时空的大尺度结构

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出版者:湖南科学技术出版社
作者:(英)S·W·霍金
出品人:
页数:382
译者:王文浩
出版时间:2006-6
价格:48.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787535745736
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
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具体描述

宇宙的褶皱:从微观到宏观的尺度演化 本书并非探讨时空大尺度结构本身,而是聚焦于宇宙中物质与能量在不同尺度上的组织与演化规律。我们将目光投向那些构成我们现实的基石——从量子场论的微妙波动到星系团网络的宏伟画卷,试图揭示在这些迥异的尺度上,物理定律如何塑造了宇宙的面貌。 --- 第一部分:微观的基石——量子场与物质的涌现 本书的开篇,我们将潜入普朗克尺度附近的微观世界,探讨量子场论(QFT)如何为宏观世界的物质存在奠定基础。我们不讨论宇宙学尺度上的引力效应,而是专注于粒子物理的标准模型及其可能的延伸。 第一章:场的观念与基本相互作用 我们从对场的深刻理解开始,探讨狄拉克场、玻色场如何描述物质粒子和传递力的媒介。重点分析电磁力、弱核力和强核力在量子层面的表现。我们详细考察量子电动力学(QED)的精妙之处,通过费曼图的视角,直观理解粒子间相互作用的概率计算。 第二章:对称性、破缺与质量的起源 物质的性质很大程度上源于对称性。本章深入探讨规范对称性在物理定律中的核心地位。随后,我们转向希格斯机制,解释规范玻色子和费米子如何通过自发对称性破缺获得质量。这里的讨论将严格限制在粒子物理的框架内,不涉及宇宙早期暴胀或暗能量对时空几何的宏观影响。我们关注的是标准模型内部的能量尺度,而非宇宙的整体演化时间线。 第三章:从夸克到核子:强相互作用的禁闭 强相互作用的复杂性在于其“渐近自由”和“夸克禁闭”的特性。本章将系统性地分析量子色动力学(QCD)。我们探讨夸克和胶子之间的非线性相互作用,解释为什么在低能量下我们只能观测到强子(如质子和中子),而无法分离出自由的夸克。对这些核子内部结构的描述,完全局限于核物理的范畴,不延伸至星系尺度的气体动力学或引力透镜效应。 --- 第二部分:中观世界的构建——凝聚态物理与复杂系统的形成 离开粒子物理的纯粹理论世界,我们将视角转向那些由大量粒子集体行为所展现出的宏观特性。这部分内容聚焦于在实验室条件下可重现的、局域的复杂系统。 第四章:晶格的几何与能带结构 凝聚态物理的核心在于晶体结构。本章详细分析不同空间群下的晶格排列,以及这些排列如何决定了电子的能带结构。我们探讨金属、半导体和绝缘体的区别,它们由费米能级的相对位置和能带的填充情况决定。这里的讨论完全基于周期性边界条件和材料科学的原理,不涉及宇宙背景辐射或宇宙微波的温度涨落。 第五章:相变与临界现象的普适性 物质的相变是理解复杂性涌现的关键。我们深入研究二级相变,侧重于平均场理论、重整化群(RG)方法。RG方法的应用将集中在确定临界指数的普适性——即为什么在不同物理系统(如磁性材料和液体的沸点)中,描述相变的指数会惊人地相似。我们将这些普适性归因于系统在临界点附近的有效自由度,而不是宇宙学中的特定物理机制。 第六章:长程有序与拓扑物质 超越传统的朗道理论,本章探索长程有序态的更深层次描述,特别是拓扑绝缘体和拓扑超导体。我们利用拓扑不变量来区分这些新奇物质态,这是一种纯粹的拓扑学分类,与空间几何或时空结构的大尺度拓扑性质无关。关注点在于材料内部的电子态,例如边缘态或体态的拓扑保护。 --- 第三部分:宏观的组织——从恒星到星系尺度的动力学 在本书的最后部分,我们将焦点从微观的量子态和局域的凝聚态转移到引力主导下的天体物理尺度。这里的关键在于牛顿引力(或弱场爱因斯坦引力)和气体动力学,而不探讨宇宙学中的FLRW度规或暗能量。 第七章:恒星形成与内部结构 恒星是宇宙中最基本的发光实体。本章详细描述恒星如何从分子云坍缩形成,并建立恒星内部的结构方程:流体静力平衡、能量传输(辐射与对流)以及热力学平衡。我们计算恒星的主序星演化轨迹,分析核聚变反应的能标和效率。这里的尺度是单颗恒星的物理尺寸及其寿命,不涉及星系际介质的整体分布。 第八章:星系和星系团的引力坍缩 当尺度增大到星系和星系团时,引力成为主导力。我们使用牛顿引力框架,分析球对称坍缩模型,并引入维里定理来描述动态平衡下的星系团。本章探讨星系螺旋臂的密度波理论,这是一种纯粹的动力学现象,解释了盘状星系中恒星的周期性聚集。对星系团中气体和暗物质的讨论将严格局限于引力场下的动力学弛豫过程。 第九章:星际介质的磁流体力学(MHD) 星际和星系际空间并非真空,而是充斥着等离子体。本章应用磁流体力学(MHD)来描述这些介质的行为。我们分析磁场如何影响气体云的稳定性和湍流,例如阿尔芬波的传播和磁场的重联过程。这些物理过程决定了恒星形成区域的局部结构和能量耗散,是局域动力学而非宇宙尺度的整体背景。 --- 总结: 本书提供了一份跨越多个物理尺度的导览,从描述基本粒子如何获得质量的量子场论,到塑造材料特性的凝聚态物理,再到驱动恒星和星系演化的经典动力学。我们清晰地区分了在不同物理环境下,物质和能量的组织方式,强调了每种尺度下的主导物理定律,从而避免了对宇宙整体几何或时空拓扑结构的宏大探讨。这是一部关于“局部秩序”和“尺度依赖性”的物理学研究。

