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出版者:

作者:Mers, Adelheid (EDT)

出品人:

页数:128

译者:

出版时间:2008-4

价格:$ 22.60

装帧:

isbn号码:9780945323174

丛书系列:

图书标签:

• 视觉文化
• 图像研究
• 媒介理论
• 艺术史
• 设计史
• 文化研究
• 图像分析
• 现代主义
• 摄影
• 大众文化

探索未知的边界：一部关于宏大宇宙与微观粒子的史诗 《时空涟漪：从奇点到量子纠缠的编年史》 图书简介 本书并非一部关于图画或视觉呈现的指南，而是一部深入剖析宇宙基本法则、探索时间与空间本质的理论物理学巨著。它带领读者踏上一段横跨数十亿光年的旅程，从宇宙诞生的初始瞬间，追溯至构成万物最微小的基本粒子。这不是一本轻松的读物，而是对现代物理学最前沿、最令人困惑的概念进行严谨而富有洞察力的梳理。 第一部分：宇宙的黎明与结构 本书的第一部分着眼于宇宙学的宏大叙事。我们从普朗克时代开始，探讨早期宇宙在极端高能状态下的行为，以及随后发生的暴胀时期如何塑造了我们今天所观测到的均匀而各向同性的背景。 1.1 奇点的阴影与暴胀的引擎： 我们将详细解析爱因斯坦的广义相对论如何预示了奇点的必然性，并介绍对这一困境的现代解决方案——宇宙暴胀理论。这里探讨的不是“图片”如何展示早期宇宙，而是数学模型如何精确地推导出宇宙在极短时间内指数级膨胀的机制，以及这种膨胀如何遗留下了可被观测的引力波和宇宙微波背景辐射（CMB）中的微小扰动。 1.2 暗物质与暗能量的谜团： 宇宙的绝大部分（约95%）由我们无法直接“看到”的物质和能量构成。本书用大量篇幅审视了支持暗物质存在的动力学证据——星系旋转曲线、引力透镜效应。我们深入讨论了弱相互作用重粒子（WIMPs）、轴子等候选理论，以及它们在超对称性框架下的理论推导。 而在暗能量方面，本书则聚焦于对宇宙加速膨胀的精确度量。我们对比了早期对宇宙学常数的测量与当前通过Ia型超新星观测得到的最新数据，并探讨了“精调问题”（Fine-Tuning Problem）的哲学和物理学意义。读者将理解，我们所见的星系和恒星，不过是宇宙结构中微不足道的“泡沫”。 1.3 结构形成与星系的演化： 从微小的量子涨落到星系团的形成，本书阐述了引力如何作为主要的组织者，将物质聚集起来。我们分析了冷暗物质（CDM）模型的成功之处，以及它在解释小型星系形成挑战（如“卫星星系问题”）时所面临的困难。这部分内容侧重于流体力学模拟和大规模结构调查（如斯隆数字巡天）提供的定量数据，而非视觉上的展示。 第二部分：时空的几何与引力深处 第二部分将读者的视角从宏观宇宙收缩到时空本身的结构，探讨引力在极端条件下的表现。 2.1 弯曲时空的数学： 本书摒弃了对黑洞的通俗描述，转而深入研究爱因斯坦场方程的精确解。读者将接触到史瓦西解、克尔解，理解视界并非实体边界，而是一个信息无法逃逸的数学临界点。我们详细推导了潮汐力如何随距离奇点变化，以及时间膨胀效应在强引力场中的精确量化。 2.2 引力波：时空涟漪的听诊器： 引力波的探测（LIGO/Virgo）被视为现代物理学的里程碑。本书深入解析了双黑洞并合的数值相对论模拟结果，重点讨论波形模板的生成、参数估计（质量、自旋）的统计误差分析，以及这些事件如何帮助我们测试广义相对论在强场区域的有效性。这部分是纯粹的数学物理学应用，关注的是波的频率、振幅和相位信息。 2.3 虫洞与时空穿越的理论极限： 虽然具有高度推测性，但本书也审视了爱因斯坦-罗森桥（虫洞）的理论框架，特别是为了维持其开放状态所需的“负能量密度”或奇异物质的性质。这部分是关于理论可行性的边界探索，基于能量条件（如零能量条件）的违背，而非对任何实际构造的描绘。 第三部分：微观世界的奇异性：标准模型与超越 第三部分将焦点从引力的宏大尺度转向粒子物理学的微观领域，探究物质的基本组成单元。 3.1 量子场论的基础： 本书对量子场论（QFT）进行了严格的介绍，解释了为什么粒子被视为场的激发态。我们讨论了狄拉克方程如何自然地引入了反物质的概念，以及费曼图如何提供了一种计算基本相互作用强度的系统方法。这部分强调的是代数结构和微扰论的工具应用。 3.2 粒子物理学的标准模型：完美的缺陷： 标准模型成功地描述了电磁力、弱核力和强核力。本书细致分析了规范对称性（SU(3) x SU(2) x U(1)）的构建，以及希格斯机制如何赋予W和Z玻色子质量。我们讨论了夸克和轻子的代（代数结构）、色荷的传递，以及强相互作用中夸克禁闭现象的理论解释（非微扰QCD）。 3.3 悬而未决的挑战：超对称与弦论的数学构造： 标准模型缺乏对引力的统一描述，并且存在层次结构问题。本书随后转向超越标准模型的探索。我们探讨了超对称（SUSY）如何通过引入超伴子来稳定希格斯质量，并提供了一个潜在的暗物质候选者。 在对弦理论的介绍中，我们侧重于其数学完备性——将点状粒子替换为一维的弦，并探讨了高维空间（如卡拉比-丘流形）的拓扑结构如何决定了我们所观测到的低维物理定律。这部分内容是关于不同理论框架下的数学一致性和维度要求，而不是对任何“景观”的描述。 结语：未完成的交响曲 《时空涟漪》的最终目标是揭示我们当前物理知识的局限性。宇宙学与粒子物理学的两大支柱——广义相对论和量子场论——在普朗克尺度上不可调和，这是当代物理学最大的冲突。本书总结了圈量子引力、超引力等尝试调和这两者的努力，强调了新的实验观测（如下一代高能对撞机或更精确的CMB探测）在指导理论方向上的决定性作用。这是一部关于寻求终极理论的智力探索，其价值在于对现有知识体系的深度挖掘和挑战，而非任何形式的视觉辅助或直观简化。

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