Quantum Gravity pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Oxford University Press

作者:Claus Kiefer

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:2007-4-19

价格:USD 150.00

装帧:精装

isbn号码:9780199212521

丛书系列:

图书标签:

• 数学
• 量子引力
• 弦理论
• 圈量子引力
• 广义相对论
• 量子场论
• 宇宙学
• 黑洞
• 时空
• 物理学
• 理论物理

宇宙的织锦：探索时空、物质与相互作用的宏大叙事 一部深入浅出、充满洞察力的物理学巨著，带领读者遨游于我们所知宇宙的最深层结构。 第一部分：实在的基石——经典物理学的辉煌与局限 第一章：运动的韵律——牛顿力学与宇宙的机械论图景 本章将我们带回科学革命的摇篮，详细剖析艾萨克·牛顿爵士的经典力学体系。我们不仅会回顾万有引力定律和运动三大定律的精妙，更会深入探讨这些定律如何构建了一个可预测、可量化的宏大机械宇宙模型。我们将考察拉格朗日和哈密顿力学的优雅形式，理解能量守恒与动量守恒在经典框架下的核心地位。然而，本章的重点在于批判性地审视这一图景的局限性。通过对开普勒轨道、水星近日点进动等天文观测的深入分析，我们将为引入更深刻的理论埋下伏笔，揭示宏伟的经典结构下潜藏的裂痕。 第二章：能量的流动——热力学与统计力学的桥梁 从宏观的功和热，到微观的分子运动，本章构建了热力学与统计力学之间的桥梁。我们将详细阐述热力学三大定律，特别是熵的概念——宇宙中无序度的量度，及其在不可逆过程中的决定性作用。随后，我们将转向玻尔兹曼的统计力学，探讨如何通过概率和大量粒子的行为来解释宏观现象，如气体的压强和温度。我们还将审视黑体辐射问题，这是经典物理学在解释微观世界时遭遇的第一个重大危机，直接指向了量子革命的必然性。 第三章：光的本质与场的概念——电磁学的统一 麦克斯韦方程组的建立是物理学史上的一座丰碑。本章将细致梳理这四个基本方程如何将电、磁与光现象完美统一起来，揭示光是一种电磁波的本质。我们将探讨矢量场、位移电流等抽象概念，并分析波的传播、干涉和衍射等现象。电磁学的成功在于它描绘了一个连续且平滑的场结构。然而，如同热力学一样，电磁学在面对诸如光电效应和电子的稳定性问题时，也暴露出其在微观尺度上的解释真空。 第二部分：微观世界的革命——量子力学的兴起与发展 第四章：离散的现实——量子理论的诞生 本章聚焦于二十世纪初的物理学“危机”及其解决方案。我们将追溯普朗克为解决黑体辐射问题而引入的能量量子假说，以及爱因斯坦如何利用光量子（光子）成功解释光电效应。随后，我们将进入玻尔的原子模型，理解能级、能级跃迁以及定态的概念如何首次成功地解释了氢原子光谱的离散性。这是物理学从连续性思维向离散性思维转折的关键一步。 第五章：波粒二象性与不确定性原理 随着德布罗意提出物质波的概念，粒子与波的界限彻底模糊。本章将深入探讨电子衍射实验如何证实了物质的波动性。在此基础上，我们将引入海森堡的矩阵力学和薛定谔的波动力学，展示描述微观粒子的核心数学工具——波函数 $Psi$。重点将放在波函数的统计诠释（玻恩诠释）以及海森堡不确定性原理的深刻哲学意义：我们无法同时精确测量粒子的一对共轭量，如位置和动量。 第六章：多电子世界的复杂性——自旋与全同粒子 本章将讨论量子力学在处理多粒子系统时的特有复杂性。我们将引入电子的内在角动量——自旋的概念，以及泡利不确定性原理如何支配了原子和分子的结构，从而奠定了现代化学的基础。此外，对于全同粒子（费米子和玻色子）的区分，及其导致的统计行为差异，是理解凝聚态物理和粒子物理学的关键概念。 第七章：相对性与量子场的初步接触 本章开始探索量子理论与狭义相对论的早期融合。我们将审视狄拉克方程的诞生，该方程成功地将狭义相对论融入了电子的量子力学描述中，并神奇地预言了反物质的存在。通过对电子与光子的描述，我们将初步接触“量子场”的概念——粒子不再是基本实体，而是场激发的形式。 第三部分：时空的重塑——爱因斯坦的相对论框架 第八章：速度的极限——狭义相对论的几何革命 本章详细阐述爱因斯坦于1905年提出的狭义相对论。我们将从相对性原理和光速不变原理出发，推导洛伦兹变换，并探讨时间膨胀、长度收缩等违反直觉但已被大量实验证实的效应。我们将重点分析四维时空的概念，理解“同时性”是相对的，为后续广义相对论的几何化描述铺平道路。 第九章：引力的本质——广义相对论的几何化 广义相对论是现代物理学的另一根支柱。本章将解释等效原理——引力与加速度的不可区分性。我们将深入剖析爱因斯坦场方程的含义：物质和能量告诉时空如何弯曲，弯曲的时空告诉物质如何运动。本章将分析黑洞、引力透镜、光线在引力场中的弯曲等预言，并简要介绍它们在现代天文学观测中的验证。 第十章：宇宙的尺度与演化——相对论在宇宙学中的应用 将广义相对论应用于整个宇宙，便诞生了现代宇宙学。我们将探讨弗里德曼方程，分析宇宙膨胀的动力学，并介绍宇宙微波背景辐射（CMB）的发现及其对大爆炸模型的强力支持。本章还将探讨宇宙的未来命运，包括热寂、大撕裂的可能性。 第四部分：探索未知的疆域——现代物理学的挑战与前沿 第十一章：粒子动物园——标准模型的成功与不足 本章聚焦于描述除引力外所有基本相互作用的粒子物理学标准模型。我们将系统介绍夸克和轻子，以及传递基本力的规范玻色子（光子、W/Z玻色子、胶子）。我们将探讨希格斯机制如何赋予粒子质量，并分析标准模型在解释中微子质量、强子内部结构等问题上已取得的巨大成功。同时，我们将明确指出其局限性：无法解释暗物质、暗能量、引力问题以及代数层级的自然性问题。 第十二章：时空的量子化——重力与量子力学的矛盾 本章直面现代物理学中最核心的冲突：广义相对论（描述宏观引力）与量子场论（描述微观相互作用）的严重不兼容。我们将探讨在普朗克尺度上，时空结构可能不再光滑连续，而是呈现出离散或泡沫状结构。我们将讨论量子引力问题的紧迫性，以及它对物理学基础的颠覆性意义。 第十三章：超越维度的猜想——弦理论与圈量子引力 本章将介绍当前两大最有希望统一所有基本力的候选理论。我们将细致地介绍弦理论（String Theory）的基本思想，即粒子是更高维度弦的振动模式，及其对额外空间维度的要求。随后，我们将考察圈量子引力（Loop Quantum Gravity）的路径，该理论试图通过将时空本身进行量子化，将时空结构视为由离散的“圈”或“网络”编织而成。本章将保持对这些前沿理论的客观评估，权衡它们的数学美感与实验验证的困难。 结语：未来的物理图景 本书的最后部分将总结我们所学的知识，强调物理学作为一门不断自我修正和拓展的科学的本质。我们将展望，一个完整的、统一的理论（如果存在）将如何重塑我们对时间、空间、物质和实在的根本理解，并引导读者思考人类认知在探索宇宙终极奥秘中的角色与责任。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