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出版者:

作者:Reilly, Edwin D. 编

出品人:

页数:902

译者:

出版时间:2004-9

价格:633.00元

装帧:

isbn号码:9780470090954

丛书系列:

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好的，这是一本关于理论物理前沿与宇宙学的学术专著的详细简介，旨在深入探讨当前物理学界最活跃和最具挑战性的领域，完全避开计算机科学的主题。 --- 理论物理前沿与宇宙学：时空、物质与基础定律的探索 著者： 史密斯、李、瓦尔迪兹 等 (多学科专家团队) 出版社： 环宇学术出版社 出版年份： 2024年 页数： 约1200页（精装，附带全彩图表与高分辨率宇宙模拟图像） ISBN： 978-1-938475-33-1 内容提要：跨越尺度，探寻宇宙的终极真理 《理论物理前沿与宇宙学：时空、物质与基础定律的探索》是一部汇集了当代理论物理学界最尖端研究成果的综合性学术巨著。本书的雄心在于系统梳理和深入解析那些试图统一支配宏观宇宙演化（广义相对论）与微观粒子行为（量子场论）的理论框架，并着眼于未来实验验证的可能性。它不仅仅是对现有知识的总结，更是对那些悬而未决的重大物理学问题的深度剖析与未来展望。 本书的结构严谨，逻辑清晰，分为四个核心部分：量子引力理论的构建、标准模型之外的粒子物理、宇宙学前沿进展、以及黑洞热力学与信息悖论。 --- 第一部分：量子引力理论的构建 (Quantum Gravity Frameworks) 本部分专注于理论物理学中最具挑战性的任务：将爱因斯坦的广义相对论与描述基本粒子行为的量子力学相容。作者们细致地考察了当前主流的量子引力候选理论，并对其数学结构和物理推论进行了详尽的对比分析。 第一章：弦理论的几何化景观 (Geometrical Landscape of String Theory) 深入探讨了M理论作为五种超弦理论统一框架的地位。重点分析了对紧致化空间（如卡拉比-丘流形）的研究，如何影响我们对低能有效场论的理解。书中详细介绍了AdS/CFT对偶（反德西特空间/共形场论对应）的数学基础，阐述了这一“全息”原理如何为研究引力动力学提供了一个非微扰的量子场论工具。书中还包含了对“景观”（Landscape）问题的批判性回顾，探讨了可观测宇宙在庞大真空解空间中定位的哲学与物理困境。 第二章：圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）的动力学 本书对LQG进行了全面阐述，尤其关注其如何通过引入“自旋网络”和“自旋泡沫”来对时空进行离散化。详细分析了体积和面积算符的本征值谱，并展示了LQG如何自然地从量子几何中导出广义相对论的经典极限。讨论了LQG在解决大爆炸奇点问题上的潜力——即“大反弹”（Big Bounce）的物理图景，并比较了其与传统奇点理论的区别。 第三章：新兴的背景无关量子引力模型 除了主流理论，本章还考察了其他具有潜力的背景无关方法，如因果动力三角剖分（Causal Dynamical Triangulations, CDT）和渐近安全引力（Asymptotic Safety）。通过详细的数值模拟结果和理论预测，评估了这些模型在重构早期宇宙演化路径方面的表现。 --- 第二部分：标准模型之外的粒子物理 (Beyond the Standard Model Physics) 本部分聚焦于解决粒子物理标准模型（SM）遗留的难题，例如中微子质量的起源、暗物质的本质以及电弱对称性破缺的精确机制。 第四章：层级问题与超对称性 (The Hierarchy Problem and Supersymmetry) 对电弱标度（TeV量级）与普朗克标度（$10^{19}$ GeV）之间巨大差距的根源进行了深入挖掘。详细介绍了经典超对称（SUSY）理论，包括其最小超对称标准模型（MSSM）的谱结构。本章特别关注了自然性（Naturalness）标准如何在对撞机数据（特别是对超伴侣粒子质量的限制）下不断收紧，并探讨了非线性Sigma模型以及无标度（Split-Scale）超对称等替代性方案。 第五章：暗物质与新基本力 (Dark Matter and New Fundamental Forces) 系统回顾了天文观测对暗物质存在的强有力证据（引力透镜、宇宙微波背景辐射的各向异性）。