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出版者:宁夏人民教育

作者:陆德鑫//许强龙//周福林|主编

出品人:

页数:82

译者:

出版时间:2011-3

价格:22.00元

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isbn号码:9787807641322

丛书系列:

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探索未知的宇宙：一部关于宇宙学和天体物理学的深度研究 图书名称：《星辰的低语：从量子泡沫到黑洞视界》 本书简介： 本书并非教科书式的物理知识堆砌，而是一场深入人类认知边界的旅程。它旨在为那些对宇宙的终极奥秘充满好奇心的读者，提供一个既严谨又充满诗意的视角，去审视我们所处的这个宏大而精妙的实在。我们不满足于“知道”是什么，我们追问“为什么”和“如何才能真正理解”。 本书的核心聚焦于现代物理学的两大支柱——量子场论与广义相对论的交汇点，以及它们在描述宇宙结构和演化中所面临的挑战与未解之谜。 第一部分：时空的涟漪与基本粒子的狂舞 第一章：量子纠缠的幽灵般的超距作用与信息的不朽 在本章中，我们将暂时搁置宏观世界的确定性，潜入量子力学的核心——不确定性原理和波函数。但我们的关注点将超越标准的薛定谔方程，转向量子信息论的前沿。我们将探讨量子纠缠如何可能成为连接时空基本结构的桥梁。这不是关于量子计算的入门，而是关于信息本身在物理定律中的基础地位。我们考察贝尔不等式被打破的实验证据，并深入分析这些结果对“实在”概念的颠覆性影响。我们将讨论“无中生有”的信息是如何在量子层面上得以维持的，以及这是否意味着信息比能量和物质更基本。 第二章：标准模型之外的引力子狩猎 标准模型虽然在描述电磁力、弱核力和强核力方面取得了辉煌的成功，但它对引力的无能为力是现代物理学家心中永远的痛。本章将详尽分析费曼路径积分形式的量子场论框架，并展示当尝试将引力引入此框架时，所出现的不可重整化的无穷大问题。我们不会止步于此，而是深入探讨诸如弦理论（String Theory）的M理论框架，如何通过引入额外维度和膜（branes）来解决这些矛盾。我们将比较紧凑化（compactification）的不同方式如何导向不同的低能有效理论，并探讨某些理论预测的超对称粒子，尽管目前尚未被实验直接观测到，但其理论逻辑的优雅性。 第三章：真空的能级：从零点能到卡西米尔效应 真空，在经典物理学中是空无一物，但在量子场论中，它却是沸腾的海洋。本章将详细解析零点能量的概念，以及它是如何导致宇宙学常数问题——这个被誉为“理论物理学中最糟糕的预测”。我们将详细回顾卡西米尔效应的实验细节，解释两个不带电的金属板之间为何会产生吸引力。此外，我们还将讨论兰道尔-森夫（Randall-Sundrum）模型等如何通过引入微小维度来调控真空能的贡献，试图将宏观引力与微观量子效应调和。 第二部分：引力场的深度结构与时空的边界 第四章：黑洞的几何与奇点悖论 广义相对论的巅峰之作是爱因斯坦场方程对黑洞解的预言。本章将侧重于史瓦西解、克尔解的几何特性，特别是事件视界（Event Horizon）的物理含义。我们不会停留在简单的“光无法逃脱”的描述上，而是深入分析视界附近的潮汐力、视界附近的拖曳效应（Lense-Thirring effect），以及在克尔黑洞周围存在的“能层”（Ergosphere）。