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页数:252

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出版时间:2007-9

价格:23.60元

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isbn号码:9787534746666

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跨越维度的探索：现代宇宙学与弦理论导论 图书简介 本书旨在为对宇宙的终极结构和基本定律抱有深厚好奇心的读者提供一个全面而深入的导览，它聚焦于两个当代物理学中最前沿、最引人入胜的领域：现代宇宙学和超弦理论（String Theory）。我们不会涉足宏观力学或经典热力学的范畴，而是将读者的视野投向了时空的起源、暗物质与暗能量的本质，以及试图统一所有基本力的数学框架。 本书分为上下两大部分，结构严谨，层层递进，力求在保持科学严谨性的同时，以清晰易懂的方式阐述高度抽象的概念。 --- 第一部分：时空尽头的回响——现代宇宙学前沿 本部分将带领读者踏上一场穿越时间与空间的史诗之旅，探索我们所认知的宇宙是如何演化至今，以及它未来的命运。内容严格聚焦于大爆炸模型的后继发展、观测证据的最新突破，以及尚未解决的重大难题。 第一章：超越标准模型——暴胀宇宙学的重建 我们将从宇宙微波背景辐射（CMB）的精妙测量开始，深入探讨标准大爆炸模型在解释宇宙早期平坦性和均匀性方面的局限性。重点阐述暴胀理论的数学构造，包括标量场（Inflaton Field）的动力学、暴胀结束的机制，以及暴胀如何自然地产生我们今天观测到的原始密度涨落（即CMB的各项异性）。讨论中将引用普朗克（Planck）卫星和WMAP的最新数据，分析其对暴胀模型参数的约束。 第二章：暗物质的幽灵——引力效应的无形印记 本章完全致力于宇宙中占物质总量约85%的暗物质。我们将回顾证明暗物质存在的关键观测证据链：星系旋转曲线的异常、星系团的引力透镜效应（包括强透镜和弱透镜的几何学分析）、以及宇宙大尺度结构的形成模拟。本书将详细介绍主流暗物质候选者，如冷暗物质（CDM）模型下的WIMP（弱相互作用重粒子）和轴子（Axions），探讨直接探测（如XENONnT实验）和间接探测（如伽马射线望远镜）的实验设计原理与当前面临的挑战。对替代性理论，如修正牛顿动力学（MOND），仅作背景提及，不作深入探讨。 第三章：加速膨胀的谜团——暗能量的本质 我们将聚焦于宇宙加速膨胀这一二十世纪末的重大发现。本章将剖析观测证据，特别是Ia型超新星（Standard Candles）的红移测量数据。随后，我们将深入探讨解释这一现象的理论框架：宇宙学常数（Lambda），并讨论它与量子场论预测的真空能量之间存在的天文数字般的差异（“真空灾难”）。此外，本书还将考察替代性的动态暗能量模型，例如昆虫（Quintessence）场，并分析其对宇宙演化历史的微妙影响。 第四章：时空几何与引力波的低语 本部分将宇宙学与广义相对论的前沿观察紧密结合。我们探讨了黑洞并合和中子星并合产生的引力波事件（如GW170817），分析LIGO/Virgo/KAGRA探测器如何提供了一个全新的“多信使天文学”窗口。本书将着重于引力波信号反演出极端物质状态（如中子星的方程）和检验弱场极限下的广义相对论。最后，我们将讨论引力波天文学对早期宇宙（如原初引力波）的潜在探测意义。 --- 第二部分：超越四维——统一理论的数学追求 第二部分将从纯粹的时空描述转向对构成宇宙的基本作用力及其物质粒子进行更深层次的统一尝试，聚焦于超弦理论的数学结构和物理推论。我们完全跳过了标准粒子物理模型（如夸克、轻子、规范玻色子等）的详细描述，而是直接进入了超越经典场论的范畴。 第五章：从点到弦——量子引力的必要性 本章阐明了将广义相对论与量子力学相容的紧迫性，即量子引力问题。我们将解释在标准量子场论框架下计算引力子自相互作用时发散（infinities）的出现，并以此为出发点，引出超弦理论的核心概念：基本实体并非零维的点状粒子，而是具有一维延伸的、振动的开弦和闭弦。弦的振动模式对应于不同的基本粒子及其质量。 第六章：高维空间的几何学——卡拉比-丘三形的紧致化 超弦理论的数学自洽性要求额外的空间维度存在。本书将详细介绍Kaluza-Klein理论的现代引出，解释为什么我们无法直接观测到这些额外维度。核心内容将集中于紧致化（Compactification）的概念，特别是卡拉比-丘（Calabi-Yau）流形。我们将讨论如何利用这些六维空间的特定几何拓扑结构（如霍奇数），来“折叠”出我们观测到的四维时空，并从中自然地导出标准模型中的粒子谱和规范群结构。本书将强调几何拓扑在决定低能物理中的决定性作用。 第七章：M理论的统一与对偶性 随着研究的深入，物理学家发现了五种自洽的超弦理论（I型、IIA型、IIB型、杂型）。本章探讨了对偶性（Duality）的概念，即表面上不同的理论在数学上可以等价转换。最终，我们将介绍M理论——一个被假定为十一个维度上的终极框架，它将所有五种超弦理论统一在一起。重点讨论D-膜（Dirichlet Membranes）的概念，它们是高维空间中弦可以终止的边界，并作为理解黑洞熵的桥梁。 第八章：弦的低能投影与宇宙学关联 本章旨在将高维的理论结果拉回到可观测的物理世界。我们将探讨弦论中导出的低能有效场论，这通常包含标量场（如模场/Moduli Fields）的动力学。本书将分析这些模场如何影响基本常数（如精细结构常数）在时空中的演化，以及这些理论如何能自然地提供一个产生暴胀的标量场（即潜在的暴胀子）。我们将探讨弦论对景观（Landscape）问题的探讨，即理论可能允许的巨大真空态集合，以及如何筛选出我们所处的特定宇宙。 --- 本书的特点： 本书避开了对标准量子力学和狭义相对论的全面复习，直接切入现代前沿理论的核心数学构建和观测挑战。它要求读者具备一定的微积分和线性代数基础，但力求用清晰的物理图像来阐释复杂的张量分析和微分几何概念。本书是为那些希望深入了解宇宙终极性质，并对统一物理学抱有热切探求精神的进阶学习者量身打造的指南。