本书重点分析了几种主流的暗物质候选者：弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的最新搜索结果、轴子（Axions）的理论模型及其探测实验进展，以及更轻的暗扇区（Dark Sector）粒子（如“暗光子”）的可能性。本章还探讨了引入额外维度的模型如何改变粒子的耦合强度和稳定性。 第六章：中微子物理学的突破 (Frontiers in Neutrino Physics) 本章深入探讨了中微子振荡现象，并将其作为检验电弱理论的标准模型延伸的关键窗口。详细分析了马约拉纳中微子（Majorana Neutrinos）和“看不见的中微子”（Sterile Neutrinos）的实验签名，以及“大统一理论”（GUTs）中如何自然地产生L-R对称性破缺和Seesaw机制来解释中微子极小的质量。 --- 第三部分：宇宙学前沿进展 (Cosmological Frontiers) 此部分将理论物理的工具应用于对宇宙大尺度结构和早期演化的理解，重点关注暗能量的本质与暴胀理论的检验。 第七章：暗能量的本质与修正引力 (The Nature of Dark Energy and Modified Gravity) 详细考察了宇宙加速膨胀的驱动力——暗能量。除了标准的Lambda-CDM模型中的宇宙学常数外，本书重点分析了动态暗能量模型，如昆虫能量（Quintessence）和卡米昂（K-essence）。此外，还审视了修正引力理论（Modified Gravity, MOG）如何试图在不引入新物质的情况下解释加速膨胀，例如f(R)引力，以及如何利用大规模星系巡天数据（如DESI和Euclid）来区分这些模型。 第八章：暴胀理论的精确检验 (Precise Testing of Inflationary Theory) 暴胀理论是连接早期量子涨落与今日宇宙结构的桥梁。本章聚焦于如何通过测量宇宙微波背景（CMB）的极化模式来检验暴胀模型。详细分析了B模（由引力波产生）和E模（由标量场的梯度产生）的物理起源，并对不同暴胀势能（如单场、多场暴胀）的预测参数（张量-标量比 $r$ 和原初谱指数 $n_s$）进行了严格的比较。 第九章：宇宙结构形成与非高斯性 (Cosmic Structure Formation and Non-Gaussianity) 讨论了宇宙中星系、星系团等结构如何从原初的量子涨落中生长出来。重点分析了测量原初扰动的非高斯性（$f_{ ext{NL}}$参数）的重要性，因为非高斯性可以作为区分不同暴胀模型或探测早期宇宙中相位转换的敏感探针。书中结合了数值N体模拟的结果，展示了观测到的宇宙结构如何对不同暗物质和暗能量的耦合强度施加限制。 --- 第四部分：黑洞热力学与信息悖论 (Black Hole Thermodynamics and Information Paradox) 本部分将量子力学、广义相对论和热力学原理汇集一堂，探讨黑洞内部和事件视界边界的极端物理过程。 第十章：黑洞的量子效应 (Quantum Effects Near the Horizon) 详尽阐述了霍金辐射的半经典推导过程，解释了黑洞如何具有温度和熵（贝肯斯坦-霍金熵）。本章深入分析了黑洞视界附近的量子场论效应，以及这些效应如何挑战信息守恒的原则。 第十一章：信息悖论的当代解决方案 (Contemporary Resolutions to the Information Paradox) 这是全书的高潮之一。本书系统梳理了解决信息悖论的几种主要途径：软毛（Soft Hair）理论、火墙（Firewall）假说、以及依赖于量子引力效应的“残余物”模型。特别关注了AdS/CFT对偶在信息恢复中的应用，探讨了“虫洞”（ER=EPR）猜想如何暗示时空几何与量子纠缠之间的深刻联系。分析了量子信息论工具（如纠缠熵、复杂性）如何被用来量化信息在黑洞蒸发过程中的演化。 --- 目标读者与价值 本书面向高年级本科生、研究生、博士后研究人员以及致力于前沿理论研究的物理学家。它要求读者具备扎实的广义相对论、量子场论和高等数学基础。本书不仅是研究这些领域的权威参考手册，更因其对跨领域概念的整合与批判性分析，成为推动未来实验设计和理论突破的重要思想源泉。其详尽的数学推导和对最新实验结果的紧密结合，确保了其在未来数年内仍将是该领域不可或缺的基准读物。

