Theory of Cortical Plasticity pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Publishing Company

作者:Leon N. Cooper

出品人:

页数:332

译者:

出版时间:2004-04

价格:USD 107.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789812387462

丛书系列:

图书标签:

• 神经可塑性
• 大脑
• 神经科学
• 学习与记忆
• 认知神经科学
• 大脑发育
• 突触可塑性
• 神经系统疾病
• 康复
• 神经机制

好的，根据您的要求，我为您构思了一份图书简介，该图书名为《理论物理前沿：量子引力与时空几何》。这份简介力求内容详实、专业，且不含任何关于原书《Theory of Cortical Plasticity》的痕迹。 --- 图书简介：《理论物理前沿：量子引力与时空几何》 （Theoretical Frontiers in Physics: Quantum Gravity and Spacetime Geometry） 作者： [此处可填充虚构的权威学者姓名，例如：艾德里安·冯·施特劳斯 / Adrian von Strauss] 出版社： [此处可填充虚构的学术出版社名称，例如：普罗米修斯科学出版社 / Prometheus Scientific Press] 导言：拨开宇宙终极奥秘的面纱 自二十世纪初，爱因斯坦的广义相对论以其对引力的几何化描述，彻底颠覆了我们对宇宙结构的理解。然而，当我们试图将支配宏观宇宙的引力与支配微观粒子的量子力学统一起来时，理论的堡垒便出现了裂痕。量子引力，这一理论物理学中最宏大也最棘手的挑战，关乎我们如何理解黑洞的内部、宇宙大爆炸的瞬间，以及时空本身的本源。 《理论物理前沿：量子引力与时空几何》正是一部旨在系统梳理并深入探讨当前量子引力研究领域核心议题的权威著作。本书不仅对历史上的关键进展进行了回顾，更聚焦于当前最具前景的研究方向——弦理论、圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）及其在解决信息悖论和时空量子化问题上的最新突破。本书面向具备扎实高等数学和理论物理基础的研究人员、博士生以及对宇宙学和基础物理学有浓厚兴趣的专业人士。 第一部分：量子引力的必要性与基础结构 本书伊始，作者首先确立了发展量子引力理论的理论动机。我们详细分析了标准模型量子场论在强引力场（如普朗克尺度）下失效的原因，重点阐述了广义相对论的经典奇点问题。 第一章：广义相对论的极限与量子需求的涌现 深入探讨了爱因斯坦场方程的内在限制，对比了彭罗斯-霍金奇点定理在不同宇宙学模型中的应用。本章强调了在普朗克尺度（约 $10^{-35}$ 米， $10^{-43}$ 秒）上，时空本身必须具备量子涨落和离散性的物理必然性。 第二章：量子场论在弯曲时空中的回顾 系统回顾了海森堡绘景和薛定谔绘景在非平直背景下的张量表述。重点解析了“有效场论”视角下量子引力的一阶修正项，并讨论了紫外发散性在处理引力相互作用时的独特性。 第三章：半经典引力与霍金辐射 本章详细阐述了半经典近似下的重要成果——霍金辐射。通过对黑洞视界附近的量子场论计算，我们推导出黑洞的温度和熵，并引出了著名的“黑洞信息悖论”——一个至今未被完全解决的理论难题，它直接指向了量子引力理论的根本要求：信息必须在物理过程中得以守恒。 