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出版者:四川电子音像出版中心

作者:陈学韶

出品人:

页数:108

译者:

出版时间:2003-1-1

价格:9.50

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787900371409

丛书系列:

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深入探索宇宙的奥秘：从量子纠缠到黑洞边缘 本书献给所有对宇宙终极奥秘怀有无限好奇心的求知者。 在浩瀚的星空中，隐藏着无数等待被揭示的科学真理。本书旨在带领读者进行一次跨越时间和尺度的深度旅行，从微观的量子世界，到宏大而神秘的宇宙结构，全面梳理当代物理学和天文学最前沿的突破与未解之谜。我们不谈论个人电脑的操作优化，而是聚焦于支配我们存在和宇宙演化的基本规律。 第一部分：微观世界的颠覆——量子力学的深层解读 我们从最基本的物质构成开始，但视角将远超经典物理学的范畴。 第一章：超越波粒二象性——量子场论的基石 本章将详细介绍量子场论（QFT）的数学框架及其物理意义。我们将剖析狄拉克方程如何成功地将狭义相对论与量子力学结合，并引出反物质存在的必然性。重点讨论量子电动力学（QED）的精妙之处，解析光子与电子之间相互作用的精确计算，这是物理学中最精确的理论之一。读者将了解到费曼图的绘制与解读，以及如何利用微扰论来理解复杂的粒子散射过程。 第二章：标准模型的辉煌与局限 标准模型（Standard Model）是描述三种基本力（强核力、弱核力和电磁力）及其所有已知基本粒子的最成功的理论框架。本章将系统梳理夸克、轻子、规范玻色子（如W、Z玻色子和胶子）的性质和相互作用。我们将深入探讨希格斯机制的原理，解释为什么基本粒子会获得质量，并详述2012年发现希格斯玻色子的实验细节及其对现有物理学的意义。同时，本书也将坦率地指出标准模型的不足之处，例如它无法解释引力、暗物质和暗能量。 第三章：量子引力之路的探索 将广义相对论与量子力学统一起来是理论物理学面临的最大挑战。本章将概述几种主要的“量子引力”候选理论。弦理论（String Theory）将作为重点，解释其基本思想——所有粒子都是一维的振动弦，以及对额外空间维度的必要性。我们将探讨M理论的统一愿景，以及圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）如何尝试量化时空本身。读者将了解到这些理论为理解宇宙大爆炸奇点和黑洞内部结构提供了哪些新的视角。 第二部分：宏观宇宙的疆域——从星系到时空结构 我们将视角拉升至最大的尺度，探索宇宙的起源、结构和命运。 第四章：广义相对论的几何之美 爱因斯坦的广义相对论将引力解释为时空本身的弯曲。本章将侧重于理解时空几何的数学描述，包括黎曼几何的基本概念。我们将详细分析爱因斯坦场方程的物理意义，并探讨其几个关键的精确解，如史瓦西解（描述静态球对称引力场）和克尔解（描述旋转黑洞）。如何从这些解中推导出事件视界和奇点的概念，将是本章的重点。 第五章：黑洞：时空的终极陷阱 黑洞不再是科幻概念，而是天体物理学中被广泛观测的对象。我们将深入探讨黑洞的“三毛发定理”，即黑洞仅由质量、角动量和电荷完全描述。本章将详细阐述霍金辐射的理论推导及其深远影响——黑洞并非完全“黑”，它们会蒸发。此外，还将讨论黑洞信息悖论，即信息是否真的会从黑洞中丢失，以及对量子引力理论的测试意义。 第六章：宇宙学：探寻起源与未来 本书将梳理现代宇宙学的核心支柱——大爆炸模型。我们将从宇宙微波背景辐射（CMB）的观测数据出发，阐述其作为“婴儿宇宙”快照的重要性。德西特（de Sitter）时空下的暴胀理论（Inflation）如何解决了早期宇宙的平坦性问题和视界问题，将被细致讲解。 第七章：暗物质与暗能量的统治 现代宇宙学观测表明，我们所熟悉的普通物质只占宇宙总能量密度的不到5%。本章将聚焦于驱动宇宙演化的两大神秘成分：暗物质和暗能量。我们将回顾支持暗物质存在的证据链，包括星系旋转曲线、引力透镜效应和宇宙大尺度结构形成。对于暗能量，我们将讨论其作为宇宙加速膨胀驱动力的角色，并分析当前主要的候选者，如宇宙学常数（Vacuum Energy）和各种动态场模型（Quintessence）。 第三部分：前沿交叉领域与未解之谜 本部分探讨当前物理学研究中最具争议和发展潜力的交叉领域。 第八章：引力波天文学的黎明 引力波是时空本身的涟漪，它们的直接探测是21世纪物理学的重大里程碑。本章将详细介绍LIGO/Virgo等干涉仪的工作原理，以及探测到的双黑洞并合、中子星并合等事件的物理意义。我们将探讨引力波如何成为研究极端条件下的强引力场以及对基本物理常数的新检验手段。 第九章：时空之外的维度猜想 除了我们熟悉的四维时空，一些理论预言了更高维度的存在。本章将考察卡鲁扎-克莱因理论的早期尝试，以及在超对称理论（Supersymmetry）和弦理论中这些额外维度是如何被“卷曲”起来的。我们将讨论这些维度可能产生的可观测效应，例如对引力或粒子质量谱的影响。 第十章：物理学的终极问题与未来方向 本书的最后一章将回归哲学思考与未来展望。什么是真正的“真空”？时间箭头的本质是什么？如果暗能量的密度持续变化，宇宙的最终命运将是“大撕裂”（Big Rip）还是“热寂”（Heat Death）？我们将总结当前物理学尚未解决的悬而未决的问题，并探讨下一代大型实验（如太空引力波探测器LISA、下一代对撞机）可能带来的突破。 本书的写作风格严谨而富有启发性，旨在提供一个全面、深入且无偏见的现代物理学地图，使读者能够理解支撑我们宇宙运行的最深层机制。每一章都建立在坚实的科学基础之上，力求在概念阐释与前沿探索之间找到完美的平衡点。

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