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出版者:W. W. Norton & Co.

作者:Stephen Hawking

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:2002-7-22

价格:GBP 19.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780393020229

丛书系列:

图书标签:

• 霍金
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• 科学与数学
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• 理论物理学

宇宙的织锦：时空、物质与超越的界限 一本深入探索宇宙基本构成、探索物理学前沿理论及其哲学意涵的里程碑式著作。 本书并非对某一特定书籍内容的复述或模仿，而是致力于构建一个宏大、清晰的物理学与宇宙学知识框架，带领读者跨越经典物理学的舒适区，直抵当代科学最引人入胜的未解之谜。我们将从最基本的概念出发，层层递进，构建起一个关于实在（Reality）的精细模型，探讨时空本身是如何运作、物质是如何组建、以及我们所感知的宇宙如何从无到有、演化至今的恢弘史诗。 第一部分：时空的新几何学——超越牛顿的场域 本部分将彻底解构我们对“空间”和“时间”的传统认知，转而拥抱爱因斯坦的革命性洞察。我们不会停留于简单的科普层面，而是深入剖析广义相对论的数学美感与物理现实。 1. 黎曼几何的优雅： 我们将详细介绍微分几何如何成为描述引力的语言。这不是晦涩的数学推导，而是对“测地线”（Geodesics）概念的深度解读——物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。我们将探讨度规张量（Metric Tensor）在不同引力场强度下的具体表现，例如在黑洞视界附近的极端扭曲。 2. 引力波的涟漪： 聚焦于引力波的探测，从理论预测到LIGO/Virgo的实际观测。探讨这些时空涟漪如何携带着宇宙最剧烈事件（如双黑洞并合）的信息，以及它们为我们提供了一个全新的“听觉”窗口来审视宇宙，而非仅仅依赖电磁波。 3. 时空结构的拓扑： 深入探讨时空可能存在的非平凡拓扑结构，例如闭合类时曲线（CTC）的理论可能性，以及它们对“因果律”构成的潜在挑战。我们将严肃讨论时间旅行的理论障碍与可能性，着重于能量条件（Energy Conditions）的约束。 第二部分：量子纠缠的幽灵与实在的边界 我们将从宏观的引力场转向微观的量子领域，探讨支配基本粒子行为的规则，以及量子力学与相对论在极端尺度上必然的冲突与融合点。 1. 量子场论的基石： 详细阐述标准模型（Standard Model）的结构，包括费米子和玻色子的分类，以及杨-米尔斯理论如何描述强、弱、电磁三种基本相互作用。重点分析希格斯机制如何赋予基本粒子质量，以及电弱对称性的自发破缺。 2. 量子引力的困境： 面对广义相对论与量子力学的不可调和性，本书将全面审视主流的“量子引力”候选理论。我们将详尽地对比弦理论（String Theory）及其M理论框架，探讨额外维度（Extra Dimensions）的必要性与可能性的实验验证；同时，也将深入分析圈量子引力（Loop Quantum Gravity）如何通过对时空本身的量子化来避免无穷大，并探讨其在普朗克尺度上的预测。 3. 量子测量问题： 抛开简单的波函数坍缩叙事，本书将严谨地探讨哥本哈根诠释的局限性、多世界理论（Many-Worlds Interpretation）的哲学后果，以及退相干（Decoherence）在连接量子世界与经典世界中的核心作用。我们将检验玻姆力学等隐变量理论的独特视角。 第三部分：宇宙的演化与终极命运 基于前两部分构建的物理学基础，我们将把目光投向整个宇宙的尺度，探究其起源、结构和最终的归宿。 1. 暴胀宇宙学： 对大爆炸理论的“视界问题”和“平坦性问题”进行系统性梳理，并深入解释暴胀模型（Inflationary Cosmology）如何通过一个短暂的指数膨胀阶段，解决了早期宇宙的诸多难题。我们将探讨暴胀遗留下来的原初引力波背景的特征。 2. 暗物质与暗能量的谜团： 这是当代宇宙学的两大支柱性难题。我们将梳理所有对暗物质的间接证据（从星系旋转曲线到引力透镜效应），并详细评估当前主流的候选粒子（如WIMPs或轴子）的探测进展与困境。对于暗能量，我们将分析观测到的宇宙加速膨胀，对比宇宙学常数（Vacuum Energy）与更替的动态场（如Quintessence）模型，并探讨它们如何决定宇宙的最终尺度因子。 3. 结构形成与宇宙网： 从量子涨落如何被放大成宇宙尺度的密度不均匀性，到引力如何将这些不均匀性塑造成我们今天观测到的星系、星系团和宇宙网（Cosmic Web）。本书将利用N体模拟的成果，展示物质是如何在时空背景下聚集的复杂过程。 第四部分：跨越已知边界的思辨 本书的最后部分将转向理论物理学中最具推测性但也最富启发的领域，探讨物理学定律的本质以及我们对“真实”的理解是否完整。 1. 信息与熵的物理学： 探讨信息（Information）在物理学中的核心地位。从贝肯斯坦界限（Bekenstein Bound）到霍金辐射（Hawking Radiation），我们将审视黑洞热力学如何暗示时空可能是一种“涌现”现象，而非基本实体。黑洞信息悖论将被作为一个关键的测试案例来审视现有理论的完备性。 2. 物理学的统一性： 探讨寻找一个单一、自洽的理论（Theory of Everything, TOE）的努力。这不仅是数学上的统一，更是概念上的统一，试图将引力、时空、物质和信息融为一体。我们将讨论全息原理（Holographic Principle）的深远影响，即我们三维的经验宇宙可能编码在一个更低维的边界之上。 3. 实在的本体论： 最终，本书将引导读者进行哲学反思。物理定律的有效性在宇宙的哪个尺度失效？我们所依赖的数学结构是否仅仅是一种人类的语言工具，还是宇宙内在的骨架？对这些问题的探索，将超越纯粹的科学描述，触及我们对“存在”本身的根本理解。 本书的目标读者是那些对自然界深层结构怀有强烈好奇心，并愿意投入精力去理解复杂概念的严肃爱好者、学生和专业人士。通过严谨的论述和前沿的洞察力，本书旨在为读者提供一幅关于我们所处宇宙的、最清晰、最全面的知识蓝图。