第二部分：主流量子引力途径的深度剖析 本书的中间部分聚焦于当前两大主流的量子引力候选理论——弦理论与圈量子引力，并对比了它们在处理时空连续性与离散性问题上的哲学和数学差异。 第四章：弦理论的几何化视角 本章对M理论及其在解决量子引力问题上的优势进行了全面考察。我们详细分析了超对称性（Supersymmetry）如何帮助消除引力子的紫外发散，并着重探讨了AdS/CFT对偶性。AdS/CFT（反德西特空间/共形场论对偶）被视为连接量子场论与量子引力最强大的工具之一，本章深入探讨了其数学结构，特别是如何利用此对偶性计算强耦合引力系统中的熵和输运系数。此外，还讨论了额外维度、卡拉比-丘流形紧致化以及景观（Landscape）问题。 第五章：圈量子引力：时空的离散化 圈量子引力（LQG）提供了一条截然不同的路径，它直接尝试对广义相对论的哈密顿表述进行约束量化，而无需预设额外维度或超对称性。本章深入讲解了Ashtekar变量的构造、圈变量（Holonomies）的定义以及自旋网络（Spin Networks）和自旋泡沫（Spin Foams）的数学框架。重点展示了LQG如何自然地产生量子的面积和体积算符，从而预测普朗克尺度下时空的离散结构。我们详述了LQG在圈量子宇宙学（Loop Quantum Cosmology, LQC）中的应用，特别是如何用LQC取代大爆炸奇点，引入“大反弹”（Big Bounce）的场景。 第六章：动力学与背景依赖性 本章对两种理论在处理动力学上的根本区别进行了批判性比较。弦理论通常依赖于背景（Background-Dependent），即需要一个预先设定的背景时空；而LQG则力求实现背景独立性（Background Independence）。我们分析了弦理论中如何通过D-膜的运动来模拟背景演化，以及LQG中自旋泡沫如何描述时空历史的演化，探讨了两者在最终实现背景独立性方面的各自挑战。 第三部分：新兴领域与未来展望 最后一部分将目光投向更前沿、更具争议性的研究方向，以及量子引力在解决宇宙学重大问题中的潜在影响。 第七章：新兴的量子引力工具箱 本章探讨了一些非主流但潜力巨大的研究方法。首先是因果动力三角剖分（Causal Dynamical Triangulations, CDT），这是一种基于计算机模拟的“走动原子”方法，旨在从纯粹的离散块中重建出我们所观察到的四维时空结构。其次，我们讨论了张量网络（Tensor Networks）在模拟量子多体系统和时空纠缠结构中的应用，特别是将纠缠熵与几何联系起来的“ER=EPR”猜想。 第八章：量子引力与宇宙学难题 本书以量子引力如何重塑我们对宇宙学两大支柱的理解作结。首先是暴胀理论的替代方案：LQC提供的“大反弹”模型如何自然地解释了宇宙的平坦性和均匀性，无需引入标量场的暴胀机制。其次是暗能量的微观起源：探讨了弦理论中的“真空选择”问题，以及如何利用有效场论或高维几何来理解加速膨胀的动力学。 总结与展望 《理论物理前沿：量子引力与时空几何》不仅仅是一本教科书，它是一份对人类认知极限的探索地图。它以严谨的数学框架，引导读者穿越弦的振动、圈的张量、以及时空碎片的海洋，直面基础物理学的终极考验。本书旨在为读者提供辨析不同理论路径的能力，激发对下一代物理学理论的深刻洞察。 --- 关键词： 量子引力；广义相对论；弦理论；圈量子引力 (LQG)；AdS/CFT；黑洞信息悖论；时空量子化；大反弹 (Big Bounce)；量子宇宙学。

