分子生物学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:370

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出版时间:2009-8

价格:48.00元

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isbn号码:9787030252289

丛书系列:

图书标签:

• 分子生物学
• 生物化学
• 遗传学
• 基因工程
• 细胞生物学
• 生物技术
• 生命科学
• 医学
• 生物学
• 分子生物

《量子纠缠与时空几何的内在联系》 内容简介 本书将深入探索现代物理学中两个最令人着迷的领域——量子力学和广义相对论——之间深刻而隐秘的联系。我们将从一个全新的视角审视宇宙的运作机制，揭示物质、能量、空间和时间是如何被同一个更根本的框架所统一。 第一部分：量子纠缠的奇妙世界 超越经典理解的量子关联： 本章将带领读者回顾量子力学中的核心概念，但重点将放在“量子纠缠”这一现象上。我们将详细阐述什么是量子纠缠，以及它如何挑战我们基于经典物理学建立起来的直觉。通过一系列思想实验和实际观测结果的梳理，我们会发现，即使相隔遥远的两个粒子，其状态也能够以一种超越时空限制的方式相互关联。我们将探讨“量子隐形传态”的可能性，并深入分析贝尔不等式的违背如何有力地证明了量子世界的非局域性。 纠缠态的数学描述与度量： 理论层面，我们将深入研究描述纠缠态的数学工具。从多粒子量子态的张量积空间，到各种纠缠度量的定义（如纠缠熵、concurrence等），我们将提供详实的数学推导和解释。我们会讨论不同类型的纠缠，例如最大纠缠态、部分纠缠态，以及它们在量子信息处理中的潜在应用。本章还将介绍一些重要的纠缠生成和操控的技术，为后续章节的理论铺垫打下坚实基础。 纠缠与量子信息： 量子纠缠不仅仅是一个理论奇观，它更是量子信息科学的基石。本章将详细介绍量子计算、量子通信和量子密码学是如何利用纠缠的特性来实现经典技术无法比拟的性能。我们将探讨量子比特（qubit）的叠加与纠缠如何构建出指数级的计算能力，解释量子密钥分发（QKD）如何利用纠缠的不可克隆性来保证通信的绝对安全。读者将了解到，纠缠的“幽灵般的超距作用”正是赋予这些前沿技术强大力量的源泉。 纠缠在多体系统中的普适性： 量子纠缠并非只存在于少数组合的粒子中，它在描述复杂的宏观量子现象（如超导、超流）中扮演着至关重要的角色。本章将考察纠缠在凝聚态物理中的表现，探讨拓扑序、量子相变等概念，并分析纠缠熵如何成为刻画量子相的普适不变量。我们将看到，纠缠不仅仅是微观粒子间的“连接”，它更是定义物质宏观性质的关键。 第二部分：时空几何的动态图景 从牛顿到爱因斯坦的视角转变： 我们将回顾经典力学中欧几里得时空观的局限性，然后详细介绍爱因斯坦的广义相对论。本章将聚焦于引力并非一种“力”，而是由物质和能量弯曲时空所产生的几何效应。我们将深入理解等效原理，并解释引力场方程如何将时空的几何属性与其中物质的分布联系起来。 时空弯曲的观测证据： 广义相对论的预言已经在大量的观测中得到了证实。本章将详细回顾这些关键证据，包括光线在引力场中的偏折、水星近日点的进动、引力红移以及引力波的探测。我们将深入分析这些观测数据的意义，以及它们如何不断巩固广义相对论在描述引力现象中的核心地位。 黑洞：时空的极端扭曲： 黑洞作为广义相对论最令人着迷的预言之一，是时空几何被极端扭曲的典型代表。本章将深入探讨黑洞的形成、视界、奇点等概念。我们将分析霍金辐射，以及黑洞信息佯谬所带来的挑战，这将在后续章节中与量子理论的联系更加紧密。 宇宙学尺度下的时空： 广义相对论在解释宇宙的整体结构和演化方面发挥着关键作用。