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页数:440

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出版时间:2007-8

价格:40.00元

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isbn号码:9787117089326

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• 有机化学
• 化学
• 有机物
• 化学反应
• 结构式
• 命名法
• 光谱学
• 合成
• 机理
• 教材

《量子纠缠与时空几何的交织》 一、 导言：探寻宇宙的深层结构 本书旨在为读者构建一个宏大而精密的物理学图景，深入剖析在宏观世界中看似无关的两个核心领域——量子力学中的“纠缠现象”与爱因斯坦广义相对论描述的“时空几何”。我们试图揭示，在最基础的层面上，这两个看似分立的物理学支柱，实则可能通过某种尚未完全被理解的机制，相互联系、相互制约。本书不侧重于繁复的数学推导，而是力求以清晰的逻辑和丰富的物理图像，引导读者领略现代物理学前沿的挑战与魅力。 二、 量子纠缠的奇特领域 1. 纠缠的本质与悖论的重现： 量子纠缠，被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”，是量子世界最反直觉的特性之一。本书将从贝尔不等式的实验验证入手，阐明纠缠态粒子之间内在的、非局域的关联。我们将详细讨论EPR佯谬的深层含义，以及量子信息科学如何利用这种关联性，实现量子隐形传态等颠覆性的技术概念。重点分析“测量问题”在纠缠系统中的独特表现，探讨哥本哈根诠释、多世界理论等不同哲学立场如何解释这种瞬间的关联。 2. 纠缠的度量与拓扑学视角： 纠缠并非一个简单的“有”或“无”的概念，它具有可量化的指标，如纠缠熵。本章将介绍如何使用信息论的工具来量化系统中的纠缠程度。更进一步，我们将引入拓扑量子场论（TQFT）的概念，探讨纠缠结构是否可以被视为描述系统整体拓扑性质的基本元素。例如，某些二维量子场论中的纠缠模式与特定几何结构之间存在深刻的数学对应关系。 3. 开放系统中的退相干与纠缠的消逝： 在真实世界中，量子系统不可能完全孤立。本书详细分析了“退相干”过程，即系统与环境的相互作用如何迅速“抹除”量子相干性和纠缠。我们将考察环境诱导的去极化、去相干速率的计算模型，并讨论如何通过设计特定的保护机制（如量子纠错码）来抵抗环境的干扰，延长纠缠的寿命。 三、 时空几何的动态塑形 1. 广义相对论的核心概念回顾： 为理解时空几何，我们首先需要坚实的相对论基础。本章将简要回顾黎曼几何的关键要素，解释“曲率”如何描述引力，以及“测地线”如何定义物质的运动轨迹。我们将重点强调引力的非线性本质——引力场本身携带能量，并能产生引力场，这是理解黑洞等极端现象的关键。 2. 黑洞：时空几何的极端扭曲： 黑洞作为广义相对论最引人注目的解，是检验时空几何极限的天然实验室。我们将深入探讨史瓦西半径、事件视界和奇点。特别关注“信息悖论”——当物质落入黑洞后，其携带的量子信息是否被永久摧毁？这个问题直接关联到量子力学与引力的冲突点。霍金辐射的引入，揭示了量子效应在视界附近的必然作用，并首次将热力学引入时空研究。 3. 宇宙学背景下的时空演化： 本书将视角拓展到宇宙尺度，讨论弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规，用以描述膨胀的、均匀的宇宙。我们将分析暗物质和暗能量对时空几何演化的主导作用，并讨论诸如宇宙暴胀理论如何解决早期宇宙的视界问题和地平线问题。 四、 纠缠与几何的桥梁：量子引力猜想 本书的核心在于探讨连接上述两大领域的尝试性理论。 1. AdS/CFT 对偶性：反德西特空间与共形场论： 这是目前最有力、数学上最严谨的“纠缠-几何”对应关系。我们将详细介绍这一“全息原理”的精髓：一个在$(d+1)$维空间中（如反德西特空间）描述引力的理论，与它边界上（$d$维）的量子场论（CFT）是等价的。关键论点在于，CFT中的纠缠结构，特别是“纠缠熵”，与AdS空间中特定几何结构的“极小曲面面积”之间存在直接的、线性的关系（Ryu-Takayanagi公式）。这暗示了时空结构可能“涌现”于底层量子纠缠。 2. 纠缠动力学与时空的诞生： 基于AdS/CFT的洞察，我们探讨时空并非是预先存在的背景，而是由量子信息和纠缠的演化所产生的。当一个量子系统变得高度纠缠时，时空结构——如连接不同区域的“虫洞”（ER=EPR猜想的几何对应）——也随之形成或强化。本书将审视这些猜想如何尝试解决黑洞信息悖论：信息可能通过量子纠缠（或等效的虫洞）从黑洞内部“泄漏”出来。 3. 圈量子引力与超弦理论中的时空概念： 尽管并非直接基于纠缠，我们仍需对比其他主要的量子引力候选理论如何重构时空。在圈量子引力（LQG）中，时空被“量子化”为离散的“时空原子”，这与连续的黎曼几何形成鲜明对比。而在超弦理论中，时空维度高于四维，且引力被视为弦的振动模式。我们将分析这些框架如何试图在微观尺度上处理时空的量子涨落。 五、 前景与未解之谜 本书结尾将聚焦于当前物理学面临的最紧迫问题：如何构建一个统一的、描述所有基本作用力的量子引力理论？我们讨论了对现有理论的实验检验的困难，以及未来引力波天文学和高精度量子实验可能提供的线索。我们总结道，理解时空的起源，可能最终归结于理解量子纠缠的终极性质。这本书旨在激发读者对物理学最深层奥秘的好奇心，鼓励他们以全新的视角审视我们所处的实在。

