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出版者:Thomson Learning

作者:Kalat, James W.

出品人:

页数:768

译者:

出版时间:2007-4

价格:$ 86.95

装帧:Pap

isbn号码:9780495102908

丛书系列:

图书标签:

• 心理学
• 入门
• 教材
• 基础
• 行为
• 认知
• 发展
• 心理健康
• 科学
• 学习

《宇宙的织锦：探索物质、能量与时空的宏大叙事》 内容提要 《宇宙的织锦》并非一部传统意义上的科学教科书，而是一部宏大而精妙的哲学思辨与尖端物理学交织而成的史诗。本书带领读者进行一场跨越时空尺度的思想漫游，从最微小的量子泡沫，到包罗万象的宇宙结构，深入剖析了我们所栖居的现实是如何被物质、能量和时空这三大基本要素编织而成的。全书以严谨的科学逻辑为骨架，辅以深邃的哲学洞察为血肉，旨在揭示宇宙运作的根本规律，并探讨人类心智在理解这一切时的局限与潜力。 第一部分：物质的低语——从基本粒子到结构的涌现 本部分聚焦于“物质”的本质。我们摒弃了对日常可见物体的直观认知，转而潜入量子场论的深海。 第一章：虚空中的涟漪：量子场与粒子本体论 本章首先对标准模型进行了深入浅出的梳理，但重点不在于列举粒子的名称，而在于理解它们存在的“方式”。我们探讨了量子场的概念——物质并非由离散的“球体”构成，而是能量场中特定激发态的暂时显现。详细剖析了费米子与玻色子之间的根本区别，解释了泡利不相容原理如何通过费米子场赋予物质以“实体感”，以及规范玻色子如何充当自然界的基本作用力媒介。尤其深入探讨了希格斯机制，并非简单地描述“赋予质量”，而是阐释了真空本身的结构如何通过自发对称性破缺，使得某些基本激发态获得了惯性（即质量）。 第二章：缚与释：四大基本力的统一图景 本章沿着统一场的历史脉络前行。从牛顿的万有引力到麦克斯韦的电磁统一，再到电弱统一。重点在于对强核力的描述：夸克禁闭的悖论及其在渐近自由条件下的表现。我们将审视如何将引力纳入量子框架的艰难历程，讨论超对称理论（SUSY）和弦理论（String Theory）作为可能的下一代理论，如何试图调和宏观的广义相对论与微观的量子力学之间的深刻矛盾。我们将探讨“维度”是否是尚未被观测到的额外自由度，以及它们如何影响低维物质的行为。 第三章：结构的几何学：自组织与复杂性 物质的涌现性是本章的核心。我们跳出基本粒子的层面，探讨物质如何通过特定规则自发形成复杂结构。这包括相变理论——从晶体到液体，再到更高维的拓扑缺陷。重点解析了耗散系统（Dissipative Systems）的非平衡态热力学，阐释了生命现象的出现是否仅仅是熵增定律在特定边界条件下的一个局部、暂时的低熵结构，以及“耗散结构”的形成是否预示着宇宙演化中存在某种内在的“驱动力”，迫使物质走向越来越复杂的组织形式。 第二部分：能量的律动——信息、热力学与宇宙的驱动力 能量不仅是做功的能力，更是信息与时间流动的载体。本部分重新审视热力学定律，将其置于更广阔的宇宙信息论背景下考察。 第四章：时间之箭的谜团：熵与不可逆性 本章深度剖析热力学第二定律——熵增原理。我们挑战了对时间线性流逝的日常感知，探讨熵增如何定义了“时间之箭”。讨论了玻尔兹曼对统计力学的解释，以及“过去”和“未来”在微观可逆定律下如何被宏观的概率性选择所固化。此外，本书还审视了黑洞信息悖论，探讨了信息是否真的可以被物理地销毁，以及霍金辐射如何暗示了信息在时空边界上的某种重新编码机制。 第五章：信息即现实：比特与宇宙的计算潜能 本章采取一种信息论的视角来解读物理学。我们探讨了Landauer原理，即信息擦除必然伴随能量耗散，从而奠定了信息与物理实在不可分割的基础。我们将深入研究数字物理学（Digital Physics）的观点，探讨宇宙是否可以被视为一个巨大的计算系统，以及“物理定律”是否仅仅是这个系统在执行其算法时所表现出的特定规则集。本章还涉及量子信息学的前沿，如纠缠态的非定域性（Non-locality）如何挑战了我们对因果关系和定域实在性的传统理解。 第六章：零点能与真空的压力 本部分聚焦于能量的最低态——真空。我们探讨了量子涨落的现实效应，如卡西米尔效应。然后，将这种微观的真空能密度概念，与宏观的宇宙学常数问题进行对比。阐述了暗能量作为一种均匀分布的负压能量形式，如何驱动了宇宙的加速膨胀。我们将分析当前模型中，理论计算的真空能密度与观测到的宇宙学常数之间惊人的巨大差异，以及这种差异本身对现有物理框架构成的严峻挑战。 第三部分：时空的拓扑——引力、结构与存在的边界 第三部分将目光投向时空的结构本身，探讨引力的几何本质以及宇宙学的终极命题。 第七章：弯曲的舞台：广义相对论的几何表述 本章超越了简单的时空弯曲图像，深入探究爱因斯坦场方程的内在张力。我们讨论了黎曼几何在描述引力场中的核心作用，以及度规张量如何编码了物质和能量的分布信息。本章详细解析了引力透镜效应、水星近日点的进动，以及引力波的产生与探测，将其视为时空结构本身的动态涟漪。重点探讨了奇点理论，即时空在黑洞中心和宇宙大爆炸伊始所表现出的描述失效之处。 第八章：宇宙的演化与命运：从暴胀到终极寂灭 本章描绘了宇宙学的宏大叙事。从普朗克时期到暴胀理论的提出，解释了暴胀如何解决了视界问题和平坦性问题。随后，我们追踪了物质和辐射的退耦，原初元素的核合成，以及宇宙微波背景辐射（CMB）的形成。在考察宇宙的未来时，我们将分析基于暗能量密度的不同情景：热寂（Heat Death）、大撕裂（Big Rip）或大挤压（Big Crunch），强调这些命运都取决于我们对真空能性质的最终认识。 第九章：超越视界：多重宇宙的哲学与物理 最后，本书将探索时空概念的极限。我们审视了不同层次的多重宇宙（Multiverse）概念，从永恒暴胀产生的“泡沫宇宙”，到弦理论景观（String Landscape）中可能的不同真空态。本章以思辨的方式结束：如果物理定律本身是环境（或更高维度结构）的产物，那么我们所观察到的常数是否具有普适性？这引出了一个关于我们自身存在意义的终极问题——我们所测量的“实在”，是否只是一个在无限可能性的海洋中偶然出现的稳定岛屿？本书试图提供一个框架，引导读者在物质的坚实性、能量的流动性与时空的无限可能性之间，构建属于自己的宇宙观。

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