Extreme Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Scientific American (COR)

出品人:

页数:176

译者:

出版时间:

价格:$ 37.57

装帧:

isbn号码:9781404214064

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 极端物理
• 科学
• 科普
• 宇宙
• 量子力学
• 相对论
• 天体物理学
• 高能物理
• 实验物理

好的，这是一份为您的图书《Extreme Physics》量身定制的，不包含该书内容的详细图书简介。 《宇宙边际的呼唤：超越常规的物理学前沿探索》 导言：深入未知，重新定义实在 自伽利略与牛顿奠定经典物理学的基石以来，人类对自然界的理解便进入了一个结构化、可预测的时代。然而，当我们将目光投向宇宙的极端角落——微观世界的奇点、宏观尺度的黑洞、以及时间与空间本身的扭曲之处——经典理论的清晰边界开始模糊，新的、更为深刻的物理学法则浮现出来。 《宇宙边际的呼唤：超越常规的物理学前沿探索》并非一本探讨基础力学或经典电磁学的入门读物。相反，它是一次对人类认知极限的挑战，一次深入那些连爱因斯坦都曾试图调和，却未能完全统一的物理学前沿领域的旅程。本书旨在揭示当前理论的张力所在，并引导读者思考那些尚未被证实、却可能重塑我们对宇宙基本构造理解的假说与实验。 本书聚焦于以下几个核心领域，每一个都代表着当代物理学中最活跃、最具争议性的研究方向。 第一部分：时空织物的深层结构与引力的新视角 章节一：黑洞视界内的信息悖论与量子引力初探 黑洞，作为引力坍缩的终极体现，向我们提出了关于信息守恒的基本哲学拷问。霍金辐射的发现，虽然为黑洞赋予了“蒸发”的可能性，却也引发了著名的“信息悖论”：落入黑洞的信息是永远丢失了，还是以某种我们尚未理解的方式编码在辐射中？ 本部分将详细梳理信息悖论的来龙去脉，从半经典引力理论的预测到弦理论、圈量子引力（LQG）等候选理论对视界动态的解释。我们将探讨防火墙理论（Firewall Hypothesis）及其引发的关于时空连续性的深刻讨论，以及 AdS/CFT 对应（反德西特空间/共形场论对应）如何作为一个强大的数学工具，为理解量子引力提供了一种“全息”视角。我们不会探究《Extreme Physics》中对特定数学模型的求解，而是侧重于概念的辩论和实验可检验性的局限。 章节二：时空的量化与普朗克尺度的迷思 时间和空间是否是连续的？量子力学的成功迫使我们思考，在普朗克尺度（约 $10^{-35}$ 米和 $10^{-43}$ 秒）之下，时空是否会像能量一样呈现出离散的“量子”结构？本章将比较圈量子引力如何通过引入“自旋网络”（Spin Networks）和“自旋泡沫”（Spin Foams）来构建背景独立的量子时空几何，以及弦理论中对额外维度的紧化（Compactification）模型。重点在于理解这些模型如何试图避免经典广义相对论在奇点处的崩溃，并提出新的宇宙学模型——例如“大反弹”（Big Bounce）而非“大爆炸”。 第二部分：基本相互作用的统一尝试与新物理 章节三：标准模型的裂痕与超对称的兴衰 粒子物理学的标准模型（Standard Model）是迄今为止对电磁力、弱核力和强核力最成功的描述。然而，它存在明显的缺陷：无法解释引力的存在、中微子的质量、暗物质和暗能量的性质。本章将深入探讨标准模型预测与实验观测之间的微小差异，特别是希格斯玻色子的性质研究，以及对“电弱对称性自发破缺”机制的更深层解读。 随后，我们将详细审视超对称性（Supersymmetry, SUSY）这一宏伟的理论框架。SUSY 预测了每个已知费米子都有一个对应的玻色子伙伴（超伴子），以及反之亦然。本章将剖析SUSY在大型强子对撞机（LHC）上的搜寻进展，探讨为什么许多低能质量范围的超伴子尚未被发现，以及“自然性问题”（Naturalness Problem）如何动摇了研究者对简单超对称模型的信心。我们着重分析那些需要更高能标才能显现的复杂SUSY模型。 章节四：暗物质的本质——我们看不见的引力场 暗物质占据了宇宙物质总量的约85%，但其构成至今仍是物理学最大的谜团之一。本书将系统回顾对暗物质的间接证据（星系旋转曲线、引力透镜、宇宙微波背景辐射的各向异性），并详细分类当前的候选粒子：从最经典的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）到更轻的轴子（Axions）、惰性中微子（Sterile Neutrinos），以及解释范围更广的“非WIMP”模型。读者将了解到地下深处的直接探测实验（如 Xenon1T、LZ）是如何试图捕捉暗物质粒子与普通物质的微弱碰撞，以及空间望远镜对湮灭信号的搜寻策略。 第三部分：极端能量下的物质状态与夸克-胶子等离子体 章节五：夸克-胶子等离子体：宇宙诞生瞬间的物质形态 在宇宙大爆炸后的极短瞬间（约 $10^{-12}$ 秒），温度和密度高到足以打破强相互作用中夸克被束缚的条件，形成一种被称为夸克-胶子等离子体（QGP）的“自由汤”。本章将探讨重离子对撞实验（如RHIC和LHC的ALICE实验）如何重现这种极端状态。我们将聚焦于QGP的特性，例如其惊人的低粘滞度（接近理想流体）、“夸克禁闭”的恢复过程，以及利用射流淬火（Jet Quenching）技术来探测QGP内部密度和温度梯度的原理。 章节六：超越传统物质：奇特核子与奇异物质 强相互作用的非线性特性允许夸克和胶子形成比普通质子和中子（两个上夸克和一个下夸克）更奇异的组合。本部分将介绍理论预测的“奇异物质”（Strange Matter），特别是“奇异夸克星”（Strange Star）——一种理论上比中子星更致密、由等量的上、下、奇异夸克构成的星体。本书将区分奇异夸克星与理论上的“自由夸克星”模型，并讨论如何通过精确测量脉冲星的质量-半径关系来区分这些极端致密天体的存在。 结论：未完成的对话与未来的路线图 《宇宙边际的呼唤》总结道，现代物理学正处于一个激动人心的十字路口：一方面是广义相对论和量子力学两大支柱，另一方面是无法解释暗物质、暗能量和引力量子化的核心矛盾。本书清晰地描绘了当前实验物理学和理论建模所面临的挑战，为读者提供了一个清晰的框架，以理解科学共同体如何在外推现有知识的过程中，不断推高认知的边界。本书旨在激发读者对下一代物理学突破的期待，即使这些突破可能需要全新的数学工具和实验范式。

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