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出版者:Sterling Juvenile (2005年10月1日)

作者:Martin Gardner

出品人:

页数:144 页

译者:

出版时间:2005年10月

价格:50.00

装帧:平装

isbn号码:9781402722202

丛书系列:

图书标签:

科学实验
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具体描述

New in PaperMore fun than magic, these hundreds of tricks, puzzles, illusions, and experiments all rely on the amazing powers of science and nature. Using only readily available supplies, you can explore the wonders of water, air, friction, light and mirrors, mathematics, sound, gravity, magnetism, and perception. Turn one half of a flower blue and the other red. Lift an ice cube out of a glass with nothing more than a piece of string. Make a paper bug that moves with the help of a lemon, and push pins into a balloon without bursting it. Every trick includes a scientific explanation of why and how it works.

《寰宇奥秘：探寻宇宙的未知疆域》内容简介本书并非关于实验室里的化学反应或简单的物理小把戏，而是带领读者进行一场宏大、深刻的思维之旅，深入探究宇宙最根本的结构、起源与终极命运。这是一部面向所有对浩瀚星空、时间本质以及物质深层规律抱有强烈好奇心的人士的深度导览手册。我们从一个引人入胜的问题开始：我们所感知的“现实”，究竟是宇宙的全部面貌，还是仅仅是更高维度结构投射下的模糊投影？《寰宇奥秘》拒绝浅尝辄止的科普叙事，而是直击当代物理学与宇宙学的前沿挑战，系统梳理了自爱因斯坦广义相对论奠基以来，人类对时空、物质和引力的理解是如何被彻底颠覆的。第一部分：时空的几何与引力的本质本部分将深入剖析爱因斯坦的场方程，不仅仅是罗列公式，而是通过精妙的类比和思想实验，阐释质量如何弯曲时空，以及这种弯曲如何表现为我们所体验的引力。我们将详细考察黑洞的物理特性——奇点、事件视界以及信息悖论的哲学含义。读者将跟随我们进入引力透镜效应的奇异世界，理解光线在宇宙尺度上如何被大质量结构扭曲，从而揭示暗物质的间接证据。随后，我们将聚焦于引力波的发现及其意义。不同于电磁波，引力波揭示了宇宙动态的全新窗口，允许我们“聆听”宇宙中最剧烈的事件，如双中子星并合和黑洞的合并。本书将用非数学化的语言描绘 LIGO/Virgo 探测器的精妙设计，以及这些“时空涟漪”如何帮助我们校准哈勃常数，重新审视宇宙的膨胀速率。第二部分：微观世界的悖论与量子实在如果说广义相对论描述了宇宙的宏大叙事，那么量子力学则定义了其最微小的基石。本章将毫不回避地探讨量子力学的核心怪异之处。我们不再将波粒二象性视为一个待解决的谜团，而是将其作为我们理解世界的基本公理来解析。我们将深入探讨量子纠缠——“鬼魅般的超距作用”——并分析 EPR 佯谬如何挑战了局域实在论。本书将详尽介绍贝尔不等式的实验验证，这些实验结果强有力地排除了“隐变量理论”的经典解释，迫使我们将对“客观实在”的理解提升到一个全新的层次。此外，对量子场论（QFT）的概述将展示粒子如何从场的激发中涌现，从而统一了狭义相对论与量子力学在粒子层面的描述框架。第三部分：暗物质与暗能量：宇宙的缺失成分当前主流宇宙学模型（Lambda-CDM 模型）指出，我们日常可见的恒星、气体和尘埃仅占宇宙总质能的约 5%。剩下的绝大部分——暗物质和暗能——仍然是巨大的谜团。在暗物质这一章，我们将批判性地审视各种候选理论：从微弱相互作用重粒子（WIMPs）到轴子（Axions）。我们不会止步于理论，而是会考察地下深处的氙气探测器、太空中的伽马射线望远镜以及对星系晕观测的最新进展，评估哪些实验签名最有可能指向这种不可见的物质。暗能量的部分则更为晦涩。它被用来解释宇宙加速膨胀的现象。本书将详细分析超新星观测数据的可靠性，并对比解释暗能量的两种主要理论框架：宇宙学常数（真空能）与修正引力理论（如 f(R) 引力）。我们探讨了“精细调节问题”和“真空灾难”，这些问题暗示着我们对能量本质的理解可能存在根本性的缺陷。第四部分：前沿探索：弦论、圈量子引力与多重宇宙在本书的最后部分，我们敢于涉足理论物理学最边缘的领域，探讨那些尚未被实验直接验证，但极具内在逻辑美感的理论。弦论与 M 理论：我们将解析为什么物理学家转向将基本粒子视为一维振动的“弦”，以及这如何自然地引入了额外的空间维度。本书将讨论紧致化机制（如卡拉比-丘流形）如何将这些多余的维度隐藏起来，以及弦论在解决量子引力不相容性方面的潜力与面临的“景观”挑战。圈量子引力（LQG）：作为弦论的主要竞争者，LQG 试图在不引入额外维度的前提下，将时空本身量子化。我们将探索它的核心概念：时空由离散的“圈”和“网络”构成，时间与空间不再是连续的背景，而是“量子化”的实体。这为我们理解奇点附近（如宇宙大爆炸的瞬间）提供了另一种数学工具。多重宇宙的哲学与物理边界：最终，我们将探讨“永恒暴胀”和弦论景观如何自然地导向多重宇宙的设想。我们审视了“人择原理”在解释宇宙学常数上的作用，并讨论了在实验物理学的范畴之外，多重宇宙理论是否仍能被视为科学理论，及其对我们认识“我们这个宇宙”的独特性的影响。总结与展望《寰宇奥秘》旨在激发读者超越日常经验的界限，理解科学探索的驱动力来源于对终极真理的无畏追问。本书的结论是，我们正处于一个知识爆发的时代，但同时，我们也正以前所未有的清晰度，看到了我们知识边界的广阔与深邃。宇宙的奥秘，远比我们想象的更加精妙、更加宏大。