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这本书的行文风格极其流畅，阅读起来完全没有一般学术专著的枯燥感。作者似乎有一种天赋，能够将那些晦涩难懂的生物物理机制，转化成易于理解的叙事。我记得有一章专门讨论了长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）的分子基础，原本以为会是一段枯燥的化学反应罗列，结果作者巧妙地运用了“建筑工地的比喻”，将突触的增建和削弱过程描述得生动有趣。更令人惊喜的是，书中关于运动皮层可塑性的论述。它不仅仅停留在“使用依赖性学习”的层面，而是深入探讨了镜像神经元系统在意图和执行之间的桥梁作用。这让我想起我多年前在康复医学中遇到的一些棘手案例，如果当时能有这本书的指导，或许能提供全新的干预思路。这本书的价值在于，它成功地在理论深度和实际应用之间架起了一座坚实的桥梁，而不是让理论悬浮在空中。

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我必须强调，这本书的广度是惊人的。它似乎覆盖了当前所有关于皮层可塑性的主要流派和争论焦点，并且处理得异常平衡。从早期的电生理记录到最新的光遗传学研究，作者都给予了足够的篇幅进行介绍和批判性分析。特别是关于纹状体在奖赏预测误差（Prediction Error）中介导的强化学习机制的章节，分析得极其透彻。它清晰地阐述了多巴胺能通路如何在学习过程中动态调整可塑性阈值。我过去一直对不同脑区如何协同工作以实现灵活适应感到困惑，这本书通过对不同时间尺度（从毫秒级的兴奋性/抑制性平衡到数周期的结构重塑）可塑性的区分描述，极大地澄清了我的认知盲区。这不仅仅是一本关于“如何变化”的书，更是一本关于“变化何时发生、以何种速率发生”的精妙指南。其对现有模型的批判性回顾，尤其有力，避免了盲目崇拜任何单一理论的倾向。

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读完这本书的第三部分，我不得不承认，我的研究方向可能需要进行一次彻底的修正。作者对环境因素如何精确调控皮层表征的论述，展现了一种令人敬畏的细致入微。她没有停留在宏观的层面上，而是深入到了基因表达和分子标记的层面，探讨了经验是如何被“刻录”在大脑结构中的。我尤其欣赏作者对感觉皮层（如视觉皮层V1）可塑性研究的系统性回顾，特别是那些关于关键期（critical period）的理论模型。这些模型不仅具有强大的解释力，而且在预测损伤后的恢复路径方面也显示出惊人的准确性。整个阅读过程充满了挑战，因为作者从不回避那些尚未解决的难题，反而以一种坦诚的态度，引导读者去思考当前理论的局限性。这需要的不仅仅是知识的积累，更是一种对科学本质的深刻洞察力。对于任何希望在神经科学领域做出原创性贡献的人来说，这本书无疑是必备的“内功心法”。

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这本书的最后一部分，关于病理状态下的可塑性，给我留下了最为深刻的印象。作者将理论知识应用于理解诸如中风后遗症、慢性疼痛以及某些神经发育障碍等临床问题，展现了极高的洞察力。例如，她对“失代偿性可塑性”（Maladaptive Plasticity）的分析，非常精准地解释了为什么有些康复训练反而可能固化错误的运动模式。这种从基础机制到临床转化的逻辑链条非常严密，让人信服。阅读过程中，我多次停下来思考，这本书为我们理解人类适应世界的终极能力提供了最坚实、最前沿的科学基础。它不是那种读完一遍就可以束之高阁的书籍，它更像是一部需要反复研读的工具书和启发录。对于那些期望在神经科学、认知科学或相关临床领域取得突破的人来说，这本书的价值无可估量，它绝对值得被列为该领域的里程碑式的著作。

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这本书的开篇简直是一场智力上的探险，作者以一种近乎诗意的笔触，带领我们深入到神经科学的迷宫之中。它不像传统教科书那样干巴巴地堆砌公式和数据，反而更像是一部由最前沿的发现串联起来的史诗。我对其中关于突触权重可塑性的讨论印象尤为深刻，那些复杂的生物化学过程被描绘得栩栩如生，仿佛我能亲眼目睹神经元之间的“对话”是如何发生的。尤其是作者对赫布理论（Hebb's rule）在现代计算神经科学中的新解释，简直是拨云见日，让人对“学习”的本质有了全新的理解。书中穿插的那些历史典故和早期实验的描述，也极大地增强了阅读的趣味性，让我感觉自己仿佛置身于那些奠基性发现的实验室里。它迫使你跳出固有的思维框架，去重新审视我们大脑的惊人适应能力。那种被知识的广度和深度所震撼的感觉，是其他任何同类书籍都难以比拟的。这本书的排版和图示设计也极为考究，即使是极其抽象的概念，也能通过精妙的视觉辅助清晰地传达出来。

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