作者简介

目录信息

读后感

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本书的一个亮点就是数学水平低了你看不懂······这是唯一的一点促使他成为专业化的专业书·····

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霍金說1973年他和喬治.埃利斯合作出版了這本兒書之後,他一度感到有些無所事事了。他的研究工作證明了廣義相對論在奇點處崩潰,所以,很明顯下一步是將非常大的理論(廣義相對論)和非常小的理論(量子論)結合起來。 他本人特別想知道,可以存在一個這樣的原子嗎?它的核是在...  

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用户评价

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《时空的大尺度结构》这本书,给我带来了一种全新的宇宙观。作者的文字功底非常深厚,他将那些复杂的物理概念,用一种非常直观和易于理解的方式呈现出来。我一直对宇宙的形成和演化充满了兴趣,而这本书恰恰满足了我的这份求知欲。我尤其对书中关于宇宙中物质分布的研究印象深刻,那些星系、星系团以及它们之间的空洞,共同构成了宇宙的壮丽图景。作者通过对这些结构的分析,揭示了宇宙的演化规律和驱动力。他没有回避那些尚未解决的科学难题,而是将它们一一呈现,并鼓励读者去思考和探索。阅读这本书,就像是在进行一次深度的心灵洗礼,它让我更加敬畏宇宙的浩瀚,也更加珍惜人类的智慧。

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《时空的大尺度结构》这本书,是一本能够让你重新思考宇宙意义的读物。我一直对宇宙的终极命运和演化充满了好奇,而这本书正好满足了我这份探索欲。作者的写作风格非常严谨,他引用了大量的科学数据和理论模型,来支撑他的论点。我尤其喜欢书中关于宇宙学常数和宇宙加速膨胀的讨论,这些前沿的理论,让我看到了人类对宇宙认识的不断深化。作者并没有回避那些充满争议的理论,而是将它们一一呈现,并分析其优缺点,这让我看到了科学研究的包容性和开放性。阅读这本书,就像是在攀登一座思想的高峰,每一次深入,都能看到更广阔的风景。它让我明白了,宇宙的尺度是如此的宏大,而我们人类的存在,又是如此的渺小,但正是这种渺小,激起了我们对宏大宇宙更深的探索欲望。

