The Quantum Universe

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出版者:Da Capo Press
作者:Brian Cox
出品人:
页数:272
译者:
出版时间:2012-1-31
价格:USD 25.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780306819643
丛书系列:
图书标签:
  • 科普
  • 量子物理
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具体描述

In "The Quantum Universe," Brian Cox and Jeff Forshaw approach the world of quantum mechanics in the same way they did in "Why Does E=mc2?" and make fundamental scientific principles accessible--and fascinating--to everyone. The subatomic realm has a reputation for weirdness, spawning any number of profound misunderstandings, journeys into Eastern mysticism, and woolly pronouncements on the interconnectedness of all things. Cox and Forshaw's contention? There is no need for quantum mechanics to be viewed this way. There is a lot of mileage in the "weirdness" of the quantum world, and it often leads to confusion and, frankly, bad science. "The Quantum Universe" cuts through the Wu Li and asks what observations of the natural world made it necessary, how it was constructed, and why we are confident that, for all its apparent strangeness, it is a good theory. The quantum mechanics of "The Quantum Universe" provide a concrete model of nature that is comparable in its essence to Newton's laws of motion, Maxwell's theory of electricity and magnetism, and Einstein's theory of relativity.

宇宙的涟漪:探索物理学的宏伟图景 人类对宇宙的探索从未停止,从仰望星空的那一刻起,我们便渴望理解这片浩瀚无垠的领域。古人以神话和哲学来描绘星辰的轨迹,思考生命的意义,而随着科学的进步,我们开始运用理性与实验,试图揭开宇宙深层的奥秘。《宇宙的涟漪》并非一本陈述量子力学原理的书籍,而是带领读者踏上一段穿越时空、探索物理学宏伟图景的旅程。它关注的,是那些塑造了我们对宇宙认知的重大思想、革命性的发现,以及那些试图将这些零散碎片整合成连贯叙事的杰出头脑。 我们的旅程始于那些奠定基础的古代智慧。在没有望远镜和复杂仪器的时代,哲学家们就已经开始思考宇宙的构成。从古希腊的原子论者,到东方哲学的“道”与“气”,这些早期思想虽然朴素,却蕴含着对事物本质的深刻洞察。他们提出的“万物皆由微小粒子构成”或“天地万物皆由某种基本力量驱动”的猜想,在后来的科学发展中,以一种令人惊叹的方式得到了印证,只是其形式和内涵远超乎他们的想象。例如,亚里士多德的宇宙模型,虽然被证明是错误的,但他系统性的观察和逻辑推理的方法,却为后来的科学研究提供了宝贵的经验。 随着科学革命的浪潮席卷而来,人类对宇宙的理解发生了翻天覆地的变化。哥白尼的日心说,挑战了统治千年的地心说,将地球从宇宙的中心移开,让我们意识到自己只是宇宙中的一员,这是一个既谦卑又震撼的认知转变。开普勒精确描述行星运动的定律,以及牛顿划时代的万有引力定律,为我们提供了一个宏观宇宙的力学框架。牛顿的理论,用一套简洁而普适的数学语言,解释了苹果为何落地,也解释了月球为何绕地球旋转,更解释了星辰为何遵循着既定的轨道。这套宏大的机械宇宙观,在接下来的几个世纪里,几乎被奉为真理,它赋予了宇宙一种可预测、可计算的秩序。 然而,自然界总是充满着意想不到的惊喜。《宇宙的涟漪》将引导读者深入了解那些打破现有框架的发现。法拉第和麦克斯韦的工作,将电和磁这两种看似独立的现象统一在电磁场理论之下。麦克斯韦方程组的出现,不仅解释了光是如何传播的,更预言了无线电波的存在,为我们进入一个信息爆炸的时代奠定了基础。