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出版者:科学出版社

作者:康颖 编

出品人:

页数:373

译者:

出版时间:2010-1

价格:31.00元

装帧:

isbn号码:9787030264336

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 大学物理
• 理工科
• 教材
• 高等教育
• 自然科学
• 力学
• 电磁学
• 光学
• 热学

《宇宙的织锦：从宏观尺度到量子纠缠的探索》 书籍信息： 书名： 宇宙的织锦：从宏观尺度到量子纠缠的探索 作者： [虚构作者名称，例如：林 远 哲] 页数： 约 680 页 开本： 16 开 装帧： 精装 目标读者： 对天体物理、宇宙学、前沿物理学有浓厚兴趣的爱好者、跨学科研究人员、高年级本科生及研究生。 --- 简介： 《宇宙的织锦》并非一本探讨牛顿力学定律或基础电磁学现象的入门读物，它是一次深入宇宙结构、时空本质及其最深层物理机制的宏大旅程。本书旨在揭示，我们所处的这个宏大而精密的宇宙，是如何由一系列极其复杂的、跨越巨大尺度的物理现象编织而成的。我们不聚焦于大学物理课程中的经典力学框架，而是直接跃入当前科学探索的最前沿地带。 本书的独特视角在于，它将宇宙视为一张由不同尺度、不同力量交织而成的“织锦”，每一根丝线都代表着一种深刻的物理原理。 第一部分：时空的褶皱与结构的形成（宏观尺度之谜） 本书的第一部分将读者带到宇宙最广阔的背景之下，探讨决定星系、星系团乃至超星系团形态的根本力量。 1. 宇宙学的几何学与拓扑： 我们将跳过麦克斯韦方程组的基础应用，转而探讨爱因斯坦广义相对论的现代诠释。重点剖析弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规，并深入讨论宇宙膨胀的动力学模型。内容包括暴胀理论的数学基础、暗能量的本质及其对宇宙未来命运的潜在影响。本书将使用微分几何的工具来描述时空的弯曲，例如黎曼曲率张量的物理意义，而非仅仅停留在引力势的概念上。 2. 暗物质的幽灵： 传统物理学对可见物质的描述是远远不够的。本章将详细审视星系旋转曲线的异常、引力透镜效应的定量分析，以及宇宙微波背景（CMB）中各向异性的物理起源。我们探讨当前主流的候选粒子（如WIMPs、轴子）的理论构建及其在大型地下实验中寻找的困难。此处着重于非相对论性引力对大尺度结构的形成（如大尺度纤维结构）的模拟结果，这远超基础物理学范畴。 3. 黑洞的边界与信息悖论： 霍金辐射和事件视界的量子效应是本书的重点。我们不仅会讨论史瓦西解和克尔解的几何特征，更会深入探讨信息悖论的最新进展——例如火墙（Firewall）假说与软毛（Soft Hair）理论之间的争论。这要求读者对量子场论在弯曲时空中的应用有初步认知。 第二部分：物质的极限与基本相互作用的统一（微观深渊） 离开宏观的星系尺度，本书的第二部分将潜入物质的内在结构，探索粒子物理学的核心挑战。 1. 粒子物理标准模型的超越： 虽然标准模型是描述电磁力、弱核力和强核力的成功理论，但它本身存在不完备性。本书将侧重于超出标准模型（BSM）的理论框架。这包括对超对称性（SUSY）的详细探讨，特别是其如何解决希格斯玻色子质量的层次问题。此外，我们将分析中微子的质量起源（如跷跷板机制）及其对宇宙学的影响，这已经触及到量子场论的进阶领域。 2. 强相互作用的非微扰特性： 量子色动力学（QCD）的描述是复杂的。我们不会停留在费曼图和微扰计算，而是专注于夸克-胶子等离子体、夸克禁闭现象的理论模型，例如晶格QCD（Lattice QCD）如何通过数值方法揭示强核力的内在行为。对强子谱的精细结构分析将是本节的重要内容。 3. 规范场论与对称性的破缺： 希格斯机制的数学结构是理解质量起源的关键。我们将详细分析自发对称性破缺（SSB）在规范场论中的应用，并展示如何通过引入规范玻色子来描述基本力的传递，这需要用到先进的群论工具。 第三部分：量子世界的诡谲与前沿交叉（最深层的奥秘） 本书的最后一部分聚焦于理论物理学中最具哲学性和数学挑战性的领域，探讨将引力和量子力学统一的尝试。 1. 量子引力的前景： 狭义相对论的框架已不足以处理普朗克尺度下的引力问题。本书将系统介绍对量子引力的两种主要尝试。首先是弦理论（String Theory）：探讨一维“弦”如何取代点状粒子，以及高维（如Calabi-Yau流形）在紧致化中的作用。其次是圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）：分析其如何对时空本身进行“量子化”，引入时空的基本单元——“体积元”和“面积元”。 2. 量子信息与时空的涌现： 近年来，物理学界的一个重要趋势是将引力视为量子纠缠的宏观表现。我们将探讨ER=EPR猜想的物理意义，以及全息原理（Holographic Principle）如何将一个更高维度的引力理论映射到一个低维的量子场论（AdS/CFT对偶）。这部分内容高度依赖于复杂的数学结构和现代信息论的物理应用。 3. 宇宙的初始条件与多重宇宙论： 什么是宇宙诞生时的“零点”？本书将讨论量子涨落如何成为宇宙结构的种子，以及永恒暴胀模型所预示的多重宇宙图景。我们探讨不同“泡泡宇宙”之间潜在的物理连接，以及这些理论目前面临的观测检验难题。 --- 总结： 《宇宙的织锦》是一部致力于连接现代物理学各个分支的深度著作。它要求读者具备超越基础公式推导的能力，需要能够理解复杂的数学框架，以便真正领会当代物理学家如何试图描绘这张包含着暗物质、黑洞奇点和量子纠缠的、令人惊叹的宇宙全景图。本书将引人入胜地展示，我们对自然界的认知边界正如何被这些前沿思想不断推向远方。