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从结构组织的角度来看，这本书的编排简直是教科书级别的典范。作者似乎深谙读者的认知曲线规律，将复杂的论题切割成了逻辑清晰、层层递进的小单元。每一个部分都像是精心打磨的乐章，既有高亢激昂的主旋律（如对宇宙起源的探讨），也有沉静内省的过渡段落（如对科学方法论的反思）。我非常欣赏作者在讨论不同理论流派时的平衡感和公正性，他没有偏袒任何一家之言，而是清晰地勾勒出不同学说之间的竞争与互补关系，这使得读者能够全面地理解当前物理学界思想的多元性。书中的图表和示意图虽然不多，但每一个都点到了关键之处，起到了画龙点睛的作用，有效地帮助我形象化了那些抽象的概念。这本书的阅读过程，与其说是“阅读”，不如说更像是一场结构严谨的学术报告的现场聆听，逻辑链条紧密无缝，让人心悦诚服。

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这本书给我最大的启发，在于它对“可能性”的探索达到了一个前所未有的高度。它不仅仅是对现有物理定律的重述或扩展，更像是为我们打开了一扇通往“如果……会怎样”的思维实验之门。作者在阐述理论时，总是不忘提醒我们，科学的边界恰恰在于我们目前无法观测或验证的领域。例如，关于时间旅行的伦理和逻辑悖论的探讨，被处理得既严肃又充满趣味性，它迫使我们跳出日常的因果律思维框架。这种探索性的精神贯穿始终，使得整本书的基调充满了活力和前瞻性。它成功地打破了科学与思辨的壁垒，让人不禁反思，我们所认为的“真实”，是否仅仅是当前观测工具和认知结构的产物。对于那些寻求超越当前知识范畴、渴望进行深层次形而上学思考的读者来说，这本书无疑是一剂强效的催化剂，它让想象力在科学的坚实基础上自由翱翔。

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我必须承认，这本书的某些章节涉及的理论深度，对我来说是相当吃力的。作者在引入新的时空模型时，展现了惊人的知识广度，从广义相对论的基础公设，一直延伸到量子引力的一些最新猜想，内容密度非常高。特别是关于“时空的量子化”那一块，我感觉自己仿佛被拉入了一场高强度的智力马拉松。虽然作者努力用脚注和附录来辅助理解，但对于没有深厚背景的读者而言，可能需要借助其他参考资料才能真正领会其精髓。不过，正是这份挑战性，让这本书显得如此珍贵——它不迎合浅尝辄止的阅读习惯，而是要求读者全身心地投入。它不提供简单的答案，而是巧妙地引导你提出更深刻的问题。如果说这本书有什么不足，那就是它可能更适合已经具备一定物理学常识的读者，对于完全的门外汉来说，可能需要更大的耐心和毅力去跨越那些知识的鸿沟，但一旦跨越，收获将是巨大的。

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这本书的语言风格，坦白说，一开始让我有些措手不及，它不像我预期的那样是那种严谨、冷峻的科学论述，反而带着一种近乎诗意的浪漫色彩。作者似乎更像是一位哲学家或一位历史学家在叙述科学的演进，而不是一个纯粹的物理学家。这种文风的特点在于其丰富的隐喻和极具画面感的描述，尤其是在构建那些关于黑洞视界或虫洞理论的场景时，简直就像在阅读一部高概念的科幻史诗。然而，这种风格也带来了一定的挑战，有时我需要反复阅读才能确定某些概念的精确科学含义，因为作者为了追求美感和流畅性，可能会稍微稀释掉一些技术细节的硬度。但这或许正是其高明之处，它成功地吸引了那些可能对纯粹理论望而却步的读者，让他们能够一窥前沿物理学的迷人图景。总的来说，它提供了一种非常独特的阅读体验，侧重于启发灵感而非灌输公式，像一杯需要细品的陈年佳酿，回味无穷。

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这本书简直是思维的盛宴，它以一种令人耳目一新的方式探讨了我们宇宙最深层的奥秘。作者的叙事功力令人叹为观止，他似乎拥有将最晦涩难懂的物理概念，转化为大众可以理解的生动图像的魔力。阅读过程中，我时常感到一种强烈的求知欲被激发，那些关于时间本质和空间几何的讨论，如同引人入胜的侦探小说，每一个章节都设置了巧妙的悬念。尤其是在描述那些超越我们日常经验的维度时，作者并没有满足于枯燥的数学公式，而是借助了大量精妙的类比和历史背景的铺垫，使得读者能够跟上他的思想步伐，而不是在半路迷失。我特别欣赏作者对科学哲学层面的深入挖掘，他不仅仅是在陈述“是什么”，更是在追问“为什么会是这样”，这种对知识边界的不断试探，让这本书的厚度远超一般科普读物。它不仅仅是关于未来的猜测，更是对当下物理学前沿最全面、最富有洞察力的梳理。读完之后，我感觉自己看待星空的方式都发生了微妙的变化，那种宏大叙事下的个体渺小感与知识拓展后的无限可能感交织在一起，非常令人震撼。

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