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我不得不承认，初次接触这本书时，我更倾向于将其视为一本工具书而非学习读物，然而，随着阅读的深入，我发现它的价值远超一本简单的参考手册。它的结构安排极具匠心，不是简单地将主题并列，而是构建了一个相互关联的网络。比如，当你阅读完关于操作系统内存管理的那一章后，你会发现它自然而然地引申到了编译原理中关于地址重定位的内容，这种有机联系的编排，使得知识点不再是孤立的碎片，而是形成了一个有机的知识体系。这种编排方式，对于那些习惯于线性学习的读者来说，或许需要一个适应过程，但一旦适应，其带来的认知提升是显著的。我曾尝试用它来辅助我进行一个跨学科的项目，涉及到数据库理论和网络协议的交叉部分，以往我需要查阅两三本厚重的专业书籍才能搭建起概念桥梁，而在这本“浓缩版”中，两者之间的联系被清晰地勾勒出来，大大加速了我的理解进程。这种深度的整合能力，是许多同类著作所欠缺的，它体现出编撰者对整个计算机科学学科内在逻辑的深刻洞察，绝非简单的资料汇编所能比拟。

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从一个更宏观的视角来看待这本百科全书，它更像是一份精心绘制的“数字世界的地图集”。地图的价值在于指引方向，而不是记录每一条小巷的细节，这本书完美地体现了这一点。它没有试图在每一个主题下都铺陈开来，而是清晰地标示出了各个知识领域的地理边界、主要山脉（核心理论）和交通枢纽（关键技术）。例如，它对人工智能历史脉络的梳理，简练却全面，从符号主义到连接主义的演进路径一目了然，让你清楚地知道，你现在所站立的“深度学习”高地上，其地基是由哪些历史思潮奠定的。这种地图式的视角，对于那些希望跨领域学习，或正在构建自己知识版图的工程师或学生而言，具有不可替代的战略价值。它提供了一种俯瞰全局的能力，帮助读者在深入钻研具体细节之前，先建立起一个稳固的、全局性的参照系，避免在细节的迷雾中丢失了对学科整体结构的认知。

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这本书的语言风格，我只能用“克制而有力”来形容。它没有那种浮夸的宣传腔调，也避免了学术论文中常见的晦涩难懂。通篇阅读下来，给我最大的感受是“效率”。每一句话的背后都似乎经过了千锤百炼，去掉了所有不必要的形容词和冗余的从句，直奔主题。这对于那些时间宝贵的专业人士来说，无疑是极大的福音。我记得有一次，我在处理一个关于图论算法优化的棘手问题时，需要快速回忆Dijkstra算法的某个边界条件处理细节，以往我可能会去翻阅教科书的特定章节，但这次我直接查阅了本书中对该算法的简要描述，那寥寥数语的总结，精准地击中了我的需求点，让我立刻找到了突破口。这种“需要时，它就在那里”的可靠性，建立在作者对知识点的精准把握之上。它不是在教你如何做某件事，而是在精确地告诉你“这件事是什么，它为什么如此”。这种面向事实和定义的叙述方式，虽然少了一些“人情味”，但在追求客观性和精确性的计算机科学领域，恰恰是它最宝贵的地方。

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我对这本书的“浓缩”处理方式感到由衷的赞赏，因为它成功地解决了信息爆炸时代的一个核心痛点：如何高效地管理和检索信息。不同于其他百科类书籍，它似乎遵循了一种“最小可学习集”的原则。它为你筛选出了每一个领域中最核心、最基础、且具有长久生命力的知识单元，而那些随着时间快速过时或仅存在于小众分支中的信息，则被巧妙地略去了。这种取舍的智慧，是衡量一本优秀工具书的关键标准。我将它放在手边时，感受到的不是知识的压迫感，而是一种清晰的掌控感——我知道，只要是计算机科学的基础范畴，这本书都会给我一个简洁、可靠的基准答案。我曾将其与一本涵盖范围更广的综合性计算机辞典进行对比，后者虽然条目更多，但在解释同一个概念时，往往需要更多的背景铺垫，而这本书则像是一位经验丰富的导师，直接递给你最关键的钥匙。这种专注和精炼，使得它在需要快速决策或验证时，表现出了无与伦比的实用性。

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这本号称“浓缩版”的计算机科学百科全书，着实让人在翻阅时感受到一种知识的紧凑与力量。我原本是带着一丝怀疑翻开它的，毕竟“浓缩”二字往往意味着牺牲深度，但事实证明，我的担忧是多余的。它并没有采用那种堆砌术语和公式的传统百科全书式的写法，而是用一种非常精炼、直击核心的方式来阐述各个领域的基础概念。举例来说，在涉及到算法复杂性理论的部分，作者没有陷入冗长的数学证明，而是通过形象的比喻和清晰的逻辑链条，让初学者也能快速把握P/NP问题的精髓。这种叙事策略非常高明，它在有限的空间内，最大化地保证了信息的密度和可理解性。我尤其欣赏它对新兴技术领域的覆盖，比如量子计算的基础原理介绍，它做到了既不失严谨性，又能让非专业人士迅速建立起一个正确的概念框架。对于那些需要快速回顾某个知识点，或者希望在短时间内对计算机科学全貌有一个宏观把握的人来说，这本书无疑是一剂良药。它的排版设计也十分考究，索引系统的效率极高，需要查找特定术语时，几乎能立刻定位，这种细节上的用心，极大地提升了阅读体验，避免了在浩瀚的知识海洋中迷失方向。

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