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出版者:

作者:Kirkland, Kyle

出品人:

页数:192

译者:

出版时间:2007-5

价格:$ 329.68

装帧:

isbn号码:9780816061105

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《宇宙的奥秘：从量子纠缠到时空弯曲》 导言：探索物质与能量的边界 人类对自然界的好奇心从未止息，从古代哲学家对“本原”的思索，到现代物理学家对宇宙终极定律的追寻，我们从未停止探索物质、能量、空间和时间的基本构架。本书《宇宙的奥秘：从量子纠缠到时空弯曲》并非仅仅是教科书式的知识堆砌，而是一次深度沉浸式的思想漫游，旨在带领读者穿越宏观的宇宙结构与微观的基本粒子世界，理解支配我们现实的深层法则。 本书涵盖了现代物理学的核心领域，从我们日常经验的宏观世界，延伸至超越直觉的微观量子领域，最终聚焦于支配宇宙演化的广阔时空几何。我们将详细探讨爱因斯坦的相对论如何彻底改变了我们对引力的理解，以及量子力学如何揭示了一个概率与不确定性并存的奇特微观现实。 第一部分：经典物理学的基石与现代物理学的黎明 第一章：牛顿的遗产与经典的终结 本章首先回顾了经典物理学的辉煌成就，特别是牛顿力学体系的完善，它成功地描述了从抛出的苹果到行星运行的一切宏观运动。我们将深入解析动量守恒、能量守恒以及万有引力定律的精妙之处。然而，经典物理学并非完美。随着对电磁现象认识的深入，以及对光速的精确测量，经典理论开始暴露出其局限性。本章的重点在于，正是这些“不和谐音”——例如黑体辐射和光电效应——直接催生了二十世纪物理学的两大支柱。 第二章：光的故事：从波粒二象性到量子革命 光，这一人类最古老的探索对象，在物理学史上扮演了关键角色。本章将追溯光概念的演变：从惠更斯的光的波动说，到麦克斯韦的电磁波理论，再到普朗克引入的“量子”概念。重点解析爱因斯坦如何利用光子解释光电效应，确立了光的粒子性。我们将详细剖析波粒二象性的悖论与美感，探讨德布罗意物质波理论如何将这一概念扩展到电子等物质粒子上，标志着我们真正进入了量子世界的门槛。 第二部分：量子力学的奇特世界 第三章：薛定谔的猫与概率的本质 量子力学是描述微观粒子行为的数学框架。本章将以严谨而不失趣味的方式介绍量子力学的核心概念。我们将深入理解波函数（$Psi$）的物理意义，以及它如何被解释为概率幅。通过对双缝实验的详细分析，我们将直观地感受测量行为对量子态的影响。著名的薛定谔的猫思想实验将被用作引子，探讨“叠加态”的奇异性质以及波函数坍缩的争议。 第四章：量子纠缠：超距的幽灵关联 量子纠缠是量子信息科学的基石，也是爱因斯坦深感不安的现象——他称之为“幽灵般的超距作用”。本章将详细解释两个或多个粒子如何形成一个不可分割的整体，无论它们相隔多远。我们将探讨贝尔不等式及其实验验证，确认量子关联的非定域性。这一章节不仅揭示了量子世界的深刻联系，也为下一代计算技术（如量子计算）奠定了理论基础。 第五章：标准模型的粒子图谱 本部分转向物质的构成。我们将系统介绍粒子物理学的标准模型，一个描述基本物质粒子（夸克和轻子）以及传递基本相互作用的规范场论。我们将详细介绍构成质子和中子的夸克及其“色荷”，以及传递电磁力、弱核力和强核力的规范玻色子（光子、W/Z玻色子、胶子）。最后，我们将探究希格斯机制，理解粒子如何通过与希格斯场的相互作用获得静止质量，以及大型强子对撞机（LHC）对这一模型的验证。 第三部分：时空的几何与宇宙的宏大叙事 第六章：狭义相对论：速度、时间与尺度的相对性 狭义相对论建立在两个基本假设之上：光速不变原理和相对性原理。本章将系统推导洛伦兹变换，并阐述其在不同参考系中对时间、长度和质量的影响。我们将讨论时间膨胀和长度收缩的实际应用和观测证据。核心内容包括著名的质能等效原理（$E=mc^2$），它揭示了质量与能量之间深层的同一性，是核能的理论基础。 第七章：广义相对论：引力即时空弯曲 广义相对论是现代物理学最伟大的成就之一，它将引力从一种力转化为时空本身的几何属性。本章将通过类比和几何直觉，解释黎曼几何如何成为广义相对论的数学语言。我们将深入探讨爱因斯坦场方程（$G_{mu u} = frac{8pi G}{c^4} T_{mu u}$）的意义，理解物质（能量动量张量）如何“告诉”时空如何弯曲，以及时空如何“告诉”物质如何运动。 第八章：黑洞、引力波与宇宙的命运 基于广义相对论的预测，本章将聚焦于极端时空现象。我们将详细分析史瓦西解，理解黑洞的事件视界及其不可逃脱的特性。本章也将讨论黑洞的形成、霍金辐射（将量子效应引入黑洞理论的尝试）以及黑洞的合并过程。最后，我们将探讨引力波的理论预测及其在LIGO和Virgo上的直接探测，这为我们提供了一种全新的、不依赖电磁波的观测宇宙的方式。 结论：物理学的未竟之路 本书的最后一部分将回顾当前物理学面临的重大未解难题。我们将讨论量子力学与广义相对论在描述宇宙极限（如奇点内部）时产生的冲突——即“量子引力”问题。本章将简要介绍弦论、圈量子引力等主要的候选理论，以及暗物质和暗能量在现代宇宙学中所扮演的关键角色。 《宇宙的奥秘》是一本旨在激发思考的书。它不仅梳理了过去一个世纪物理学的丰硕成果，更试图引导读者以一种更加深刻、更加统一的视角去看待我们所处的这个由奇妙规则支配的世界。 --- 目标读者： 对自然科学、高等数学有基础了解，并对现代物理学的基本原理和前沿探索抱有浓厚兴趣的大学生、研究人员及科学爱好者。 本书特色： 结构严谨，逻辑清晰，理论阐述深入浅出，结合了丰富的历史背景和前沿实验证据。