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阅读《时空的大尺度结构》的过程,简直像是在体验一场思想的极限马拉松。作者没有选择一条捷径,而是将最前沿的物理学和天文学研究成果,以一种极其细致入微的方式展现在读者面前。我尤其被其中关于宇宙微波背景辐射的部分所吸引,那简直是宇宙的“婴儿照”,里面蕴藏着关于早期宇宙形成机制的无数线索。作者对于不同理论模型的梳理和比较,让我清晰地看到了科学发展过程中,理论的不断完善和修正。那些图表和数据,虽然初看有些令人望而却步,但一旦跟着作者的思路去理解,就会发现它们是构建宇宙图景不可或缺的基石。我开始重新审视我们所处的这个宇宙,不再仅仅是点缀着星星的夜空,而是一个由无数相互关联的结构组成的庞大网络,每一个节点都充满了未知的意义。这本书让我深切体会到,科学的魅力在于其对未知的不懈追求,以及在看似混乱的现象中寻找秩序和规律的智慧。

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不得不说,《时空的大尺度结构》这本书,真的刷新了我对宇宙的认知。我一直以为,宇宙的结构就是那些散布在黑暗中的星星和星系,但这本书让我看到了一个更加复杂、更加精妙的宇宙。作者的叙述方式非常吸引人,他用一种非常生动的语言,描述了宇宙从大爆炸初期那个极度炽热致密的点,如何逐渐冷却,物质如何聚集,最终形成了我们今天所见的庞大而有序的结构。我尤其对书中关于引力在塑造宇宙结构中的作用的解释印象深刻,那种无形的力量,竟然能够将最微小的粒子凝聚成浩瀚的星系,再将星系组织成庞大的星系团。这让我深刻地体会到了宇宙的统一性和规律性,也让我对我们所处的这个物理世界,有了更深层次的理解。这本书让我觉得,科学研究不仅仅是对未知的好奇,更是一种对宇宙奥秘的探索和发现。

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《时空的大尺度结构》这本书,仿佛是一张邀请函,邀请我去探索那些我们日常生活中无法感知,却又深刻影响着我们存在的宇宙尺度上的法则。我一直对宇宙的形成和演化充满好奇,而这本书恰恰满足了我的这份求知欲。作者在叙述过程中,非常注重逻辑的严谨性,从最基本的物理原理出发,层层递进,直到揭示出宇宙大尺度结构的形成机制。我尤其对其中关于暗物质和暗能量的讨论印象深刻,它们是宇宙中最神秘的存在,却又占据了宇宙的绝大部分。作者并没有简单地给出结论,而是深入剖析了科学家们如何通过观测和实验来推断这些不可见物质的存在,以及它们对宇宙膨胀和结构形成所起到的关键作用。这让我感受到了科学研究的艰辛和伟大,也让我对那些默默奉献的科学家们充满了敬意。这本书让我对宇宙的理解,从感性的仰望,升华为理性的认知。

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《时空的大尺度结构》这本书,简直是一场智识的盛宴。作者的叙述风格十分独特,他将科学的严谨与文学的想象力完美结合,为我呈现了一幅关于宇宙宏大尺度的壮丽画卷。我一直对宇宙的起源和演化充满了好奇,而这本书恰恰满足了我的这份求知欲。我尤其对书中关于宇宙年龄和演化历史的描述印象深刻,那些关于早期宇宙的线索,如宇宙微波背景辐射,被作者解析得条理清晰,让我对宇宙的过去有了更深的理解。他并没有简单地罗列事实,而是深入分析了科学家们如何通过各种观测手段,来推断宇宙的演化进程。这让我看到了科学研究的逻辑性和系统性,也让我对那些默默耕耘的科学家们充满了敬意。这本书让我觉得,探索宇宙,不仅仅是对知识的渴求,更是一种对自身存在意义的追寻。

