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出版者:

作者:蒋大凤

出品人:

页数:112

译者:

出版时间:2005-6

价格:8.80元

装帧:

isbn号码:9787560219752

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《星际航行与量子纠缠：理论物理前沿探索》 内容简介 本书并非旨在教授高中阶段的经典力学、电磁学或光学基础知识，而是聚焦于当代物理学最前沿、最具革命性的领域——广义相对论、量子场论、弦理论以及宇宙学的宏大图景。它是一部面向对宇宙深层奥秘怀有强烈好奇心，并希望跨越经典物理藩篱的读者（例如，对理论物理有初步了解的大学生、研究人员或资深爱好者）的导读手册。 本书结构严谨，逻辑清晰，分为四个主要部分，层层递进，力求在保持理论深度与可读性之间找到微妙的平衡。 --- 第一部分：时空几何的革命——广义相对论的精妙 本部分将彻底抛开牛顿的绝对时空观，深入探讨爱因斯坦的广义相对论。我们不会停留在简单的等效原理层面，而是直接切入其核心——黎曼几何的数学框架。 核心议题包括： 1. 张量分析基础重构： 重新审视协变导数、里奇张量和克里斯托费尔符号的物理意义，强调它们如何描述时空的弯曲。 2. 爱因斯坦场方程的解析： 详尽推导 $G_{mu u} = frac{8pi G}{c^4} T_{mu u}$ 这一方程的物理内涵，重点分析物质能量分布如何决定时空几何的演化。 3. 经典解的深入研究： 对史瓦西解（非旋转黑洞的几何结构）、克尔解（旋转黑洞的奇点性质）以及弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规（描述均匀、各向同性的宇宙演化）进行详细的数学和物理剖析。特别关注事件视界、奇点定理（彭罗斯-霍金）以及引力时间膨胀效应的观测验证。 本书致力于让读者理解，引力不再是一种力，而是时空本身的弯曲形态。 --- 第二部分：微观世界的量子基石——量子场论的构建 本部分是通往粒子物理学标准模型（Standard Model）的桥梁。量子力学（Schrödinger方程）的局限性在于它将粒子视为独立实体，无法处理粒子的产生和湮灭，也无法自然地兼容狭义相对论。量子场论（QFT）则将粒子视为量子场的激发态。 关键章节概述： 1. 相对论性量子力学回顾： 从Klein-Gordon方程和Dirac方程出发，探讨如何引入自旋和反粒子概念。理解费米子和玻色子在量子场论中的不同处理方式。 2. 规范场论的引入： 详细阐述规范对称性（Gauge Symmetry）是构建相互作用力的基础。从 $U(1)$ 规范群（QED）到 $SU(2) imes U(1)$（电弱统一）和 $SU(3)$（QCD），解析杨-米尔斯理论的核心结构。 3. 微扰论与费曼图： 深入讲解费曼图作为计算粒子间相互作用概率幅的强大工具。重点讨论发散问题（紫外和红外）以及至关重要的重整化（Renormalization）程序，解释物理量是如何被“有意义地”定义的。 4. 自发对称性破缺与希格斯机制： 解析电弱理论中，通过引入希格斯场如何赋予规范玻色子（W和Z）质量，而保持理论的规范协变性。 --- 第三部分：统一的梦想——弦理论与量子引力的前瞻 这是全书最富思辨性的部分。面对广义相对论（宏观引力）与量子场论（微观粒子）在普朗克尺度下的不兼容，本部分探讨了量子引力的几种主流候选理论，特别是弦理论（String Theory）。 本书将聚焦于： 1. 弦论的动机与基本概念： 为什么需要用一维的“弦”取代零维的点状粒子？引入玻色子弦理论的初步框架，以及弦的开弦与闭弦模式。 2. 超对称性（Supersymmetry）： 探讨超对称如何解决费米子和玻色子数量不平衡的问题，并自然地将引力子（Graviton，弦的闭合模式）纳入框架。 3. 额外维度与卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds）： 解释为什么需要十维或十一维时空，以及紧致化（Compactification）的概念——为什么我们只观测到三维空间加一维时间？对卡拉比-丘流形的几何性质及其对低能物理的影响进行概述。 4. 对偶性与M理论： 介绍弦理论内部的各种对偶性（如T对偶、S对偶），以及它们如何指向一个更深层次的、十一个维度的统一理论——M理论。 --- 第四部分：宇宙学与信息悖论的交锋 本部分将前述理论应用于我们所处的宇宙尺度，探讨当前宇宙学面临的重大挑战。 1. 暴胀宇宙学（Inflation）： 详细分析暴胀模型如何解决大爆炸模型的视界问题、平坦性问题，并解释宇宙微波背景（CMB）中微小温度涨落的起源，即量子涨落被放大为宇宙尺度的结构种子。 2. 暗物质与暗能量的理论框架： 探讨如何将标准模型以外的新粒子（如WIMPs、轴子）纳入暗物质候选，以及如何用修正引力理论（如f(R)重力）或修改的标量场（如Quintessence）来解释暗能量导致的宇宙加速膨胀。 3. 黑洞热力学与信息悖论： 这是一个横跨引力、量子力学和热力学的交叉难题。详细阐述霍金辐射的半经典推导，以及信息是否真的从黑洞中丢失（信息悖论）。讨论防火墙悖论和ER=EPR等前沿猜想。 总结： 《星际航行与量子纠缠》旨在为读者提供一个关于现代物理学前沿的全面、深入的地图。它要求读者具备扎实的微积分和线性代数基础，但承诺以高度的物理洞察力，揭示支配宇宙宏观结构和微观粒子的最深层规律。本书不提供“即插即用”的解题技巧，而是致力于培养读者对物理概念的深刻理解和批判性思维能力。