本章将介绍宇宙膨胀模型（大爆炸理论）、暗物质、暗能量等概念。我们将探讨宇宙学常数的作用，以及它与时空几何的关系。此外，我们还将简要介绍各种宇宙学观测（如宇宙微波背景辐射、星系分布）如何验证广义相对论的框架。 第三部分：纠缠与时空的交汇点 纠缠作为时空几何的“砖块”： 本章将引入一种革命性的观点：量子纠缠可能是构建时空几何的基本元素。我们将探讨“ER=EPR”猜想，即爱因斯坦-罗森桥（虫洞）可能与爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）佯谬中的纠缠态有着深刻的联系。我们会分析，两个纠缠的粒子是否可以通过一个微小的虫洞连接，从而解释非局域关联的本质。 全息原理与纠缠： 全息原理提出，一个时空区域中的信息可以编码在其边界的低维度空间上。本章将深入研究AdS/CFT对应（反德西特空间/共形场论对应），解释如何通过研究共形场论中的纠缠来理解反德西特空间中的引力动力学。我们会看到，纠缠的结构和分布直接决定了其对应时空几何的性质。 量子纠缠熵与视界面积： 令人惊奇的是，量子纠缠熵在某些情况下与其对应的引力系统中视界的面积成正比。本章将介绍“块状物理”和“边缘物理”的概念，分析如何从低维度边界的量子系统中的纠缠度量来计算高维度本体时空中黑洞视界的面积。这为理解黑洞熵的起源提供了关键线索。 量子引力理论的线索： 量子纠缠与时空几何的内在联系，为我们理解量子引力提供了重要的理论启示。本章将探讨弦理论、圈量子引力等主流量子引力理论是如何试图统一量子力学和广义相对论的。我们将分析这些理论中，纠缠在构建和描述量子时空中的作用，以及它们如何解释奇点问题和黑洞信息佯谬。 时空作为纠缠的涌现现象： 本章将进一步深化“时空涌现”的思想。我们将探讨，在最基本的层面上，可能不存在连续的时空，而是由离散的量子信息单元通过纠缠相互连接而“编织”出来的。我们也将讨论，在宏观尺度下，这种纠缠网络如何平滑过渡，展现出我们熟悉的几何时空。 第四部分：前沿展望与未来方向 量子纠缠在宇宙学中的应用： 本章将探讨量子纠缠是否能解释宇宙学的某些未解之谜，例如暗能量的本质、早期宇宙的相变等。我们也将展望未来是否可能通过观测和实验来探测宇宙中大规模的量子纠缠现象。 引力波与量子信息： 引力波探测的精度不断提升，未来是否有可能从中提取量子信息？本章将讨论如何利用引力波信号来检验量子引力理论，甚至可能探测到量子纠缠在引力波产生过程中的作用。 构建统一理论的挑战与机遇： 总结本书提出的纠缠与时空几何的联系，并强调构建一个完整的量子引力理论所面临的巨大挑战。我们将讨论理论物理学家们正在探索的各种新颖方法和思想，以及这些前沿研究可能为我们揭示的宇宙最深层秘密。 哲学与概念的深化： 除了物理和数学层面的探讨，本书还将触及一些深刻的哲学问题，例如实在的本质、因果律的极限、意识与时空的关系等。我们将审视量子纠缠和时空几何的联系如何改变我们对宇宙和我们在其中位置的认知。 本书适合读者： 本书面向对现代物理学有浓厚兴趣的读者，包括物理学、数学及相关领域的学生、研究人员，以及所有对宇宙最深层奥秘充满好奇的业余爱好者。虽然本书包含必要的数学推导和理论阐述，但我们力求以清晰易懂的语言和丰富的类比，使非专业读者也能领略到量子纠缠与时空几何之间令人震撼的统一之美。 阅读本书，你将： 摆脱经典的直观束缚，理解量子纠缠的奇妙世界。 深入领会广义相对论对时空几何的深刻洞察。 发现量子纠缠与时空几何之间不可思议的深刻联系。 了解当前物理学最前沿的探索方向，以及未来可能揭示的宇宙新图景。 重塑你对物质、空间、时间和宇宙的根本理解。

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