光,这个自古以来就激发人类无限遐想的现象,其本质的揭示,也带来了关于时空的新思考。 进入20世纪,物理学迎来了更加颠覆性的革命。爱因斯坦的狭义相对论,彻底改变了我们对时间、空间和速度的认识。时间不再是绝对不变的,而是与观察者的运动状态相关;空间也不再是静止的背景,而是与物质能量相互作用的动态实体。狭义相对论的“质能方程”E=mc²,更是揭示了质量和能量之间深刻的等价关系,为后来的核能利用提供了理论基础。不久之后,爱因斯坦又提出了广义相对论,将引力解释为时空的弯曲。这是一个何等宏大的构想:质量和能量“告诉”时空如何弯曲,而弯曲的时空则“告诉”物质如何运动。从行星的轨道到黑洞的形成,广义相对论在宏观宇宙的理解上,取得了前所未有的成功,并被无数次的观测所证实。 与此同时,在微观的世界里,另一场同样激动人心的革命正在酝酿。普朗克的量子假说,起初是为了解释黑体辐射而提出的,他假设能量不是连续的,而是以离散的“量子”形式传播。这一看似微小的假设,却开启了通往全新物理学领域的大门。玻尔原子模型,将量子概念引入原子结构,解释了原子光谱的离散性。随后的海森堡、薛定谔、狄拉克等物理学家的工作,共同构建了量子力学的完整框架。 量子力学描绘了一个与我们宏观经验截然不同的微观世界。在这里,粒子可以同时处于多种状态,一个物体的位置和动量无法同时被精确测量,概率成为描述自然的基本语言。波粒二象性、量子叠加、量子纠缠这些概念,挑战着我们根深蒂固的经典直觉,但也为我们理解物质的本质、化学反应的机制,乃至宇宙的起源提供了至关重要的工具。例如,恒星的光芒,正是原子内部核聚变的产物,而核聚变的过程,正是由量子力学所支配的。 《宇宙的涟漪》并非仅仅罗列这些理论和发现,它更关注这些思想是如何碰撞、如何演进的。它会讲述那些伟大的科学家们,如何在困惑中坚持,如何在质疑中探索,如何将抽象的数学转化为对真实世界的深刻理解。它会描绘科学史上的那些关键时刻,例如索尔维会议上,爱因斯坦与玻尔关于量子力学诠释的激烈辩论,这不仅是学术上的较量,更是两种世界观的碰撞。 本书还会探讨物理学在不断进步的过程中,是如何试图弥合宏观世界(广义相对论描述的宇宙)与微观世界(量子力学描述的粒子)之间的鸿沟的。从弦理论到圈量子引力,科学家们孜孜不倦地寻求一个能够统一描述一切物理现象的“万有理论”。尽管目前尚未有定论,但这些探索本身就充满了智慧的光芒,也为我们理解宇宙的终极奥秘提供了无限的可能性。 此外,《宇宙的涟漪》还会触及物理学与哲学、宇宙学之间的联系。例如,宇宙的膨胀、暗物质、暗能量的存在,这些最新的宇宙学发现,都在不断地挑战和丰富着我们现有的物理学模型。我们对宇宙起源的理解,从大爆炸理论到更早期的暴胀模型,都离不开物理学的理论支撑。而对宇宙终极命运的思考,也往往与物理学的基本原理息息相关。 这本书希望呈现的是一个动态的、不断发展的科学图景。物理学不是一成不变的教条,而是一个由无数次观察、实验、推理和质疑构成的充满活力的学科。它就像宇宙本身一样,既有宏伟的规律,也有未知的领域,充满了涟漪般的能量,不断地向外扩散,改变着我们对存在本质的认知。 《宇宙的涟漪》旨在激发读者的好奇心,引导他们去思考“我们是谁?从哪里来?到哪里去?”这些古老而永恒的问题,并展示物理学是如何提供强大而深刻的视角来解答这些问题的。它不是关于公式的堆砌,而是关于思想的旅程,是一次与人类最杰出头脑的对话,是对宇宙最深刻奥秘的追寻。通过了解这些物理学的宏伟篇章,我们不仅能更好地理解我们所处的宇宙,更能深刻地认识人类自身在其中所扮演的角色。

作者简介

Brian Cox, OBE, FRS, is a Professor of Particle Physics at the University of Manchester and the Royal Society Professor for Public Engagement in Science. His many highly acclaimed BBC television documentaries include, most recently, Human Universe and Forces of Nature.

Jeff Forshaw is a Professor of Theoretical Physics at the University of Manchester, specializing in the physics of elementary particles. He was awarded the Institute of Physics Maxwell Medal in 1999 for outstanding contributions to theoretical physics.

目录信息

读后感

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这是一本介绍量子力学的科普书,作者是两名英国人,在海外有很多的正面评价,总的来说评价就是全面易懂的量子力学科普书,但实际看下来并不是,感觉像看爱因斯坦文献一样,不少地方难以理解,还有一大堆公式。 这本书的科普对象应该是给一些有一定近现代物理基础的人看的,不然...  

