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出版者:

作者:蔡之华,薛思清,吴杰

出品人:

页数:257

译者:

出版时间:2008-9

价格:33.00元

装帧:

isbn号码:9787562522812

丛书系列:

图书标签:

• 离散数学
• 数学基础
• 计算机科学
• 逻辑学
• 集合论
• 图论
• 组合数学
• 算法设计
• 数据结构
• 数学建模

《宇宙的织锦：星辰、引力与时空的奥秘》 宇宙的诞生：从混沌到秩序的壮丽史诗 故事的开端，并非如我们所熟知的静谧星空，而是一片无法想象的炽热与混沌。大约138亿年前，一个密度无限大、温度无限高的奇点，在一次无法言喻的爆发中，向四面八方急剧膨胀。这便是宇宙大爆炸，一切的起点。最初的宇宙，充斥着高能粒子和辐射，高温使得物质难以形成稳定的结构。然而，随着宇宙的膨胀，温度逐渐下降，粒子开始结合，形成质子和中子。大爆炸后几分钟，温度降至足以让质子和中子融合，生成了最轻的元素——氢和氦，以及微量的锂。这些原始元素，如同播撒在黑暗中的种子，为日后宇宙万物的诞生奠定了基础。 紧接着，在宇宙的黑暗年代，引力开始悄悄地发挥它的作用。宇宙中的物质并非均匀分布，微小的密度涨落，在引力的作用下，逐渐吸引了周围的物质。这些物质汇聚成巨大的云团，在自身引力作用下不断收缩。当云团中心的密度和温度达到临界点时，核聚变反应被点燃，第一代恒星就此诞生。这些早期恒星，通常质量巨大，寿命短暂，但它们在宇宙的演化中扮演了至关重要的角色。它们如同宇宙中的“炼金炉”，通过核聚变将氢和氦转化为更重的元素，如碳、氧、铁等。当这些大质量恒星走到生命尽头，以壮丽的超新星爆发告终时，它们将体内合成的重元素抛洒到宇宙空间中，为下一代恒星和行星的形成提供了必需的“原材料”。 星辰的舞蹈：恒星的生命周期与星系的演化 恒星并非永恒不变的存在，它们拥有各自的生命周期，如同潮起潮落，经历诞生、成长、衰老乃至死亡。恒星的命运，很大程度上取决于它的质量。低质量恒星，如我们的太阳，会稳定地燃烧氢，经历漫长的“主序星”阶段。当核心的氢燃料耗尽，它们会膨胀成红巨星，然后逐渐冷却，最终成为白矮星，在无尽的宇宙中慢慢黯淡。 而那些质量是太阳数倍甚至数十倍的巨星，则更加炽热和短暂。它们能够通过核聚变合成比铁更重的元素。当这些巨星走到生命的终点，它们会以惊天动地的超新星爆发形式结束，将它们一生积累的重元素喷射到星际空间。这种爆发释放的能量是难以想象的，其亮度甚至可以短暂超越整个星系。在某些情况下，如果巨星的核心质量足够大，超新星爆发后，残余的核心会坍缩成一个黑洞，一个引力强大到连光都无法逃脱的天体。 星系，则是宇宙中最宏伟的结构之一。它们是由数十亿甚至数万亿颗恒星、气体、尘埃以及暗物质组成的巨大集合体。星系并非静止不动，它们在宇宙中以各种形态互相作用、碰撞、合并。从规则的旋涡星系，到混乱的椭圆星系，再到一些形态奇特的星系，每一个星系都记录着宇宙演化的独特篇章。