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这本书的结构处理得非常精巧，逻辑链条绵密得让人叹为观止。它不是那种简单的线性叙事，而是像一个精密的钟表，每一个章节、每一个论点都是一个相互咬合的齿轮，共同驱动着整体观点的推进。我花了相当长的时间去品味那些过渡句和段落之间的连接，发现作者在看似随意的笔墨中，其实隐藏着极其严谨的布局。对于那些习惯于快速阅读的人来说，这本书可能需要你放慢脚步，甚至时不时地回溯几页，才能真正捕捉到作者构建的那个宏大图景。但这绝对是值得的，因为一旦你跟上了他的节奏，你会发现他论证的每一步都是那么水到渠成，毫无勉强之感。尤其是在探讨那些抽象概念时，他总能找到一个极具画面感的类比或案例来支撑，使得晦涩的理论变得触手可及，这份功力实在令人佩服得五体投地。

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这本书真是让人眼前一亮，从翻开第一页开始，就被那种深入骨髓的洞察力所吸引。作者对于现实世界的复杂性有着惊人的理解，他没有试图用简单的二元对立来解释一切，而是细致入微地剖析了事物发展过程中那些微妙的、经常被忽略的灰色地带。我尤其欣赏他叙事时那种近乎诗意的笔触，虽然主题深刻，但文字却轻盈流畅，如同潺潺流水，不知不觉间就将你带入了他构建的世界观深处。读完合上书本的那一刻，我感觉自己看待周围事物的角度都发生了一些奇妙的转变，仿佛卸下了一副旧有的有色眼镜，看到了事物更本质的纹理和连接。这种潜移默化的影响，远比那些直接灌输观点的书籍要来得持久和深刻。这本书更像是一面镜子，映照出我们自身认知中的盲点与偏见，让人在享受阅读愉悦的同时，也进行了一场深刻的自我审视。那种知识和情感上的双重满足感，在近期的阅读中是极其罕见的。

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我很少读到像这样，能够将冷峻的分析与炙热的人文关怀完美融合的作品。作者的文风带着一种历史的厚重感，但又充满了对个体命运的深切共情。他笔下的人物（或者说那些作为论据的案例），不是标签化的符号，而是有血有肉、充满矛盾的个体。当你跟随他的叙述去体验他们的困境和抉择时，会产生一种强烈的代入感，甚至会忍不住为他们揪心。这种“带着温度的理性”，使得这本书超越了一般的学术探讨，成为了一部真正能够触动人心的作品。在某些章节，我甚至能想象到作者写作时的那种凝重与挣扎，他似乎不愿意轻易给出答案，而是更倾向于引导读者去感受问题的复杂性本身。这种不把话说死的态度，反而激发了我的思考欲，让我读完后久久不能平静，总想找人聊聊书里的某个观点。

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这本书的语言风格非常具有辨识度，它没有过多使用时髦的词汇或网络热梗，保持了一种古典的、精准的表达。那种用词的考究，常常让我联想到上个世纪那些严肃作家的作品，每一个动词和形容词的选择都像是经过千锤百炼的。阅读过程中，我仿佛能感受到作者对语言本身的热爱与尊重，他深知词语的力量，并懂得如何用最恰当的组合去构建精确的意义。这种对文字质感的追求，让这本书在信息爆炸的时代显得尤为珍贵。它不是在急于传递信息，而是在精心雕琢思想的载体。如果你是一个对文字美感有较高要求，并且喜欢沉浸在那种精心打磨过的叙事氛围中的读者，这本书绝对能给你带来极大的享受，它本身就是一场优雅的语言盛宴。

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坦率地说，这本书的挑战性是相当高的，它不像市面上那些畅销书那样迎合读者的既有认知，反而常常提出一些反直觉的观点，需要读者投入极大的心智努力去消化。我承认，在阅读过程中有好几次我不得不停下来，查阅一些背景资料，甚至需要暂时放下书本去冥想一番，才能理解作者对某个概念的全新定义。但正是这份“难”，成就了它的价值。它强迫你走出舒适区，去审视那些你习以为常的“常识”。我特别欣赏作者在引用和借鉴其他思想家的观点时所展现出的批判性思维，他不是盲目崇拜，而是清晰地指出前人理论的局限性，并在此基础上进行拓展和修正。这种带着敬意的挑战，是真正推动思想进步的动力所在，这本书无疑是这场对话中的一个强有力的新声音。

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