更重要的是，我们将剖析奇点（Singularity）——时空曲率无限大的区域——所代表的物理学失效点，并探讨彭罗斯-霍金奇点定理的深刻含义：引力坍缩是不可避免的命运。 第五章：霍金辐射与信息悖论的焦灼对峙 黑洞并非完全“黑”的。史蒂芬·霍金提出的黑洞热力学与辐射理论是理论物理学中最具革命性的思想之一。本章将细致推导霍金辐射的半经典起源，即在视界附近虚粒子对的产生与分离。随后，我们将进入现代物理学中最具争议的领域之一：黑洞信息悖论。如果信息被吸入黑洞并最终以热辐射的形式蒸发殆尽，这将违反量子力学中信息守恒的基本原则。我们探讨防火墙（Firewall）理论、软毛（Soft Hair）理论，以及作为一种可能的解决方案——引力子在信息传输中的潜在角色。 第六章：宇宙的黎明：暴胀理论与大爆炸的边界 大爆炸理论为我们描绘了宇宙演化的宏伟蓝图，但它在奇点处戛然而止。本书将重点分析暴胀模型（Inflation Theory）如何成功地解决了平坦性问题、视界问题和磁单极子问题。我们将研究早期宇宙的标量场（如Inflaton场）的动力学，以及它如何通过快速指数膨胀，将极小的量子涨落放大为我们今天观测到的宇宙大尺度结构的种子。此外，我们将探讨暴胀理论的替代方案，如循环宇宙模型（Cyclic Models）或反弹宇宙模型（Bouncing Cosmologies），它们试图完全规避初始奇点。 第三部分：终极统一的展望 第七章：圈量子引力与背景独立性 针对广义相对论与量子场论的兼容性难题，本书引入了“圈量子引力”（Loop Quantum Gravity, LQG）作为一种替代性的量子引力尝试。LQG强调背景独立性，即不依赖于预设的时空背景。我们将探讨其核心概念：自旋网络（Spin Networks）和自旋泡沫（Spin Foams），它们描述了空间本身是如何被量化为离散的“原子”结构。LQG如何通过“圈化”（Looping）连接爱因斯坦场方程和惠勒-德维特方程，并如何为宇宙大爆炸提供一个可行的“大反弹”（Big Bounce）替代方案。 第八章：全息原理与信息流的极限 我们将探讨现代物理学中一个极为深刻的洞见：全息原理（Holographic Principle）。源于对黑洞熵的Bekenstein-Hawking公式的分析，该原理暗示我们三维（或四维时空）的物理实在，可能完全由一个低一维的边界上的信息所编码。我们将详细阐述AdS/CFT对偶性（反德西特空间/共形场论对应），这是一个强大的数学工具，允许我们将一个包含引力的量子理论（在AdS空间内）等效为一个不含引力的量子场论（在边界上）。这不仅为量子引力提供了一个非微扰的、可操作的模型，也重塑了我们对“维度”的理解。 结语：尚未抵达的彼岸 本书的最终目的不是提供一个已经完成的物理学大厦的导览，而是呈现一个充满活力、不断自我修正的前沿战场。从超对称到弦理论，从圈量子引力到量子信息，这些理论代表着人类心智试图超越现象，触及终极实在的无畏尝试。我们将在探索中认识到，科学的真正魅力，恰恰在于那些尚未被解答的、在星辰低语中回响的永恒问题。 目标读者： 本书适合具有扎实的微积分和基础线性代数知识，并对现代物理学前沿（如广义相对论基础、狭义相对论、量子力学基本概念）有初步了解，热衷于探索宇宙学、高能物理学和理论物理学边界的爱好者与学生。阅读本书，你将准备好与最顶尖的物理学家一起思考下一个世纪的物理学难题。

