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出版者:

作者:Johnson, David B./ Mowry, Thomas A.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:151.95

装帧:

isbn号码:9780495012733

丛书系列:

图书标签:

• 数学
• 高等数学
• 微积分
• 代数
• 几何
• 数论
• 概率论
• 统计学
• 数学分析
• 离散数学

编织时间与空间的织锦：一部探索宇宙奥秘的非凡之旅 图书名称： 《时空之隙：超越数学边界的实在探索》 内容简介： 本书并非探讨数理逻辑的枯燥公式，亦非解析几何的严谨推导，而是带领读者跨越日常经验的藩篱，深入探究我们所处宇宙最为深邃、也最为令人着迷的结构——时间与空间的本质。这是一部融合了尖端物理学理论、哲学思辨以及宏大历史叙事的非虚构作品，旨在揭示“实在”是如何在时空这一宏大背景下被编织、被感知，以及最终被我们理解的。 第一部分：逝去之河与凝固之境——对时间流逝的解构 时间，这个我们最习以为常却又最难以捉摸的概念，构成了我们存在的基础。然而，当我们试图从物理学的底层去审视它时，它便开始瓦解成一系列令人困惑的问题：时间真的在流动吗？如果爱因斯坦的相对论告诉我们时间是相对的，那么“现在”这个概念在宇宙尺度上又意味着什么？ 本书首先从牛顿的绝对时间观出发，回顾了其辉煌的历史地位及其内在的哲学预设。随后，我们将聚焦于狭义相对论如何彻底颠覆了这一传统观念。我们详细阐述了“时间膨胀”现象，不仅从理论模型上剖析了高速度如何扭曲时间感知，更引入了诸多真实世界的实验佐证，如粒子加速器中寿命延长的μ介子，以及全球定位系统（GPS）中必须纳入的时间修正。 深入到广义相对论的领域，时间与空间被统一为四维的“时空连续体”。我们探索了引力如何成为时空本身的弯曲，描述了黑洞事件视界内时间的“停滞”——尽管这是一种仅从外部观察者角度来看的现象。本书将用精妙的比喻和详尽的图解，向读者描绘引力透镜效应如何弯曲光线，从而间接证明了时空结构的真实可塑性。我们甚至会触及对“时间之箭”的探究：为什么熵增定律似乎是唯一指向未来的物理定律？热力学第二定律，这个关于无序性的基本法则，是如何为我们一去不复返的生命体验提供了终极的物理学注解？我们审视了彭罗斯的“共形循环宇宙论”，探讨时间循环的可能性，以及这是否能为宇宙的起源与终结提供一个无始无终的宏大图景。 第二部分：几何学的幽灵——空间的拓扑与维度之舞 空间，我们赖以定位一切的框架，其本质远比我们日常经验中的三维欧几里得几何要复杂得多。本书将带领读者进行一次深刻的几何学之旅，从笛卡尔的坐标系到黎曼的弯曲空间。 我们将详细解析拓扑学的核心概念，如连通性、可定向性和亏格。读者将理解为什么一个甜甜圈（环面）在拓扑学上与咖啡杯是等价的，而一个球体则不然。这种对形状不变性的追求，揭示了物理定律在不同形变下保持不变的深层原因。我们探讨了非欧几何（如双曲几何和椭圆几何）如何从纯粹的数学构想，演变为描述真实宇宙形态的关键工具。 随后，本书的重点转向高维空间的概念。从卡鲁扎-克莱因理论如何尝试将电磁力纳入四维时空框架的尝试，到现代弦理论和M理论中对十维、十一维时空的必要性推演。我们并不仅仅停留在抽象的数学描述，而是尝试以一种直观的方式，向读者展示如何通过卷曲（compactification）的概念来想象这些“额外”维度的存在。这些维度可能并不像我们所感知的长、宽、高那样延展，而是微小地盘绕在我们周围，影响着基本粒子的相互作用。我们将剖析这些高维理论如何试图统一四大基本力，揭示宇宙深层结构的统一性。 第三部分：量子纠缠与实在的碎片——时空边界的消融 当我们将目光投向微观世界时，宏观时空的概念开始崩溃。量子力学，以其内在的概率性和非定域性，对我们关于“空间分离”和“时间先后”的直觉构成了最严峻的挑战。 本书探讨了量子场论（QFT）如何将粒子视为时空中的激发态，而非独立实体。我们深入剖析了量子纠缠现象——两个粒子无论相距多远，其状态依然瞬时关联。这种“鬼魅般的超距作用”挑战了狭义相对论中光速限制的绝对性，迫使物理学家重新思考空间作为分离媒介的本质。时间在这里不再是背景，而是与量子测量过程紧密交织。 更进一步，我们考察了试图将量子力学与广义相对论相结合的前沿尝试，如圈量子引力（LQG）和弦理论。在这些理论的最低尺度上，时空本身可能不再是连续的，而是由离散的“原子”或“圈”构成的。我们探讨了“时空泡沫”的概念，即在普朗克尺度上，时空可能剧烈起伏、不断生成和湮灭的量子涨落海洋。这暗示着我们所感知的平滑时空，可能只是宏观尺度的“涌现”现象。 结语：存在的悖论与未竟的探索 《时空之隙》的最终目的，并非提供一个完备的“万有理论”，而是激发读者对我们生存环境的根本性好奇。时间与空间，曾经被视为永恒不变的舞台，如今已被证明是动态的、可塑的、甚至是幻觉般的结构。它们是数学的产物，是物理定律的载体，也是我们人类意识的容器。 本书通过严谨的梳理和富有想象力的叙述，带领读者领略了人类心智在理解宇宙终极奥秘道路上的伟大成就，同时也清晰地指出了前方的迷雾。时空并非终点，而是我们理解实在的起点。它要求我们不仅要做一名观察者，更要做一名勇敢的探索者，去质疑我们所见、所感的一切边界。 适合读者： 对物理学、宇宙学、哲学有浓厚兴趣的非专业读者，希望深入理解时间和空间在当代科学中所扮演的复杂角色的求知者。本书以清晰的逻辑和引人入胜的案例，将最前沿的理论转化为可感知的认知体验。

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