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初次接触这套资料时，我最深刻的印象是它那近乎苛刻的习题设计。这本书的章节末尾习题并非那种简单的公式代入题，而是充满了对实际问题的思考和建模要求。很多题目需要你跳出课本上讲解的典型情境，去构思如何将所学的基本原理应用到新的、更为复杂的场景中去。我记得有一道关于流体力学的题目，要求分析一个特定形状的管道中液体的湍流状态，光是建立合适的数学模型就花费了我好几天的功夫。但这正是这本书的价值所在——它逼迫你去思考“为什么”和“如何做”，而不是仅仅记住“是什么”。它不是那种读完就能应付考试的书，更像是为你未来研究或工程实践打下坚实基础的工具。做完其中的大部分难题后，我感觉自己对物理学的思维方式有了一个质的飞跃，不再满足于表面的理解，而是开始探究现象背后的深层机制。

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这本书的封面设计简洁明快，让人在书架上很容易就能注意到它。我拿到手的时候，首先被那种厚重感所吸引，感觉里面一定包含了非常扎实的内容。翻开内页，排版清晰，图文并茂，无论是公式推导还是概念阐述，都做得非常细致。尤其是那些插图，不仅美观，而且对理解复杂的物理过程起到了极大的帮助。我记得有一次，我对某个电磁学现象感到困惑，但书里的一张示意图，通过巧妙的视角和标注，瞬间就让我茅塞顿开。作者在文字的运用上，既保持了科学的严谨性，又努力让语言显得生动有趣，避免了传统教材那种枯燥乏味的叙述方式。对于我们这些非物理专业的学生来说，这本书无疑提供了一个非常友好的入门途径，它不像有些教材那样，上来就抛出一堆高深的理论，而是循序渐进，让你在理解了基础概念之后，再逐步深入到更复杂的模型中去。总而言之，这是一本在阅读体验和知识传授上都做得相当出色的教材，值得反复研读和收藏。

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这本书的作者显然对教学方法有着独到的见解。它在讲解过程中非常注重物理图像的构建，这一点对于我们这些依赖直觉和形象思维的读者来说至关重要。比如在阐述量子力学基础概念时，它没有直接陷入薛定谔方程的复杂性，而是通过“波包”、“概率密度”等形象化的语言和辅助图形，先在读者的脑海中建立起粒子兼具波性的基本画面。这种教学策略，使得原本晦涩难懂的概念变得相对“可见”和“可触摸”。书中对于历史背景的穿插也很有味道，它会简要介绍某个定律或理论的发现过程和遇到的争论，这不仅丰富了知识的维度，也让学习过程多了一份人文色彩，让我们理解到科学是如何一步步发展和被证实的，而非仅仅是真理的颁布。这种将历史、哲学融入科学讲解的手法，让阅读体验远超一般的纯粹技术手册。

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我个人认为，这本书最大的优点在于它对“近似”和“理想化模型”的讨论非常坦诚和深入。很多教科书在介绍理想气体或简谐振动时，会直接给出简化后的公式，但很少深入探讨这些简化带来的误差范围和适用边界。而这本书则不同，它会明确指出：“在忽略空气阻力的情况下，我们可以得到这样的结果，但请注意，当速度增大到某个阈值时，阻力的二次方效应就不能忽略了。”这种对模型局限性的坦率承认，培养了我们批判性看待科学结论的习惯。这教会了我一个宝贵的道理：物理学不是一套僵死的教条，而是一系列在特定条件下最有效的描述工具。这种严谨的态度，让我在面对实际工程问题时，能够更审慎地选择和应用合适的物理模型，而不是盲目套用书本上的通用公式。这本书真正传授的，是科学方法论，而非仅仅是知识点本身。

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从内容编排的逻辑性来看，这本书的处理方式非常值得称赞。它没有将力学、电磁学、热学等模块简单地堆砌在一起，而是试图在它们之间建立起清晰的内在联系。例如，在介绍热力学第二定律时，作者巧妙地回顾了微观粒子运动的统计特性，使得熵增的概念不再是凭空出现的抽象定律，而是可以从更微观的层面被感知的。这种跨章节的知识串联，极大地提升了学习的连贯性。我特别喜欢它在每个主要章节开始前设置的“回顾与展望”部分，这能帮助我们快速激活旧知识，并预先对即将学习的新内容建立一个宏观的认知框架。这种结构设计，极大地缓解了理工科学习中知识点零散、难以整合的痛点。阅读下来，感觉知识体系是层层递进、环环相扣的，让人感觉对整个物理世界的认知框架正在被系统地构建起来。

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