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这本书的装帧设计简直太用心了，封面采用了一种低饱和度的莫兰迪色系，配上烫金的字体，透露着一种低调的奢华感。我本来还担心内容会过于枯燥，但翻开内页，那种纸张的质感就让人爱不释手，微微带着纹理，墨水洇染得恰到好处，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲惫。更值得称赞的是它的排版布局，每一个公式、每一个结构图都被精心放置在页面的黄金分割点上，留白处理得非常得当，使得整个阅读过程就像在欣赏一幅精心设计的艺术品，而不是在啃一块难以下咽的知识硬糖。图文的结合度极高，插图清晰锐利，即便是复杂的立体结构，通过作者巧妙的视角转换，也变得一目了然。我特别留意了目录的编排逻辑，从基础的电子理论到复杂的反应机理，过渡得极为自然流畅，显示出编者在知识体系构建上的深厚功力，完全不是那种生硬的知识堆砌，而是真正遵循了学习者的认知规律，让人充满了探索下去的欲望。

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作为一名需要跨学科学习的学生，我发现这本书在与其他学科知识的整合度上做得尤为出色。它在讲解立体化学时，毫不避讳地引入了群论的基础概念，但处理得非常克制和巧妙，只是点到为止，为有兴趣深入的学生留下了探索的阶梯，而对于初学者而言，又不会被这些高深的数学工具吓退。此外，书中对光谱学基础的介绍，也与现代有机合成的分析需求完美契合，它没有把核磁共振（NMR）或红外光谱（IR）当作独立章节来处理，而是将它们自然地融入到对特定分子结构的解析过程中，这才是真正的“工具整合学习法”。这种结构上的无缝连接，培养了一种整体性的化学思维，即化学反应、结构鉴定和理论分析是不可分割的统一体。我强烈推荐给所有希望建立坚实、全面知识框架的同仁们，这种系统化的训练是难以替代的。

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这本书的习题设计堪称一绝，如果说正文是地图，那习题就是实战演练的战场，而且这个战场的设计者显然是深谙兵法的。习题的难度梯度划分得极为科学，从最基础的记忆和概念应用，到需要多步推理才能得出结论的综合分析题，再到那些挑战创造性思维的“设计合成路线”题目，层次分明，步步递进。特别是那些需要设计合成路线的题目，作者并没有给出唯一的标准答案，而是鼓励多种可能的路径，并在附录中提供了不同方案的优缺点分析，这极大地培养了批判性思维和灵活性。我特别喜欢它对“错误选项分析”的详细解读，它不只是告诉你哪个答案是错的，更深入地剖析了导致这个错误选项的常见思维陷阱，这种“亡羊补牢”式的学习比单纯做对题更有价值。总而言之，这本书通过其精心设计的练习体系，将知识吸收转化为实际解决问题的能力，其价值远超书本本身的价格。

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这本书的案例研究部分简直是教科书级别的典范，它远超出了简单地罗列实验步骤和结果，而是深入挖掘了每一个反应背后的历史背景和科学哲学。我最欣赏的是作者如何将基础理论与现代工业应用紧密地联系起来，比如，在介绍聚合反应时，它不仅解释了自由基和配位聚合的区别，还穿插了对可降解塑料和高性能复合材料的最新研究进展的概述，让读者立刻感受到自己所学知识的重量和价值。这些案例的选取非常巧妙，既有经典的、已经被时间检验的反应，也有一些颇具争议和挑战性的前沿课题。阅读这些案例时，我感觉自己不仅仅是在学习“是什么”，更是在思考“为什么”以及“如何做得更好”。这种深度和广度的结合，极大地激发了我对解决实际化学问题的兴趣，让我觉得化学不再是试管和烧瓶里的游戏，而是关乎人类社会进步的强大工具。

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我简直不敢相信这是一本如此专业的教材，它的叙述方式竟然如此平易近人，仿佛一位经验丰富、耐心十足的导师在你耳边细细讲解。作者在解释那些晦涩难懂的反应机理时，总是能找到最贴切的日常类比，一下子就把抽象的概念具象化了。比如，在讲解亲电取代反应时，他没有直接抛出一堆复杂的术语，而是用了“蜂拥而至的求爱者”与“被吸引的中心”这样的比喻，瞬间就抓住了核心的化学思想。更让我惊喜的是，书中的“思维导图”和“常见误区解析”部分，简直是为我这种容易迷失在细节里的学生量身定做的救星。它们像一个个闪烁的路标，及时把我从错误的思维定势中拉回来。我以前啃其他教材时，总觉得作者似乎生活在一个完全脱离现实的象牙塔里，但这本书的作者显然深谙学习者的痛苦，处处体现出一种人文关怀，让我感觉自己真的被理解和支持着。

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