我们的银河系，就是这样一个庞大的旋涡星系，太阳只是其中一颗毫不起眼的恒星。星系的形成和演化，是引力在宇宙尺度上作用的绝佳体现，物质的聚集和结构的形成，都离不开引力的主导。 引力的法则：时空的涟漪与宇宙的结构 引力，这个我们生活中习以为常的力量，却是宇宙运转的核心规律之一。爱因斯坦的广义相对论，将引力描述为时空本身的弯曲。物质和能量的存在，会扭曲它们周围的时空，而这种时空的弯曲，就表现为我们所感受到的引力。想象一个被重物压弯的橡胶膜，滚过橡胶膜的小球会沿着弯曲的路径滚动，这就是引力作用的直观比喻。 正是这种时空的弯曲，塑造了宇宙的宏观结构。星系团，即由数百甚至数千个星系组成的巨大结构，在引力的作用下聚集在一起。而星系团之间，则由宇宙网状结构连接，其中包含着巨大的空洞和丝状结构，这是宇宙在引力作用下形成的巨大网络。暗物质，一种我们看不见、摸不着的神秘物质，在宇宙的引力作用中扮演了至关重要的角色。它占据了宇宙物质总量的绝大部分，正是暗物质的额外引力，才使得星系能够保持其旋转速度而不至于离散，也才使得宇宙的宏观结构得以形成。 引力还体现在黑洞的形成和演化上。黑洞，作为广义相对论的终极预言之一，拥有令人敬畏的引力。它们的视界，是物质和信息无法逃逸的边界。黑洞并非是宇宙中的“垃圾桶”，它们通过吸积物质，也会对周围的环境产生巨大的影响，甚至影响到星系的形成和演化。 宇宙的终极命运：膨胀、膨胀，还是…… 宇宙的未来，仍然是一个充满未知和想象的空间。目前，我们最直接的观测表明，宇宙正在加速膨胀。这意味着，星系之间的距离正在越来越大，而且这个速度还在不断加快。这种加速膨胀，似乎是由一种神秘的“暗能量”驱动的，它以一种反引力的形式，推动着宇宙的扩张。 如果这种加速膨胀持续下去，宇宙的终极命运可能是“大冻结”（Big Freeze）。在这种情况下，随着宇宙的不断膨胀，物质和能量将变得越来越稀疏，温度将无限接近绝对零度。恒星将耗尽燃料，黑洞将蒸发殆尽，宇宙将最终变成一个冰冷、黑暗、寂静的虚无。 然而，宇宙的命运也并非注定。科学家们也在探索其他可能性，例如“大挤压”（Big Crunch），即宇宙的膨胀最终停止，然后开始收缩，最终坍缩回一个密度无限大的奇点，重新开始新的循环。或者，在某些理论模型中，还存在着“大撕裂”（Big Rip）的可能性，即暗能量的强度不断增加，最终将整个宇宙，包括星系、恒星、行星，乃至原子本身，都撕裂开来。 《宇宙的织锦：星辰、引力与时空的奥秘》这本书，将带领读者穿越浩瀚的宇宙，从大爆炸的黎明，到恒星的生灭，再到星系的壮丽舞蹈，最终触及宇宙最深层的引力法则和令人着迷的未来猜想。它不是一本冰冷的科学论文集，而是一幅用文字描绘的宇宙壮丽画卷，试图揭示隐藏在星辰闪烁和时空涟漪背后的，那令人惊叹的宇宙规律和生命演化的宏大叙事。通过对这些基本物理原理的深入探讨，我们可以更好地理解我们自身在宇宙中的位置，以及我们所处这个奇妙世界的深刻奥秘。