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我一直对宇宙的宏大和未知的奥秘充满好奇，但很多关于天体物理的书籍往往过于专业，让我难以深入。然而，这本书的出现，彻底改变了我的看法。它以一种令人惊叹的广度和深度，将宇宙的壮丽图景展现在我眼前。从黑洞的形成和引力波的探测，到暗物质和暗能量的神秘面纱，这本书都进行了详尽而又引人入胜的阐述。我特别欣赏作者在解释这些前沿概念时所采用的类比手法，比如将黑洞比作宇宙中的“吞噬者”，将引力波描述为宇宙时空的“涟漪”，这些生动的比喻极大地降低了理解的门槛，让我能够更好地把握那些庞大而复杂的概念。书中的每一个章节都像是一个独立的故事，讲述着科学家们如何一步步揭开宇宙的秘密，充满了探索的勇气和智慧的闪光。我甚至能感受到作者对宇宙的热情，那种对未知世界的敬畏和向往，仿佛也通过文字传递给了我。更值得一提的是，这本书在描述宇宙现象时，并没有回避那些尚未解决的难题，而是坦诚地指出科学的局限性，并鼓励读者一同思考，这种开放式的讨论让我觉得，我不仅仅是在阅读一本科学著作，更是在参与一场关于宇宙的对话。这本书让我对宇宙有了更深刻的理解，也激发了我更强烈的求知欲，我迫不及待地想知道，人类的探索还会带我们去向何方。

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作为一名对物理学史和科学思想的演变颇有兴趣的读者，这本书为我提供了一个全新的视角。它并没有局限于对某个具体物理概念的讲解，而是将物理学的发展脉络，以及那些伟大的物理学家们的思想碰撞，以一种引人入胜的方式呈现出来。我尤其欣赏作者在讲述科学发展过程时，所展现出的那种历史的厚重感。它不仅仅是罗列出一个个的理论和发现，而是深入探讨了这些理论是如何在特定的历史背景下被提出、被质疑、被证伪、又被新的理论所取代的。读到伽利略如何挑战亚里士多德的权威，牛顿如何构建经典力学的宏伟蓝图，爱因斯坦如何颠覆了我们对时空的认知，我仿佛置身于那个伟大的思想变革时代，感受着科学家们求真务实的精神和勇于创新的勇气。书中的叙述充满了人文关怀，让我看到了那些物理学巨匠们作为“人”的一面，他们的困惑、他们的坚持、他们的智慧。这种叙述方式，让枯燥的科学史变得鲜活起来，充满了故事性和感染力。它让我明白，科学的进步并非一蹴而就，而是无数次探索、碰撞、修正的结果，而每一次的进步，都离不开那些伟大的思想家们的贡献。

