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出版者:

作者:Woodruff, Teresa K., Ph.D. (EDT)/ Snyder, Karrie Ann, Ph.D. (EDT)

出品人:

页数:282

译者:

出版时间:2007-10

价格:$ 224.87

装帧:

isbn号码:9780387722924

丛书系列:

图书标签:

• Oncofertility
• Fertility Preservation
• Cancer
• Reproductive Medicine
• Infertility
• Oncology
• Egg Freezing
• Sperm Banking
• Embryo Cryopreservation
• Pediatric Oncology

图书简介： 《宇宙的低语：从弦论到量子引力的新视野》 本书是一部深入探讨当代理论物理学前沿的专著，旨在为物理学爱好者、研究生以及专业研究人员提供一个关于宇宙终极理论的全面、细致的导览。我们从二十世纪物理学的两大支柱——广义相对论与量子力学——的深刻矛盾出发，系统地剖析了人类试图将它们统一的宏伟蓝图。 第一部分：理论的基石与未竟的统一 本书首先回顾了爱因斯坦广义相对论的精妙之处及其在描述宏观宇宙结构（如黑洞、引力波和宇宙学）中的成功。接着，我们转向量子场论的殿堂，阐述了标准模型如何以前所未有的精度描述了基本粒子及其相互作用（电磁力、弱核力和强核力）。然而，这两大理论在描述极端环境，特别是黑洞奇点和宇宙大爆炸的最初瞬间时，表现出严重的数学不兼容性。这种不兼容性，即引力与量子效应的冲突，构成了本书探索的核心驱动力。 我们详细讨论了量子场论在处理引力子时的困难，特别是无穷大的出现，这表明我们现有的数学框架在普朗克尺度上已然失效。本书将这些基础性的困境置于清晰的背景之下，为后续介绍前沿理论的必要性奠定了坚实的基础。 第二部分：弦理论的数学美学与多维空间 核心章节聚焦于弦理论 (String Theory)，一种试图用一维的、振动的“弦”来取代点状粒子的革命性构想。本书不仅仅停留在对弦论基本概念的介绍，而是深入探讨了其数学结构。我们详细解析了玻色子弦理论的建立过程，包括其对速度限制（超光速）的内在要求，以及引入费米子以实现超对称性的必要性。 随后，我们转向了更具影响力的超弦理论 (Superstring Theory)。重点在于其对额外维度的预测——十维时空。书中详细解释了卡拉比-丘流形 (Calabi-Yau Manifolds) 在“紧化”这些额外维度中所扮演的角色。这些几何结构不仅决定了我们观察到的四维时空中粒子的性质（如电荷和质量），也成为了物理常数取值的潜在来源。我们探讨了五种不同版本的超弦理论，以及它们如何最终被统一在更宏大的M理论框架之下。M理论，作为一种假设的十一维理论，仍然是理论物理学中最活跃也最具争议的研究领域之一。 第三部分：圈量子引力与背景独立性 与依赖于预设时空背景的弦理论不同，圈量子引力 (Loop Quantum Gravity, LQG) 采取了截然不同的路径，它力求在量子层面重构时空本身。本书详细介绍了 LQG 的核心思想：将广义相对论的约束方程转化为新的变量——阿斯蒂卡变量 (Ashtekar variables)——并利用这些变量对时空进行“量子化”。 读者将跟随本书的引导，理解“时空原子”的概念。在 LQG 中，空间被构想为由离散的“自旋网络 (Spin Networks)”和演化的“自旋泡沫 (Spin Foams)”所编织而成。这意味着空间和时间不再是连续的背景，而是在普朗克尺度上具有最小单元的量子结构。本书详细阐述了 LQG 如何成功地消除了奇点问题，尤其是在对大爆炸进行建模时，提出了“大反弹 (Big Bounce)”的可能性。 第四部分：新兴的交叉领域与未来方向 理论物理学的疆界正在不断扩展。本书的后半部分探讨了将量子信息论和引力理论相结合的最新进展。一个关键的突破是 AdS/CFT 对应 (Anti-de Sitter/Conformal Field Theory Correspondence)，也称为霍金拉姆达对偶性。我们深入解析了这一强大的数学工具，它揭示了量子引力的理论（在特定时空背景下）与一个无引力的、描述粒子相互作用的量子场论之间存在对偶关系。这一对应性不仅为研究黑洞的火墙悖论提供了新的视角，也极大地促进了我们对量子纠缠与时空几何之间深层联系的理解。 此外，书中还探讨了引力理论中的信息悖论，特别是黑洞信息悖论的最新进展，以及全息原理在理解引力量子化中的作用。我们分析了当前计算模型中利用量子计算和张量网络来模拟引力现象的尝试，展示了从纯粹的数学推导走向可计算模型的趋势。 结论：未知的景观 《宇宙的低语》总结了人类在追求“万有理论”的征途中所取得的辉煌成就与面临的严峻挑战。它清晰地描绘了弦论、圈量子引力和全息原理这三大主流路径的优点和局限性。本书的目的不是提供最终答案，而是激发读者对基础物理学中最深刻问题的兴趣，展示理论物理学家如何利用最尖端的数学工具，去倾听宇宙在最深层次上的运作规律的低语。本书鼓励读者以批判性的眼光看待当前的理论，并展望未来十年内可能出现的实验观测，如更精确的引力波探测和对早期宇宙遗迹的探索，如何最终可能为这些深奥的理论提供直接的检验。

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