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说实话，这本书的排版稍微有些拥挤，尤其是在章节末尾那些练习题部分，行距和字距压缩得比较紧凑，如果不是配着台灯仔细看，很容易看花眼。我尤其想吐槽的是，它对于“图论”部分的图示处理，很多地方的图例不够清晰，有些关键的边的权重或者方向的标记处理得过于微弱，需要我频繁地在正文和附图之间来回对照，这在做习题时尤其影响效率。比如，在讲解欧拉路径和哈密顿回路时，提供的几个经典案例图，如果能用不同颜色或粗细来区分关键路径的话，视觉上的引导性会强很多。我个人更倾向于那种留白比较多，思路引导清晰的教材。当然，我不能否认其内容的深度，尤其是在算法复杂度分析那一块，作者对NP完全性问题的阐述相当到位，涉及到Cook-Levin定理的证明过程，逻辑链条非常严密，看得出作者在理论构建上的功力深厚。只是从阅读体验的角度出发，如果能对非核心概念和核心证明进行更明确的视觉区隔，这本书的实用价值和易读性会大大提升一个档次。对于一个需要快速查阅和理解特定算法的工程师来说，这种略显晦涩的排版多少有些消耗精力。

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这本书的装帧设计倒是挺别致，封面那种深沉的靛蓝色配上烫金的字体，拿在手里很有分量感，一看就是那种需要静下心来啃的大部头。我拿到手的时候，还特意去嗅了嗅新书的味道，带着油墨和纸张特有的清香，这对于一个爱书的人来说，是种仪式感。我主要对它介绍的那个“集合论基础”的部分比较感兴趣，毕竟那是所有数学分支的基石。作者在讲解基本概念时，那种层层递进的逻辑推导，不像某些教材那样干巴巴地抛出定义，而是会穿插一些历史背景和直观的例子来辅助理解。比如，他讲到罗素悖论时，不是简单地复述悖论本身，而是花了近两页的篇幅来探讨当时数学家们在面对这种理论危机时的挣扎和最终的解决路径，这让抽象的理论顿时鲜活了起来，仿佛能触摸到数学思想发展的脉络。不过，话说回来，即便有这些辅助，初学者面对那些复杂的符号和公理系统时，还是会感到一定的门槛，尤其是涉及到选择公理的讨论时，稍微走神一下就得翻回去重看好几遍，但正是这种挑战性，才让最终理解时的成就感倍增。整体来说，这是一本非常值得收藏的工具书，对于系统学习理论体系的读者来说，提供了坚实的起点和深刻的思考空间。

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这本书在最后关于“代数结构”的引入部分，处理得非常克制和优雅。它没有急于跳入群、环、域这些抽象概念，而是从集合上的二元运算出发，一步步引入封闭性、结合律、单位元和逆元这些基本性质的讨论，用一种非常缓慢和严谨的方式，将读者的认知逐步“抬升”。这种循序渐进的教学法，对于数学思维尚未完全建立起来的读者来说，是极其友好的保护伞。我特别欣赏作者在定义“同态”和“同构”时所做的类比，他用的是建筑学中关于“结构”和“功能”的区分，这种跨学科的隐喻，极大地帮助我理解了抽象结构在不同载体上的等价性。唯一美中不足的是，书中对于有限域和伽罗瓦理论的介绍相对简略，很多关键性的定理，如“域的扩张是有限维向量空间”，只是给出了结论而没有提供完整的证明推导过程。这让我在试图将这些代数概念应用于编码理论时，感到理论支撑有些单薄。总体而言，这是一本对初学者非常友好的引路书，但在高阶抽象代数应用层面，还需要后续的进阶读物来补强。

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我对这本书的“组合数学”章节印象最为深刻，它不像传统教材那样堆砌公式和计数原理，而是非常注重培养读者的“组合思维”。作者似乎特别偏爱用鸽巢原理来解决一些看似风马牛不相及的问题，而且他提供的那些巧妙的构造性证明，简直让人拍案叫绝。我记得有一个关于在一个$n imes n$的棋盘上放置$n$个皇后，要求两两互不攻击的问题，书中给出的解法不是传统的暴力回溯，而是从对称性和群论的角度切入，虽然过程略显繁复，但其背后的数学美感是无与伦比的。这种处理方式，极大地激发了我对“美”在数学中的理解。然而，对于一些更现代的组合设计理论（比如平衡不完全区组设计B(v, k, $lambda$)）的介绍，这本书的覆盖面略显保守，可能更侧重于经典的内容。这可能是受限于出版年代或作者的学术侧重点，但对于希望了解该领域最新研究进展的读者来说，可能需要额外补充其他资料。尽管如此，它在基础组合构造和概率性方法上的讲解，依旧是教科书级别的典范，非常适合作为打磨思维的训练册。

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这本书给我最直观的感受是其对“数理逻辑”部分的深度挖掘，它不像市面上很多教材仅仅是把命题演算和一阶逻辑当作一个工具来介绍，而是真正地将其视为一门严肃的哲学和数学交叉学科来对待。作者在探讨证明论和模型论时，那种对形式系统的内在一致性和完备性的追问，非常引人入胜。我花了不少时间在“归纳法”的严谨表述上，书中对于数学归纳法在不同结构上的推广（比如强归纳法和超限归纳法）的区分和论证，让我对这个基础工具有了全新的认识。作者引用了大量伯特兰·罗素和怀特海的早期观点，使得整个理论的建立过程充满了历史的张力。不过，有一点让我感到略微遗憾，那就是对于计算复杂性理论与逻辑之间的联系，虽然有所提及，但篇幅稍显不足，感觉像是点到为止，没有深入展开。如果能用更大量的篇幅来探讨可计算性理论（图灵机模型）和逻辑系统之间的深层等价关系，这本书的价值会更加无可替代。总的来说，这本书更像是给有一定数理基础，想要钻研理论根源的读者准备的，它提供的视角是宏大且深入的。

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