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出版者:电力出版社

作者:陈宪 编

出品人:

页数:137

译者:

出版时间:2008-1

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787508364599

丛书系列:

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好的，这是一份关于一本虚构图书的详细简介，其内容与《2008注册咨询工程师》完全无关，并力求内容详实，风格自然流畅： --- 《星辰的低语：宇宙拓扑与时空折叠的未解之谜》 导言：超越可见的边界 浩瀚的宇宙，其结构远比我们肉眼所见的星系图景更为复杂和诡谲。《星辰的低语》并非一本传统的科普读物，而是一次深入人类认知极限的哲学与物理学交汇之旅。本书旨在探讨当前宇宙学模型中的根本性难题，尤其是关于时空几何结构、高维空间存在的证据，以及我们如何理解“实在”的本质。它以严谨的数学推导为骨架，以对前沿物理学理论的深刻洞察为血肉，带领读者穿梭于黎曼几何的曲率迷宫，直面黑洞内部的奇点悖论。 本书对读者有着一定的基础要求，它假设读者对相对论和量子力学的基础概念有所涉猎，但叙述方式力求清晰，旨在激发跨学科的思考，而非仅仅罗列公式。 第一部分：时空的新几何学——从欧几里得到庞加莱 第一章：维度的迷思与欧氏空间的局限 在经典物理学的框架内，我们习惯于三维空间加上一维时间的欧几里得-闵可夫斯基模型。然而，当代物理学的诸多挑战，如引力与量子力学的兼容性问题，都指向了这种描述的内在不足。本章首先回顾了这些局限性，并引入了微分几何的概念，为理解时空弯曲的本质奠定基础。我们将探讨什么是流形、张量分析如何描述物质与能量对时空的影响，以及为什么“平直空间”在宇宙尺度上几乎不存在。 第二章：黎曼曲率与引力的新视角 爱因斯坦的广义相对论革新了我们对引力的理解，将其视为时空曲率的表现。本章深入分析了黎曼曲率张量，阐释了宇宙学中的关键参数——弗里德曼方程的几何意义。我们将详细考察不同宇宙模型（如弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规）下，宇宙的膨胀、收缩或平坦状态如何由物质和能量密度决定。此外，还将审视奇点理论，分析黑洞视界内信息的丢失问题，这不仅是物理难题，也是信息论的终极挑战。 第三章：拓扑学与宇宙的整体形态 拓扑学关注的是在连续形变下保持不变的属性，它为我们理解宇宙的“形状”提供了全新的工具。本书探讨了宇宙是否是有限且无界的（例如，一个三维的球面或环面结构）。通过分析宇宙微波背景辐射（CMB）数据中是否存在“自洽”（Self-Intersection）的模式，科学家们试图推断出宇宙的拓扑结构。本章将重点介绍庞加莱猜想在三维空间形变中的地位，及其对推测宇宙边界的启示。 第二部分：高维的诱惑与弦理论的结构 第四章：卡拉比-丘流形：紧致化维度的艺术 如果我们的宇宙存在比日常经验更多的维度，那么这些额外的维度必然以某种方式被“卷曲”起来，小到无法被直接探测。超对称理论和弦理论将这些隐藏的维度推向了前台。本章聚焦于卡拉比-丘（Calabi-Yau）流形，这是目前最流行的模型中用于描述多余六维空间（在十维时空背景下）的数学结构。我们将探索这些复杂的多折叠空间如何影响基本粒子的质量和相互作用力，并讨论不同Calabi-Yau构型如何对应于不同的粒子物理学标准模型。 第五章：M理论与膜世界的概念 M理论是连接五种不同超弦理论的宏大框架，它要求时空拥有十一维。本章将介绍“膜”（Branes）的概念，即我们的四维宇宙可能只是一个镶嵌在更高维空间中的“膜”。这解释了为什么引力（被认为是膜内开放弦的振动）相对其他基本力（如电磁力，被认为是膜内封闭弦的振动）如此微弱——引力信号可能正在“泄漏”到其他维度中去。本书将剖析这种“膜宇宙论”如何重新定义了我们对引力本质的理解。 第六章：对偶性与全息原理的哲学冲击 弦理论的一个核心工具是对偶性（Duality），它表明两个看起来完全不同的物理理论（例如，强耦合和弱耦合下的理论）在数学上是等价的。本章将详细阐述 AdS/CFT 对偶性，这是全息宇宙学（Holographic Principle）的数学基石。全息原理认为，三维空间中的所有信息都可以编码在一个更高维度的边界上，就像三维图像投射在二维屏幕上一样。这种思想对“信息守恒”和“实在的本质”提出了深刻的质疑。 第三部分：穿越边界——虫洞、时间旅行与信息流 第七章：爱因斯坦-罗森桥：连接时空的捷径？ 虫洞，或爱因斯坦-罗森桥，是广义相对论方程允许的一种拓扑结构，理论上可以连接时空的两个遥远区域。本章将探讨构建一个可穿越虫洞所需的极端条件：负能量密度（或奇异物质）。我们将分析朗道尔-莫里斯（Morris-Thorne）虫洞模型的数学要求，并讨论这些“奇异物质”在量子场论中是否存在合理性，以及它们是否违反了已知的能量条件。 第八章：时间机器的数学悖论 如果虫洞可以被操纵，理论上它可以被用于时间旅行，形成闭合类时曲线（CTC）。然而，爱因斯坦方程在允许CTC的同时，也引发了著名的祖父悖论。本章将引入诺维科夫自洽性原则，探讨物理定律是否会主动阻止悖论的发生，例如通过量子涨落的增强机制。同时，本书也将讨论霍金提出的“时序保护猜想”（Chronology Protection Conjecture）的物理基础。 第九章：量子引力之谜与信息的最终归宿 本书的收官部分回到了量子力学与引力学的根本冲突。量子引力理论（如圈量子引力或M理论）是解决黑洞信息悖论和宇宙起源问题的关键。我们将探讨信息在黑洞蒸发过程中是否真的丢失（即信息悖论），以及如果信息没有丢失，它究竟是如何以某种非局域的方式编码并最终释放出来的。最终，本书将引导读者思考：如果时空和物质都是信息在某种更高维度上的表现，那么“观测者”本身在这一宏大结构中扮演着怎样的角色。 --- 《星辰的低语》 是一部对宇宙极限的严肃探索，它要求读者不仅要有好奇心，更要具备批判性思维，去审视我们关于空间、时间和存在的基本假设。它揭示的不是简单的答案，而是关于如何提出更深刻问题的全新视角。

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