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页数:430

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出版时间:2001-1

价格:21.50元

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isbn号码:9787313026330

丛书系列:

图书标签:

• 物理化学
• 热力学
• 化学动力学
• 量子化学
• 统计热力学
• 分子结构
• 相平衡
• 溶液化学
• 电化学
• 谱学

宇宙的低语：弦理论与多维时空探索 书籍简介 这是一部带领读者深入探索宇宙终极奥秘的恢弘之作。本书并非聚焦于我们日常所见的宏观世界或经典物理学的范畴，而是将读者的目光引向了量子世界的深处，聚焦于弦理论这一前沿物理学分支及其所蕴含的多维时空概念。 本书的叙事结构仿若一次精心规划的探险，从理论物理学的基石出发，逐步揭示了支配宇宙万物的基本图景——物质并非由点状粒子构成，而是由微小、振动着的“弦”所编织。 第一部分：超越标准模型的边界 我们从二十世纪物理学取得的辉煌成就，即粒子物理学的标准模型开始。作者详尽地描绘了标准模型如何成功地统一了电磁力、弱核力和强核力，并精确预测了希格斯玻色子的存在。然而，标准模型内部的矛盾，例如对引力的缺失描述，以及对暗物质和暗能量的无力解释，构成了我们寻求更深层次理论的动力。 本书将详细剖析量子引力的迫切需求。我们探讨了广义相对论的成功与局限，特别是在黑洞奇点和宇宙大爆炸的初始瞬间，经典场论的崩溃。正是这种崩溃，催生了对超越经典描述的量子化引力理论的渴望。 第二部分：弦的颂歌——一维的革命 核心章节将深入浅出地阐述弦理论的基本思想。不同于将电子、夸克视为零维的点，弦理论提出，这些基本粒子实际上是一维的、极其微小的能量弦。 我们追溯了弦理论的诞生历程，从早期的玻色子弦理论，到解决超对称性与引力子共存问题的超弦理论。书中细致地解释了如何通过改变弦的开合状态（开弦与闭弦）以及其振动模式，来模拟标准模型中的所有已知粒子及其对应的力。例如，某种特定的振动模式对应于光子，另一种则对应于引力子。这种统一性，是弦理论最引人入胜的魅力所在。 关键概念解析： 开弦与闭弦： 阐明了开弦如何与物质的相互作用相关联，而闭弦（尤其是闭合的环形弦）如何负责传递引力，从而自然地将引力纳入量子框架。 超对称性（Supersymmetry, SUSY）： 详细介绍了弦理论的关键支柱——超对称性，即每种已知的费米子（如电子）都有一个对应的玻色子伴侣（如超电子），反之亦然。探讨了SUSY在稳定理论和消除无穷大方面的关键作用。 第三部分：十维的奥秘——被隐藏的空间维度 弦理论的数学结构要求宇宙不仅仅存在我们熟悉的四维时空（三维空间加一维时间），而是必须存在十个或十一个维度。这引出了本书最富想象力的部分：这些额外的、紧致化的维度究竟在哪里？ 本书将详细介绍卡鲁扎-克莱因（Kaluza-Klein, KK）理论的现代演变，解释为什么我们感知不到这些维度。 紧致化（Compactification）： 阐述了这些额外维度是如何“卷曲”起来的，以至于在我们的宏观尺度上显得不可察觉。 卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds）： 这是理解额外维度几何形状的核心。书中将用丰富的图示和直观类比，介绍这些复杂、高维的几何形状如何决定了我们四维世界中基本物理常数的数值和粒子的质量。不同的卡拉比-丘形状，将导致截然不同的物理定律，这揭示了我们宇宙特性的深层几何根源。 第四部分：M理论——终极的统一愿景 随着五种不同超弦理论的出现，物理学家面临了新的难题：究竟哪一种才是正确的？M理论的出现，被视为理论物理学界的重大突破。 M理论被认为是连接这五种理论的更高维度的框架，它将时空维度提升到了十一个维度。本书解释了M理论如何通过对偶性（Duality）将看似不同的理论联系起来： T对偶、S对偶和U对偶： 解释了如何通过数学变换，将一个理论的强耦合极限（相互作用剧烈）转化为另一个理论的弱耦合极限（相互作用微弱），证明了它们本质上是同一个更宏大理论的不同侧面投射。 膜（Branes）： 引入了M理论中的核心对象——膜（D-branes）。我们探讨了我们的四维宇宙如何可能是一个巨大的D3-膜，悬浮在更高维度的“体”（Bulk）之中。这为暗物质和暗能量的起源提供了全新的思考角度。 第五部分：前沿与挑战 本书的收官部分聚焦于弦理论的当前研究热点和面临的巨大挑战： 1. 景观问题（The Landscape Problem）： 为什么卡拉比-丘流形有如此之多的可能构型（估计高达 $10^{500}$ 种），每一种都对应一个可能的物理世界？这如何与我们宇宙的唯一性相协调？作者将探讨人择原理在解释物理常数中的争议地位。 2. 可证伪性： 弦理论目前最大的批评在于其缺乏直接的实验验证。书中讨论了寻找超对称粒子、微小黑洞或额外维度效应的实验努力，以及理论物理学家正在探索的间接验证途径。 3. 黑洞信息悖论： 探讨了霍金辐射与弦理论如何共同努力解决信息是否在黑洞蒸发中丢失的难题，特别是通过全息原理（Holographic Principle）——即描述一个引力区域内部的物理学可以等效于其边界上一个无引力的量子场论的描述。 总结： 《宇宙的低语》是一部雄心勃勃的著作，它引导读者超越日常直觉的局限，进入一个由振动的弦和卷曲的维度构成的奇妙世界。它不仅仅是一部物理学教材，更是一场关于宇宙终极真理的哲学思辨，激发我们对时间和空间本质的无限遐想。它为那些对宇宙终极理论心怀热忱的求知者，提供了理解当前理论物理学最前沿思想的清晰路径。

