学尺度，试图用纠缠能的概念来解释暗能量。我们提出了一个模型，即宇宙的零点能密度，本质上是所有量子场在极端纠缠状态下所累积的“信息张力”。通过分析高阶张量网络在描述连续场时的边界项，我们可以推导出一种类似宇宙学常数或五维引力理论中的“张量力”。本章将细致分析如何避免传统量子场论中真空能的灾难性高估，重点在于识别那些因时空几何约束而被“切断”的、无法参与宏观纠缠的量子模式。 第八章：引力子的信息属性与暗物质的候选者 如果时空几何是纠缠的涌现，那么引力子本身可能是什么？本章探讨了引力子作为一种信息传递媒介的性质。我们假设暗物质可能是一种与标准模型粒子存在特定、但微弱的“纠缠耦合” 的物质形态。通过分析不同尺度下纠缠网络的拓扑缺陷，我们提出暗物质的分布特征（如无碰撞性、非重子性）可能源于它们在时空信息流中扮演的“稳定拓扑节点”的角色，而非传统的粒子相互作用。 第九章：宇宙的“计算极限”与可观测性边界 本书的收官部分将视野投向宇宙学的终极问题：我们所能观测到的宇宙范围是否受制于信息处理的极限？我们探讨了Bekenstein界限（信息存储的密度限制）如何映射到宇宙的视界范围。本章讨论了全息原理的更深层含义——我们感知到的三维空间，可能只是一个遥远二维边界上的信息投影。最后，本书总结了量子信息理论为统一引力与量子力学提供的哲学框架，并展望了下一代实验（如引力波干涉仪对量子噪声的探测）如何可能直接观测到纠缠导致的几何涟漪。 --- 适用读者 本书适合具有扎实的大学基础物理（经典力学、电磁学、初步量子力学）背景，并对理论物理前沿、数学物理交叉领域有强烈求知欲的研究生、博士后研究人员以及严肃的物理爱好者。它要求读者具备抽象思维能力，并愿意接受对经典物理概念的颠覆性重构。 本书特色 概念驱动，而非公式堆砌： 虽然数学严谨，但重点在于物理图像的建立和概念的深刻理解。 跨学科整合： 首次将量子信息论、广义相对论、统计物理和拓扑学以系统化的方式融合在一起，构建统一的物理图景。 前沿聚焦： 深度解析了RT公式、ER=EPR猜想、MERA网络等当前研究热点。

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这本书的排版真是让人眼前一亮，尤其是那种简洁有力的设计风格，一下子就抓住了我的眼球。拿到手里的时候，我就感觉到它不是那种厚重得让人望而生畏的教科书，而是更像一本精心打磨的工具书，可以随时拿起来翻阅。书中的图表部分做得尤其出色，那些分子结构图和代谢途径的示意图，色彩搭配得恰到好处，既清晰又不失专业感，很多复杂的概念通过这些视觉化的呈现一下子就变得直观多了，这对于我们这种需要快速掌握核心知识的读者来说，简直是福音。而且，作者在知识点的组织上也很有章法，不是简单的罗列，而是遵循着清晰的逻辑脉络，让人在学习的过程中能够建立起完整的知识体系，不会感到零散和混乱。那种层层递进的感觉，让我在阅读时很有掌控感，仿佛每翻一页都能感觉到自己的理解又深入了一层。细节处理上也看得出是用心了，比如一些关键术语的标注和解释都非常到位，即便是初次接触这些概念的人，也能很快找到切入点。整体来说，这本书在视觉传达和信息组织上的高水准，极大地提升了我的学习体验。

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这本书的语言风格非常独特，它读起来有一种沉稳而又不失活泼的魅力，完全不是那种传统参考书的刻板和枯燥。作者的文字功底深厚，遣词造句精准有力，但又不失亲切感，仿佛一位经验丰富的老师在耳边循循善诱。比如在解释一些生物大分子功能的时候，作者会巧妙地引用一些生动的类比，一下子就把抽象的化学反应拉到了我们日常生活中能理解的层面，这种“接地气”的表达方式，极大地降低了学习的心理门槛。我发现自己不再是被动地接受信息，而是在与作者进行一场积极的思维对话。尤其是一些复杂的酶促反应机制的描述，作者的处理方式非常高明，既保证了科学的严谨性，又通过流畅的叙述将过程中的动态变化描绘得淋漓尽致，读起来有一种身临其境的代入感。这种行文的节奏感和张力，使得漫长的阅读过程也变得引人入胜，让人不忍释卷，这是很多专业书籍所欠缺的宝贵特质。

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我得说，这本书在内容的精炼度和实用性上，确实达到了一个很高的水准。我之前尝试过好几本相关的资料，但总觉得要么过于学术化，充斥着晦涩难懂的理论推导，要么又过于浅显，点到为止，根本无法满足深入理解的需求。而这本恰好找到了一个绝佳的平衡点。它没有去纠缠那些在实际应用中很少提及的枝节问题，而是聚焦于那些在考试、实验和实际工作中最为核心、最常出现的知识点。我特别喜欢它对那些“易错点”的梳理，作者似乎非常了解我们这些学习者在哪些地方容易栽跟头，然后用非常犀利精准的语言把这些陷阱指出来，并提供解决思路，这比自己摸爬滚打要高效太多了。读完某一章节后，我有一种豁然开朗的感觉，仿佛那些曾经模糊不清的知识点突然被灯光照亮，变得清晰锐利。这种直击要害的编写方式，极大地节省了我的时间，让我能把精力集中在最关键的突破点上，对于时间紧张的学习者来说，这本书无疑是时间管理的利器。

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关于这本书的结构设计，我必须给予高度评价。它在宏观布局上体现了极强的系统性思维。我注意到，它并非按照传统教材那种单纯的学科分类来编排，而是更贴合实际应用场景和认知规律来组织内容的先后顺序。比如，它会先把基础的结构和性质讲透，然后无缝衔接过渡到功能和调控，最后再总结到疾病或实验应用层面，这种“由表及里，由浅入深”的布局逻辑，构建了一个非常坚实的知识框架。更妙的是，在章节之间的衔接处，作者设置了很好的回顾和前瞻性提示，让你清楚地知道自己所学内容在整个知识体系中的位置，避免了“只见树木不见森林”的困境。这种精心设计的脉络，让我的学习效率得到了显著提升，因为我不再需要花费大量精力去梳理知识点之间的内在联系，这些联系已经被作者预先搭建好了，我只需要顺着这条清晰的路径前进即可，这对于构建高效的学习策略至关重要。

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在使用这本书的过程中，我最大的感受是它所蕴含的“解题智慧”。这本书不仅仅是知识的罗列，它更像是一份浓缩了多年教学和考试经验的“内幕指导手册”。我发现书中很多部分的侧重点和提炼的角度，都精准地对应了高难度题目或实验设计中常考察的核心概念。它似乎有一种魔力，能把那些看似毫无关联的知识点，串联成一个完整的解题思维链条。例如，当讲到一个代谢途径时，它不仅会讲解该途径本身，还会立即指出“如果此酶活性降低，会对下游产生什么影响？”这类典型的应用型问题导向。这种预判式的讲解，极大地培养了我的批判性思维和应用能力，让我不再是死记硬背定义，而是真正理解了知识背后的逻辑和限制条件。读完这本书，我感觉自己面对任何形式的考查时，都有了一份从容不迫的底气，因为它已经把“如何思考”这件事，融入了讲解的字里行间。

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