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我一直对物理抱有浓厚的兴趣，但高中阶段的物理知识体系庞杂，概念抽象，有时候真的会让人觉得无从下手。然而，当我翻开《高中物理》这本教材时，我被它清晰的逻辑结构深深吸引了。从力学到电磁学，再到光学和近代物理，知识点的展开循序渐进，过渡自然。每一个章节的开篇都配有引人入胜的引入，让你在理解概念之前，就能感受到物理现象的魅力，这对于激发学习兴趣至关重要。

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这本书在知识的呈现上，也非常注重数学工具的应用。物理定律往往是用数学语言来描述的，而《高中物理》在讲解相关概念时，会自然而然地引入必要的数学知识，并解释这些数学工具是如何帮助我们理解物理现象的。例如，在讲解曲线运动时，它会巧妙地运用矢量分解和微分方程的思想，这让我感受到数学与物理之间密不可分的联系。

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《高中物理》这本教材，我拿到手里的时候，第一感觉就是它的装帧设计。不是那种浮夸的，而是非常实在，纸张的质感很好，摸起来舒服，翻阅起来也很流畅，不会有那种劣质纸张的涩感。封面设计简洁大方，没有那些花里胡哨的插图，只有书名和作者信息，这让我觉得它是一本真正注重内容的书。

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我发现，《高中物理》在内容的广度上也做得很好。它并没有局限于高考考纲内的知识，而是在适当的地方，会提及一些更前沿、更深入的物理领域，比如相对论的基本思想、量子力学的初步概念等等。这些内容的出现，虽然不要求我们深入掌握，但足以打开我的视野，让我对物理学的世界充满好奇，也为我未来进一步的学习打下了基础。

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我尤其欣赏书中对物理思想的提炼。它不仅仅是教你掌握知识点，更重要的是引导你学会如何思考，如何运用物理学的思维方式去分析和解决问题。例如，在讲解能量守恒定律时，它会引导你去思考“系统”的定义，以及如何正确地判断能量的转化和守恒。这种能力的培养，远比死记硬背公式要重要得多。

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书中对一些经典物理学家的故事和他们的发现过程的介绍，也让我觉得非常有趣。了解这些伟大的科学家是如何思考、如何探索未知，以及他们在面对困难时是如何坚持不懈的，这不仅能激发我的学习热情，也能让我更深刻地理解科学精神的内涵。这些内容为枯燥的公式和概念增添了一抹人性的光辉。

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在习题设计方面，《高中物理》同样表现出色。它不仅仅是简单地重复概念，而是通过不同难度、不同类型的题目，来巩固和拓展学生对知识的理解。基础题帮助我夯实基础，而综合题则能锻炼我的分析问题和解决问题的能力。更难得的是，书中对一些典型例题的解析非常到位，详细地剖析了思路和解题步骤，这对于我独立思考和提高解题技巧非常有帮助。

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这本书最大的特点在于它对概念的解释。不像有些教材那样，只是简单地给出定义，而是通过大量的实例，将抽象的物理概念具象化。比如，在讲解牛顿运动定律时，它不仅列出了公式，还详细分析了生活中各种场景下的受力情况，例如滑板车的运动、过山车的运行轨迹等等。这些贴近生活的例子，让我能够更直观地理解力的作用效果，以及惯性、加速度这些核心概念。

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我特别喜欢书中对于实验的讲解。物理学习离不开实验，而《高中物理》对实验的描述非常详尽，包括实验器材、实验步骤、实验注意事项，甚至是实验结果的分析和讨论。它不仅仅是让你知道“怎么做”，更重要的是让你理解“为什么这样做”，以及实验过程中可能出现的误差及其原因。这种严谨的科学态度，无疑会给学生留下深刻的印象。

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总而言之，《高中物理》这本书给我留下了极其深刻的印象。它不仅是一本教科书，更像是一位循循善诱的老师，用严谨而又不失趣味的方式，引领我走进奇妙的物理世界。这本书的结构清晰，内容充实，讲解深入浅出，习题设计合理，让我对高中物理的学习充满了信心和期待。

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