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这本书给我的震撼，远不止于对物理化学知识的获取。它更像是一次心灵的洗礼，让我重新审视自己与物质世界的关系。我尤其欣赏作者在讨论物质相变时所展现出的细腻观察和深刻洞察。他没有仅仅停留于描述“冰融化成水，水蒸发成气”这样的过程，而是深入到分子层面，去分析分子间作用力如何随温度变化而改变，以及这种变化如何导致了物质状态的根本不同。他用“自由的舞蹈”来形容气态分子，用“依偎在一起的群体”来比喻液态分子，用“规整的队列”来描绘固态分子，这些生动的比喻，让我仿佛能“看到”分子的运动，感受到它们之间的微妙变化。更重要的是，作者将物质相变与我们生活中的很多现象联系起来，比如为什么冬天会下雪，夏天会有雾气，这些看似平常的自然现象，在书本的解读下，都充满了科学的魅力。这本书让我不再把物理化学视为冰冷的科学，而是将其看作是理解自然、理解生命最重要的一把钥匙。

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我必须说，这本《物理化学》的写作风格简直太独特了！它不是那种一本正经、教科书式的讲解，而是充满了作者个人的思考和感悟，读起来有一种和智者对话的感觉。我特别喜欢其中关于热力学第二定律的讨论，作者并没有止步于解释“为什么”，而是深入探讨了它对人类社会、对我们理解生命起源和宇宙命运的意义。他引述了很多哲学家的观点，将物理学原理与人文思想巧妙地结合在一起，让我不禁思考，我们所处的这个世界，是不是注定要走向某种必然的结局？这种跨学科的视角，让我看到了物理化学不仅仅是科学，更是一种认识世界的方式。书中的语言也非常优美，很多段落读起来就像诗一样，充满了哲思和意境。比如，当作者描述能量守恒时，他用“能量是宇宙的血液，它在不断地循环和转化，永不消失”这样的比喻，瞬间就让冰冷的科学概念充满了生命力。虽然有些地方我还需要反复咀嚼才能完全理解，但这正是这本书的魅力所在，它激发了我深入思考的欲望，让我不仅仅是“读”这本书，更是“感受”这本书。

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坦白讲，我不是一个典型的“学霸”，对物理化学的理解一直停留在“知其然不知其所以然”的层面。但这本书，真的让我看到了物理化学背后更深层次的逻辑和美感。作者在讲解溶液理论的时候，没有像我以前看的那些书一样，直接抛出复杂的公式和模型。他从“为什么盐会溶解在水里？”这个最基本的问题出发，用一种娓娓道来的方式，一点点地剖析水分子和离子之间的相互作用，以及这种作用如何导致了“溶解”这个现象。他解释了“同性相斥，异性相吸”的原理在宏观世界和微观世界中的不同表现，以及为什么水分子会形成一个“氢键网络”来包裹住离子。读到这里，我才真正明白，原来我们日常生活中看似简单的“溶解”，背后竟然蕴含着如此精妙的物理化学原理。而且，作者在书中穿插了很多历史故事，比如关于原子论的起源，关于化学发展的里程碑事件，这些故事让我觉得，科学的进步并非一蹴而就，而是充满了探索、辩论和反复验证的过程，这让我对科学家这个群体充满了敬意。

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老实说，我当初买这本书纯粹是出于好奇，以为它会是市面上那种泛泛而谈的科普读物，没想到它竟然如此深入人心。这本书最让我印象深刻的是，它能够将看似复杂高深的物理化学概念，用极其贴近生活的事例来解释，而且解释得非常透彻。比如，关于化学反应动力学的部分，作者没有直接给出速率方程，而是从我们日常生活中做饭的例子入手。他会分析为什么炒菜需要火，为什么不同的菜需要不同的火候，火候的大小又如何影响菜肴的成熟速度。然后，他将这个“火候”比作反应的活化能，将“菜肴的成熟”比作反应的产物。通过这样一个生活化的场景，我竟然一下子就理解了什么是活化能，什么是反应速率，以及温度如何影响反应速率。这种“润物细无声”的教学方式，让我几乎感受不到在学习的压力，但知识却一点一滴地渗入脑海。书中的插图也非常用心，它们不是简单的示意图，而是充满了艺术感，能够帮助我们更直观地理解抽象的微观世界。

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这本书简直让人大开眼界，我之前对物理化学的印象仅停留在高中课本里那些枯燥乏味的公式和概念，总觉得离生活很遥远。但是，这本书彻底颠覆了我的认知。它用一种非常生动形象的方式，将那些抽象的理论具象化，我记得其中有一章讲的是熵，作者不是直接罗列公式，而是通过一个日常生活中的例子——打扫房间——来阐述熵增定律。一开始我有点摸不着头脑，打扫房间怎么会跟熵有关？但作者一步一步地引导，从房间刚打扫完整整齐齐，随着时间的推移，东西渐渐散乱，灰尘也悄悄堆积，这个过程就是熵增加。然后又引申到宇宙万物，从有序到无序是自然趋势。读到这里，我才真正理解了“熵”这个概念，不再觉得它是深不可测的物理学术语，而是生活中无处不在的规律。还有关于量子力学的讲解，作者也没有直接抛出薛定谔方程，而是用了很多类比，比如“双缝实验”的比喻，让我这个物理门外汉也能隐约感受到微观世界的奇妙和反直觉。这本书就像一位耐心的老师，循循善诱，让我从一个对物理化学完全陌生的人，变成了一个对它产生浓厚兴趣的探索者。

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