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这不是一本科普读物。 虽然作者想把它写成科普的。 为了让我们理解物理学家的思路,作者可谓煞费苦心,可是,有这个必要吗?光海森堡不确定性原理都啰嗦了将近小版本,那些推理对于读者来说,是枯燥乏味的。你只需要用一章,说明该原理是怎么回事,能干什么,就成啦。所以,推...  

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本来想打很差来着 但因为原著真的很好 所以不忍心 这个译本看得我也真是醉了 题目首先就不恰当 ”一切可能发生的正在发生“ 对应回去的英文版本就变成了” Everything that can happen is happening now" 可是 【原版】名为:Everything that can happen does happen 所以 ...  

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本来想打很差来着 但因为原著真的很好 所以不忍心 这个译本看得我也真是醉了 题目首先就不恰当 ”一切可能发生的正在发生“ 对应回去的英文版本就变成了” Everything that can happen is happening now" 可是 【原版】名为:Everything that can happen does happen 所以 ...  

用户评价

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这本书的叙事节奏把握得相当精妙,完全不像很多科普读物那样,在前半部分就用大量背景知识将读者拖垮。它开篇就抛出了一个极具挑衅性的问题——我们所感知的现实,其基础究竟有多么不稳定?随后,作者迅速切入正题,深入探讨了暗物质和暗能量这两个宇宙学界的“隐形巨头”。我尤其欣赏作者在处理这些前沿且充满争议性话题时的平衡感。他既介绍了主流的解释模型,也毫不避讳地展示了当前理论的局限性和科学家们面临的困境。这种坦诚的态度,让读者感到自己不仅仅是在被动接受知识,更像是在参与一场前沿的科学辩论。书中对引力波探测的章节写得尤为精彩,仿佛能听到两个黑洞在数十亿光年之外的碰撞回声,那种跨越时空的震撼感,是任何纯文字描述都难以企及的。读完这部分,我感觉自己对宇宙的“空白”部分有了更深的理解——那些看不见、摸不着的东西,才是构成我们世界的主体。

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老实说,我原本以为这是一本读起来会很“硬”的书,毕竟涉及到宇宙学的诸多核心概念,但作者展现出的文字功底令人刮目相看。他有一种将复杂概念“人性化”的天赋。比如,在解释量子场论对粒子起源的解释时,他没有直接堆砌场方程,而是用了一种类似于“宇宙中无处不在的震动”的比喻,让抽象的波动瞬间具象化了。这本书的结构布局非常清晰,每一章节都像是从一个不同的角度审视同一个宏伟的建筑群,逻辑衔接得天衣无缝。我发现自己常常因为一个新颖的观点而兴奋地跳起来,赶紧找张纸记录下来。特别是关于时间箭头和熵增的讨论,作者巧妙地联系到了日常生活中的现象,比如咖啡变凉、房间变乱,从而将宏观宇宙的命运与我们个人的体验联系了起来,这种普适性让人感到既亲切又敬畏。这本书绝对是那种可以反复翻阅,每次都能发现新亮点的佳作。

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天哪,我最近刚读完的那本关于宇宙起源和演化的书简直是场思想的盛宴!作者的叙述方式极其迷人,他仿佛是一位技艺高超的导游,带领我们穿梭于浩瀚的时空之中。这本书最让我印象深刻的是它对早期宇宙——那个极度炽热、密度惊人的奇点——的描绘。那种从无到有的创造感,通过作者富有诗意的笔触被展现得淋漓尽致。他没有过多纠缠于晦涩难懂的数学公式,而是巧妙地运用类比和生动的历史叙事,将膨胀理论、暴胀模型以及后来的结构形成过程娓娓道来。阅读过程中,我常常需要停下来,凝视窗外,试图在现实的宁静中捕捉到那种宇宙初开时的狂暴与秩序。书中的插图也极大地增强了阅读体验,那些星系团的演化图谱,仿佛是宇宙自身的慢动作回放,让人对“时间”这个概念产生了全新的敬畏。对于任何对“我们从何而来”这个问题抱有好奇心的人来说,这本书无疑是一次深刻的启迪,它成功地将深奥的物理学知识,转化成了一段激动人心的宏大史诗。