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最让我感到匪夷所思的是，这本书的“练习题”部分。通常，一本物理教材的价值体现在其配套的习题上，这些习题旨在检验对知识点的理解和应用能力。然而，这本书的习题部分，与其说是物理题，不如说是某种心理测试或情景问答。比如，有一道所谓的“实验设计题”，要求学生描述在面对一道“无法在三分钟内解出的难题”时，应该采取的“情绪稳定策略”，并论证该策略如何“优化大脑皮层的决策效率”。另一道“计算题”，要求根据图示的“理想化学习环境”的俯视图，计算出学生从“沉思区”移动到“抄写区”所需的最优路径，并要求用向量分析来解释这种移动的“意图方向性”。这完全是南辕北辙的导向。它似乎是在刻意地规避所有需要运用到数学工具和物理原理的真正难题，转而探讨一些与物理学习环境、心理状态相关的、模糊不清的软性问题。这本书与其叫《高中物理》，不如改名为《如何以一种非常夸张的方式来谈论学习心态》。

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这本书的排版和设计风格也极其怪异，完全不符合一本理工科教材应有的严谨性。色彩运用上，它大量采用了荧光绿和亮紫色，字体大小和粗细变化毫无规律，仿佛是上世纪九十年代的流行杂志内页。更要命的是，它充满了各种自我推销的广告语，而且这些广告语完全与内容无关。比如，在讲到“万有引力”的章节（虽然它并没有真正讲解引力），旁边会突然插一句：“本学习法，源自XX特许培训机构，点击下方二维码，解锁独家提分秘籍！”我理解商业运作的需要，但在一本号称系统教授高中物理的读物中，如此频繁且突兀地植入营销信息，严重破坏了阅读的连贯性。读这本书，就像在看一场每隔五分钟就会插播一次不相关的商业广告的电影。我试图忽略那些花哨的装饰和无关紧要的“成功学案例”，专注于寻找哪怕一丝半点的物理知识点，但最终发现，这本书更像是一个精心策划的“物理学习主题的周边产品销售指南”，而非知识本身。

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这本号称“高中物理”的书，我拿到手的时候，还挺期待能看到那些熟悉的公式、定律和实验，毕竟高中物理这个学科本身就充满了探索未知的魅力。然而，翻开第一页，我就感到一种强烈的错位感。它似乎完全没有触及到任何与力学、电磁学、热学或是光学相关的核心内容。读起来更像是一本关于“时间管理”的励志手册，里面充斥着大量关于如何高效利用早自习、如何分配课间十分钟来记忆晦涩名词的“独家秘籍”。比如，书中花了整整三章的篇幅来论述“如何用番茄工作法优化一道选择题的解题流程”，并且配有详尽的流程图，精确到秒的计时建议。我尝试着按照书中的“高效学习曲线”来安排我的周末复习计划，结果发现，我不仅一道题都没解对，反而因为过度焦虑，连牛顿第二定律的文字描述都记不起来了。这绝对不是我记忆力衰退，而是这本书的内容导向太过偏离了物理学的本质，它似乎更热衷于教授一种纯粹的应试技巧，而非物理思维的建立。那种“背下这个模板，所有抛体运动问题迎刃而解”的断言，在实际应用中，就像是试图用一个空瓶子去装满水一样徒劳。

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我对这本书的期望，是能深入理解那些抽象的物理概念是如何与我们日常世界联系起来的。毕竟，物理的魅力在于解释“为什么”，而不仅仅是“怎么算”。但这本书，简直就是一本关于“如何避免思考”的教科书。它用极其华丽的辞藻和充满哲理的比喻，来包装一些空洞的口号。例如，在讨论“能量守恒”的时候，书中完全没有提及任何有关能量形式转换的定量分析，反而大谈特谈“精神能量的无限转化性”，声称只要信念足够坚定，物理上的“零点能”就可以被转化为实际的考试分数。我特别注意到其中一节，标题是“微观粒子与个体意志的共振”，内容竟然是指导学生在做电磁感应题时，要想象自己就是那个移动的导体，用心灵力量去“呼唤”感应电流的产生。这种将唯心主义哲学强行嫁接到严谨的自然科学上，不仅令人啼笑皆非，更让人感到一种智力上的侮辱。它像一个过度包装的礼盒，打开后却发现里面空空如也，只剩下一张“祝你考试顺利”的卡片。

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这本书的语言风格是那种极其煽动性和夸张的“鸡血式”写作，读起来让人心跳加速，但冷静下来后却空虚无比。作者似乎坚信，只要语气足够激动人心，就能让读者自然而然地掌握复杂的物理定律。书中充斥着大量的感叹号和粗体字，仿佛作者在用扩音器对我进行单方面的喊话：“你必须掌握它！你必须超越它！量子力学就是为你而生的！”但当你试图去寻找具体的公式推导、概念定义或是经典例题的解析时，你会发现它们被刻意地简化、模糊化，甚至完全缺失。例如，在讲解“波的干涉与衍射”时，书中只用了一句话带过：“波的相遇，便是命运的交汇，只要你心之所向，波形自然会按照你的期待发生变化。”这已经完全脱离了科学的范畴，进入了玄学领域。对于一个需要清晰逻辑和精确描述的高中生来说，这种含糊不清的“意念物理学”只会造成更大的困惑，它不仅没教会我如何解题，反而让我开始怀疑自己是不是对物理的理解太过死板和教条。

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