The Tenth Marcel Grossmann Meeting pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Novello, Mario (EDT)/ Bergliaffa, Santiago Perez (EDT)/ Ruffini, Remo (EDT)

出品人:

页数:2492

译者:

出版时间:

价格:330

装帧:HRD

isbn号码:9789812566676

丛书系列:

图书标签:

• 广义相对论
• 引力
• 宇宙学
• 黑洞
• 天体物理学
• 数学物理
• 相对论
• 粒子物理学
• 弦理论
• 量子引力

宇宙的边缘与未知的疆域：重访经典物理学的宏伟叙事 一本深入探索当代宇宙学、量子引力前沿以及时空本质的综合性著作。 本书并非对既有数学物理学教材的简单重复，而是一次雄心勃勃的知识远航，旨在梳理自上世纪中叶以来，理论物理学界在理解宇宙终极结构和基本定律方面所取得的革命性进展与持续的哲学诘问。我们聚焦于那些驱动现代物理学发展的核心问题：引力的量子化、暗物质与暗能量的性质、黑洞信息悖论的最新进展，以及对宇宙早期阶段更深层次的探索。 第一部分：时空的几何与量子纠缠的交织 本部分致力于搭建理解当代物理学两大支柱——广义相对论与量子场论——之间张力的基础。我们从爱因斯坦的场方程出发，详细剖析了时空曲率如何塑形宇宙的宏观结构，但随后立即转向量子的微观世界。 1. 广义相对论的非线性宇宙： 我们不再将广义相对论视为一个被动的背景工具，而是深入探究其在极端条件下的动态行为。重点关注数值相对论的最新成就，特别是对双黑洞并合事件（如LIGO探测到的事件）的几何动力学分析。书籍探讨了这些并合如何测试牛顿引力极限之外的强场效应，以及对引力波极化模式的精确测量如何约束替代性引力理论。此外，对奇异点理论的最新进展进行了回顾，特别是对“宇宙审查假说”的深入辩论，以及在局部平直时空中生成奇点的可能性。 2. 量子场论的边界与规范： 量子场论（QFT）的成功毋庸置疑，但其对真空的定义和对无限大的处理方式一直是理论构建的痛点。本书详细阐述了重整化群（RG）的精髓，将其视为理解物理系统在不同尺度上连续性的强大框架，而非仅仅是一种数学技巧。我们探讨了如何利用非微扰方法，如格点QCD，来精确预测强相互作用下的粒子谱。更进一步，我们审视了共形场论（CFT）在描述临界现象和AdS/CFT对偶中的核心作用，展示了CFT如何提供一个非引力背景下研究量子引力的“玩具模型”。 3. 场与时空的基本单元： 本章节的核心是探究时空结构是否是基础的，还是涌现的。我们对比了圈量子引力（LQG）和弦理论在这一问题上的根本分歧。对于LQG，我们详细解析了自旋网络和自旋泡沫的构造，以及它们如何自然地导致普朗克尺度的离散化——即“量子时空”的概念。对于弦论，我们深入分析了D-膜、T对偶和异向量（异味）的引入如何丰富了理论的动力学，以及它们如何提供一个从基本弦振动中涌现出爱因斯坦方程的清晰路径。 第二部分：黑洞的悖论与信息之谜 黑洞一直是检验物理学基本原理的终极试金石。本部分将聚焦于信息悖论的最新发展，并介绍将量子信息理论引入引力研究的革命性影响。 1. 霍金辐射的最新解读： 霍金辐射的发现迫使物理学家直面信息丢失的难题。本书回顾了信息悖论的经典论证，并详细介绍了“防火墙”假说（Firewall Paradox）及其引发的关于“等效原理”在量子引力语境下是否仍然成立的深刻危机。我们探讨了量子纠缠在黑洞视界附近的行为，特别是关于纠缠熵的计算如何揭示了信息保留的可能性。 2. AdS/CFT与信息保留的几何： 在反德西特（AdS）空间中，信息悖论似乎得到了解决，这归功于AdS/CFT对偶。我们详细阐述了“大S的减法”（Small Entropy Subtraction）以及“量子引力恢复”（Quantum Gravity Recovery）的概念。关键在于引入了“量子纠缠面积定律”（Entanglement Wedge Reconstruction），该定律暗示了黑洞内部的信息可以被编码在外部视界上的量子态中。我们还将讨论ER=EPR猜想的最新进展，即虫洞（爱因斯坦-罗森桥）与量子纠缠之间的深刻等价性。 3. 视界内部的有效理论： 超越视界之外的经典描述，我们探索了对黑洞“内部”进行描述的有效理论。这包括对极端致密星体（如夸克星或玻色子星）的理论建模，它们在某些方面表现出与黑洞相似的性质，但避免了信息丢失的灾难性后果。我们分析了“软毛”（Soft Hair）理论，即关于黑洞表面的低能激发如何携带零质量信息，以试图解决信息丢失问题的最新尝试。 第三部分：宇宙学的深层结构与暗面 本部分将视野扩展到整个宇宙，探讨我们对宇宙起源、演化以及其绝大部分未知成分的理解。 1. 暴胀理论的精确检验与替代方案： 宇宙暴胀（Inflation）成功解释了宇宙的平坦性、视界问题和磁单极子问题，并提供了宇宙微波背景（CMB）涨落的机制。本书详细分析了CMB数据的最新高阶统计分析（如非高斯性参数$f_{NL}$），这些数据对不同暴胀模型的区分至关重要。我们特别关注了“极值暴胀”和“分层暴胀”等模型的检验结果。同时，我们也审视了对暴胀提出挑战的替代性模型，例如循环宇宙模型（Cyclic Models）和Ekpyrotic模型，它们试图在没有普朗克尺度暴胀的情况下解决视界问题。 2. 暗物质的物理学与分类： 暗物质构成了宇宙物质总量的绝大部分，但其本质仍是最大的谜团之一。本书系统地梳理了当前主流的候选者：从弱相互作用重粒子（WIMPs）到轴子（Axions）和超轻粒子。我们详细讨论了直接探测（如XENONnT实验的最新结果）、间接探测（如伽马射线观测）和加速器实验（如LHC）对WIMP模型的不断收紧的限制。此外，本书也深入探讨了“修正牛顿动力学”（MOND）的理论尝试，以及如何通过数值模拟来区分冷暗物质（CDM）与替代引力模型在星系形成上的细微差异。 3. 暗能量的动力学与真空能量： 暗能量，驱动宇宙加速膨胀的神秘力量，是检验我们对真空能理解的最终战场。我们超越了宇宙学常数（Λ）模型，深入研究了动态暗能量模型，如标量-张量理论（Scalar-Tensor Theories）和Quintessence模型。我们评估了由大规模巡天项目（如DESI和Euclid）提供的最新数据，这些数据通过测量重子声学振荡（BAO）和星系间距密度来约束暗能量的方程状态参数$w$。最终，我们探讨了如何从量子场论的零点能计算结果与观测到的宇宙学常数之间巨大的数量级差异（“真空灾难”）中寻找理论突破口。 结语：理论物理学的未来方向 本书最后一部分将目光投向未来，总结了这些前沿领域相互渗透的趋势。从信息论在引力中的应用，到利用新兴的张量网络理论来理解量子场论的结构，理论物理学正在经历一次深刻的范式转变。我们强调，未来的突破可能不再是单一理论的胜利，而在于找到一个能统一描述时空、物质和信息的基本框架，一个真正能将所有四种基本力纳入一个自洽且可验证的体系的理论。

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