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我得说,这本书的阅读体验是一种渐进式的沉浸。起初,我会关注那些引人入胜的宇宙奇观,比如黑洞的视界、类星体的能量来源。但随着阅读的深入,我开始对作者如何处理那些“尚未解决的问题”产生了浓厚的兴趣。书中对于“万有理论”的追求和那条漫长而曲折的道路的描绘,充满了人文关怀。作者没有将科学家塑造成全知全能的偶像,而是展现了他们在面对巨大未知时的挫折、坚持与灵感闪现的瞬间。这种对科学探索过程的细腻刻画,使得原本冰冷的物理定律充满了人性的光辉。它成功地将冰冷的物理公式转化为对生命、存在意义的深刻追问。读完合上书本的那一刻,我感到的不是知识的满足,而是一种更深层次的、对宇宙中一切事物相互关联性的体悟,那种感觉,就像是第一次真正理解了音乐的和谐之美。

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这部作品最让我感到震撼的地方,在于它对“多重宇宙”理论的探讨深度和广度。它并没有将这些理论仅仅停留在科幻小说的层面,而是非常严谨地梳理了它们是如何从现有物理学框架中自然推导出来的,无论是永恒暴胀模型还是弦理论的景观。作者对不同理论模型的优缺点进行了犀利的剖析,使得读者能够清晰地分辨出哪些是建立在坚实观测基础上的推测,哪些是更具思辨色彩的数学构想。我尤其喜欢他引入的历史哲学观点——科学理论的更迭往往伴随着人类世界观的颠覆。阅读过程中,我仿佛看到了哥白尼时代以来,人类对自身在宇宙中地位的认知是如何一步步被修正的。这本书不仅仅是在描述物理现实,更是在探讨“知识的边界”和“人类认知的极限”,这种哲学层面的思辨,让这本书的价值远超一般的科普读物。

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这本科普书以量子理论与世间万象为主题,不限于科学意义上的宇宙,也包括量子理论在人类社会中的应用。能够从单粒子的量子力学,讲到半导体和晶体管的量子理论(第九章);最后还花费一个附录,用初等数学知识,结合量子理论和狭义相对论,推导了白矮星的钱德拉塞卡极限。这些是比较惊艳的。书中涉及物理学史的部分也比较准确。但是为了避免用到初等数学中的另一些知识,以及高等数学,作者的叙述比较繁复。不清楚这种特点会对非专业读者的理解造成什么影响。

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这本科普书以量子理论与世间万象为主题,不限于科学意义上的宇宙,也包括量子理论在人类社会中的应用。能够从单粒子的量子力学,讲到半导体和晶体管的量子理论(第九章);最后还花费一个附录,用初等数学知识,结合量子理论和狭义相对论,推导了白矮星的钱德拉塞卡极限。这些是比较惊艳的。书中涉及物理学史的部分也比较准确。但是为了避免用到初等数学中的另一些知识,以及高等数学,作者的叙述比较繁复。不清楚这种特点会对非专业读者的理解造成什么影响。

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这本科普书以量子理论与世间万象为主题,不限于科学意义上的宇宙,也包括量子理论在人类社会中的应用。能够从单粒子的量子力学,讲到半导体和晶体管的量子理论(第九章);最后还花费一个附录,用初等数学知识,结合量子理论和狭义相对论,推导了白矮星的钱德拉塞卡极限。这些是比较惊艳的。书中涉及物理学史的部分也比较准确。但是为了避免用到初等数学中的另一些知识,以及高等数学,作者的叙述比较繁复。不清楚这种特点会对非专业读者的理解造成什么影响。

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这本科普书以量子理论与世间万象为主题,不限于科学意义上的宇宙,也包括量子理论在人类社会中的应用。能够从单粒子的量子力学,讲到半导体和晶体管的量子理论(第九章);最后还花费一个附录,用初等数学知识,结合量子理论和狭义相对论,推导了白矮星的钱德拉塞卡极限。这些是比较惊艳的。书中涉及物理学史的部分也比较准确。但是为了避免用到初等数学中的另一些知识,以及高等数学,作者的叙述比较繁复。不清楚这种特点会对非专业读者的理解造成什么影响。

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这本科普书以量子理论与世间万象为主题,不限于科学意义上的宇宙,也包括量子理论在人类社会中的应用。能够从单粒子的量子力学,讲到半导体和晶体管的量子理论(第九章);最后还花费一个附录,用初等数学知识,结合量子理论和狭义相对论,推导了白矮星的钱德拉塞卡极限。这些是比较惊艳的。书中涉及物理学史的部分也比较准确。但是为了避免用到初等数学中的另一些知识,以及高等数学,作者的叙述比较繁复。不清楚这种特点会对非专业读者的理解造成什么影响。

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