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出版者:

作者:Bernstein, Leonard (COP)

出品人:

页数:152

译者:

出版时间:

价格:174.00元

装帧:

isbn号码:9781423427537

丛书系列:

图书标签:

• 艺术歌曲
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探索未知领域的知识宝库：《宇宙的低语：弦理论与时空结构》 作者： [此处填写真实作者姓名，例如：艾莉森·里德] 出版社： [此处填写真实出版社名称，例如：前沿科学出版社] 出版年份： [此处填写真实出版年份，例如：2024年] --- 内容简介： 在人类对宇宙的理解到达一个关键的十字路口之际，《宇宙的低语：弦理论与时空结构》以其深邃的洞察力和严谨的论证，引领读者踏入二十一世纪物理学最前沿、最引人入胜的领域——弦理论及其对我们所认知的时空本质的颠覆性重构。本书并非一部简单的科普读物，而是一次对现实根基的哲学与数学探索之旅，旨在为那些渴望超越牛顿和爱因斯坦经典框架的求知者，描绘一幅由振动的能量弦构成的、更为宏大且和谐的宇宙图景。 自古以来，人类便试图用最基本的元素来解释万物的起源与运作。从亚里士多德的四元素说到道尔顿的原子论，我们一直在追寻那个“终极的粒子”。量子力学揭示了物质世界在微观层面的奇异性和概率性，而广义相对论则描绘了引力如何弯曲宏观时空。然而，这两大理论在描述宇宙的极端条件（如黑洞奇点或大爆炸的瞬间）时，表现出不可调和的矛盾。弦理论，正是试图弥合这一鸿沟的雄心勃勃的尝试。 本书的第一部分，“超越点粒子：弦的诞生与必然性”，从对粒子物理学标准模型的局限性进行深入剖析开始。作者清晰地阐释了为何将基本粒子视为“零维点”会导致理论上的无穷大灾难。随后，引入了弦的概念：宇宙中最基本的构件并非没有体积的点，而是微小、一维的、不断振动的能量线——弦。 我们所观察到的电子、夸克乃至光子，都不过是同一类基本弦以不同频率和模式振动所产生的“音符”。这种观点的转变，如同从阅读单音节文字到理解一首交响乐的飞跃，立即消除了量子场论中许多棘手的重整化问题。 第二部分，“高维的幽灵：卡拉比-丘流形与紧致化”，是本书最具挑战性也最引人入胜的部分。弦理论的数学框架要求宇宙不仅存在我们习以为常的四维时空（三维空间加一维时间），还必须包含额外六个或七个维度。这些额外的维度并非宏大地存在于我们周围，而是被“紧致化”——卷曲成极其微小的几何结构，小到无法被现有任何实验设备直接探测。本书以直观且富有洞察力的方式，介绍了卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds） 这一复杂的数学实体。作者细致地解释了这些流形的形状如何决定了我们宇宙中基本常数（如电子的质量、力的强度）的具体数值。每一种可能的紧致化方式，都对应着一个潜在的宇宙版本， 这一概念将我们从单一的现实推向了“多元宇宙”（Multiverse）的广阔图景。 “D-膜与全息原理” 构成了本书的核心议题之一。弦理论的发展促使物理学家认识到弦不仅仅是开放的线段，也可以是闭合的环。更进一步，弦可以附着在更高维度的“膜”（Branes，即D-branes）上。本书深入探讨了这些膜的性质，特别是“全息原理”（Holographic Principle），这是现代物理学最深刻的概念之一。它暗示了我们三维（或四维时空）的经验，可能仅仅是更高维度边界上的一个“投影”——如同三维物体在二维平面上的全息图。这种视角不仅深刻影响了我们对信息和熵的理解，也为黑洞信息悖论的解决提供了关键的数学工具。 “M理论的统一愿景” 总结了弦理论的第五次革命。随着理论的发展，研究者发现五种不同的、看似独立的超弦理论实际上是同一个更宏大、更基础的理论在不同极限下的表现，这个统一的框架被称为M理论。M理论将九维空间（十维时空）的超弦理论与十一维时空中的超引力理论联系起来，并引入了膜（branes） 这一更普遍的结构。本书详尽地讨论了M理论的非微扰形式，强调了其要求时空具有十一维的基本要求，以及这如何重塑了我们对引力本质的理解——引力可能并非基本作用力，而是这些高维膜上的量子效应的涌现现象。 “实验的边界与哲学反思” 章节将读者从纯粹的理论推演带回到现实世界的挑战。鉴于弦理论所涉及的能量尺度远超现有大型强子对撞机（LHC）的能力，实验验证成为了一个巨大的难题。作者探讨了间接验证的可能性，例如寻找宇宙早期遗留的引力波信号、分析宇宙微波背景辐射（CMB）的微小偏差，以及寻找微小额外维度存在的痕迹。最后，本书以对科学哲学和知识论的深刻反思收尾：当一个理论在数学上拥有无与伦比的美感和一致性，却难以直接实验验证时，我们应当如何衡量它的“真实性”？ 弦理论迫使我们重新定义“物理学”的范畴。 《宇宙的低语：弦理论与时空结构》是一部对求知者发出的邀请函，它要求读者具备一定的数学基础和对物理学基本概念的熟悉。它不是对现有知识的简单总结，而是对未来可能性的勇敢探索。阅读本书，读者将不再仅仅是宇宙的旁观者，而是开始以组成万物的基本“音符”的视角，聆听宇宙深处那永恒而和谐的低语。 --- 目标读者： 物理学专业高年级本科生、研究生、严肃的科学爱好者以及对基础物理学前沿理论有浓厚兴趣的读者。

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