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我是一位希望能够系统性地学习物理学基础知识的学生，而这本书正是为我量身打造的。它以一种非常严谨且循序渐进的方式，从基础的力学、光学，一直深入到相对论和量子力学的入门。我特别喜欢书中清晰的逻辑结构和详细的例题讲解。每一个概念的引入都伴随着严格的定义和清晰的推导过程，让我能够扎实地理解每一个知识点。而且，书中的数学工具的使用也是恰到好处，并没有过多地使用高等数学，而是将重点放在如何运用基础数学来解决物理问题上。我发现，在学习每一章节时，作者都会在章节的末尾设置一些思考题和练习题，这些题目涵盖了从简单到复杂的各种类型，让我能够及时检验自己的学习成果，并巩固所学的知识。那些例题的解析更是细致入微，能够帮助我理解解题思路和技巧。对于那些我一开始觉得难以理解的公式，书中都提供了详细的推导过程，让我能够明白公式的来龙去脉，而不是死记硬背。总而言之，这本书就像一位循循善诱的老师，它不仅教授我知识，更教会我如何学习物理，如何思考物理问题，为我未来的学习打下了坚实的基础。

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这本书的包装真的让人眼前一亮，厚重的硬壳封面，搭配着充满艺术感的星系图案，光是摆在书架上就自带一种“大家之作”的气场。我迫不及待地翻开第一页，就被那行云流水的排版和精心挑选的字体吸引了。不像有些科普读物，会把复杂的公式和术语堆积如山，让人望而却步，这本书的开篇就用一种非常亲切的语言，引导你进入物理学的奇妙世界。它并没有一开始就深究那些晦涩难懂的理论，而是从我们身边最熟悉的事物入手，比如为什么天空是蓝色的，为什么我们能够行走而不会飘起来，甚至是我们手机里的芯片是如何工作的。我尤其喜欢其中关于“惯性”的讲解，作者并没有直接抛出牛顿第一定律，而是通过一个生动的汽车刹车和过山车体验的例子，让我们直观地感受到了惯性的存在和影响。那种“啊，原来是这样！”的豁然开朗的感觉，贯穿了我阅读的全过程。而且，书中的插图简直是点睛之笔，它们不是简单的示意图，而是充满了设计感和信息量，有时候甚至比文字更能帮助我理解那些抽象的概念。比如，在解释光的折射时，那些细腻的手绘图，精准地描绘了光线穿过不同介质时路径的变化，让人一目了然。总的来说，这本书给我的第一印象是，它是一本真正用心在做科普的书，它尊重读者的智力，也充满对物理世界的热爱，让人忍不住想一口气读下去，去探索更多未知。

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我是一名对日常生活中的科学原理颇感兴趣的读者，这本书正是满足了我对身边那些“为什么”的好奇心。它巧妙地将我们日常生活中随处可见的现象，比如电磁炉为什么会发热，微波炉是如何工作的，甚至我们手机里的GPS定位原理，都用清晰易懂的语言解释得淋漓尽致。我一直觉得，很多时候我们对科技的依赖，却没有真正理解其背后的科学支撑，这本书填补了我的这一空白。作者在解释“电磁感应”时，并非生硬地搬出公式，而是从一个简单的线圈和磁铁的互动开始，一步步引导我们理解电流是如何产生的，以及这与我们日常使用的电器有什么样的联系。那种感觉就像是侦探破案一样，每一个环节都充满逻辑和趣味。我尤其喜欢关于“热力学”的章节，它并没有将我们淹没在熵和能量守恒的海洋里，而是通过生活中常见的例子，比如煮水、冰箱制冷，来阐述热量传递和能量转化的基本规律。读完之后，我感觉自己对生活有了更深的“洞察力”，看待事物的角度也发生了微妙的变化。这本书让我意识到，科学并非遥不可及，而是渗透在我们生活的每一个角落，理解了这些原理，生活也变得更加有趣和有意义。

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