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刚拿到《时空的大尺度结构》,我还是有点懵的,毕竟“时空”和“大尺度结构”这两个词,本身就带着一股神秘又宏大的气息。翻开扉页,作者的简介倒是写得恳切,字里行间透着一股沉浸在科学探索中的热情。我最期待的,其实是作者如何将那些抽象的概念,那些我们肉眼无法触及的宇宙图景,用一种既严谨又富有想象力的方式呈现出来。我希望它不仅仅是枯燥的公式和理论堆砌,而是能引领我穿越星辰大海,感受宇宙在最宏观尺度下的脉搏。这本书的装帧设计也颇为用心,纸张的质感很舒适,封面上的图案似乎在暗示着某种宇宙的规律,又或是某种未知的奥秘。我迫不及待地想要深入其中,去理解那些塑造了我们所知宇宙的深层力量,去探究宇宙从混沌初开到如今这般波澜壮阔的演化历程。我脑海中已经浮现出无数个关于宇宙大爆炸、暗物质、暗能量以及星系形成的画面,希望这本书能够为我揭示这些现象背后的真正奥秘,让我对宇宙的认知更上一层楼。

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拿到《时空的大尺度结构》这本书,我脑海中就充满了对宇宙的好奇。作者的笔触,如同为我打开了一扇通往宇宙深处的大门,让我得以一窥那宏伟的景象。我尤其对书中关于宇宙学原理的阐述印象深刻,那些看似抽象的物理定律,在作者的笔下,却变得生动而易于理解。我曾对宇宙的起源和演化感到困惑,而这本书则为我提供了清晰的思路。从宇宙大爆炸那一刻起,到如今星系分布形成的网状结构,每一个阶段的演变,都被作者描绘得淋漓尽致。我特别喜欢书中关于不同宇宙学模型的对比分析,这让我看到了科学家们如何在一次次的观测和实验中,不断 refining and polishing 我们的宇宙模型。这本书让我对宇宙的认识,不再是碎片化的知识,而是形成了一个完整而系统的图景。

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《时空的大尺度结构》这本书,是一次关于宇宙认知的深度旅行。作者的笔触细腻而富有力量,将宇宙中最宏伟的画卷,用最清晰的语言描绘出来。我曾无数次仰望星空,想象着那些遥远星系的模样,而这本书则为我揭开了它们背后隐藏的秘密。我特别赞赏作者在解释宇宙学模型时的循序渐进,从早期宇宙的均匀性,到后来形成千丝万缕联系的宇宙网状结构,每一步都经过了严密的论证和细致的描绘。书中关于宇宙“地图”的绘制过程,让我看到了科学家们如何利用先进的观测技术,一点一点地拼凑出宇宙的真实面貌。我开始理解,我们所看到的宇宙,并非是静止的,而是在不断演化,在时间和空间的交织中,塑造出我们今日所见的壮丽景象。这本书让我对宇宙的敬畏之心,又增加了一层对科学探索的赞叹。

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拿到《时空的大尺度结构》这本书,我的第一反应是它的重量,不仅仅是物理上的重量,更是知识上的分量。我一直认为,要理解我们自身的存在,就必须从更宏观的角度去审视我们所处的宇宙。这本书恰好提供了这样一个视角。作者的文字风格非常独特,既有科学家的严谨,又不失一位哲学家的深度思考。他将那些晦涩难懂的物理概念,用一种引人入胜的方式娓娓道来,让我在阅读的过程中,时常会停下来,反复咀嚼那些观点,并试图将其与我已有的知识联系起来。我尤其喜欢书中关于宇宙膨胀模型的部分,它不仅解释了宇宙是如何从一个奇点开始,一步步演变成如今的模样,更让我对时间这个概念有了全新的认识。这本书不仅仅是一本科普读物,更像是一次关于宇宙的哲学思辨,它挑战了我对空间的理解,也让我对时间有了更深的敬畏。

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GR方面的经典书籍,但中文翻译一塌糊涂,错误很多,建议读英文版

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平行于《通向实在之路》的高度;学习广义相对论和微分几何最好的一本参考书;可以配合着梅加强的《流形和几何初步》来一起阅读,这样就有了微分几何的实际基础。

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老朱要用这本书来上黎曼几何...怎么破?

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没什么印象了...

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当年没读懂 现在不需要再读。。。

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