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出版者:Benjamin-Cummings Pub Co

作者:Wayne Becker

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-12

价格:USD 22.60

装帧:Paperback

isbn号码:9780805348699

丛书系列:

图书标签:

• Microscopy
• Optical Microscopy
• Electron Microscopy
• Microscopic Techniques
• Cell Biology
• Histology
• Life Sciences
• Scientific Instruments
• Research
• Laboratory Manual

《宇宙的低语：从量子泡沫到宏伟星系》 一、序章：存在的边界 本书旨在带领读者进行一场横跨时间和尺度的哲学与科学探险，聚焦于我们宇宙的两个极端——微观的量子领域与宏伟的宇宙结构。我们并非要探究日常可见的物质世界，而是潜入那些决定万物存在基石的深层机制，以及将数十亿星系编织成一张巨网的引力法则。 我们的旅程始于对“实在”（Reality）本质的叩问。在极小的尺度上，我们所依赖的经典物理学定律如同泡沫般破裂。这里，粒子不再是确定的点，而是概率的云团；观察者的行为本身便能塑造所观察到的结果。我们将深入解析量子场论（Quantum Field Theory, QFT）的精妙结构，探讨标准模型如何成功地描述了除引力外的所有基本作用力。重点将放在虚粒子、零点能的概念，以及量子纠缠——这种“鬼魅般的超距作用”——如何挑战我们对局域性和因果性的传统理解。我们不会涉及任何关于光学原理、样本制备或显微镜操作的细节。 二、量子引力的幽灵 当我们试图将描述宏大引力的爱因斯坦广义相对论与描述微观世界的量子力学统一起来时，我们遇到了理论物理学的圣杯——量子引力。本书将详细梳理当前最有希望的两个候选理论：弦理论（String Theory）与圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）。 在弦理论部分，我们将探讨一维的“弦”如何取代点状粒子，以及这如何需要额外的、紧致化的空间维度（如卡拉比-丘流形）。我们不会讨论如何使用光学显微镜观察生物切片，而是着重于理论上的维度穿越。随后，我们将转向圈量子引力，一个试图将时空本身“量子化”的理论。在这里，时空不再是光滑的背景，而是由离散的“圈”和“节点”构成的网络，这预示着空间在普朗克尺度上具有最小的体积单元。 三、时间的本质与宇宙的开端 时间，这个我们最熟悉又最陌生的维度，在量子引力的框架下会发生什么变化？我们将探讨“时间箭头”——为什么宇宙总是从有序走向无序（熵增），以及这是否是宇宙历史中特有的现象。 随后，我们将回溯到宇宙的奇点——大爆炸。然而，我们的焦点将完全放在暴胀理论（Inflation Theory）对初期宇宙的修正上。暴胀解释了宇宙的均匀性和扁平性，但其驱动机制（如Inflaton场）的性质仍然是未知的。我们不会涉及任何关于使用特定照明技术（如暗场或相差）来观察特定细胞结构的讨论。相反，我们将探讨暴胀结束后，宇宙如何冷却并形成了我们今天观测到的微小密度涨落，这些涨落最终成为了星系和星系团的种子。 四、暗物质与暗能量：宇宙的隐形骨架 观测天文学为我们描绘了一幅令人不安的宇宙图景：我们所能直接观测到的普通物质（重子）仅占总质能的约5%。剩下的绝大部分由我们一无所知的实体构成。 暗物质： 我们将深入研究支持暗物质存在的间接证据，例如星系旋转曲线、引力透镜效应以及宇宙微波背景（CMB）的各项异性。本书将系统性地评估几种主要的暗物质候选者，包括弱相互作用重粒子（WIMPs）、轴子（Axions），以及更具推测性的初等黑洞。我们不会提及任何关于通过电子显微镜来观察晶体结构或纳米粒子的实验方法。 暗能量： 更加令人费解的是暗能量，它驱动着宇宙加速膨胀。我们将分析来自Ia型超新星观测的数据，并对比解释暗能量的两种主要模型：宇宙学常数（与真空能相关）和更具动态性的修正引力理论（如Quintessence）。我们关注的是这些能量密度如何影响时空的曲率和未来演化，而非任何涉及光学测量或成像仪器的技术。 五、宇宙的宏大结构与信息 在最大的尺度上，物质并非均匀分布，而是形成了巨大的“宇宙网”（Cosmic Web）——由长城、空洞和纤维状结构组成。我们将探讨大尺度结构形成的数值模拟，以及这些模拟如何通过冷暗物质（Cold Dark Matter, $Lambda$CDM模型）的性质得到验证。 最后，我们将探讨信息在宇宙中的角色。从全息原理（Holographic Principle）——它暗示三维空间的信息可以完全编码在二维边界上——到黑洞信息悖论，我们探讨物理学如何处理信息在极端引力环境下的丢失与恢复问题。本书的最终目标是提供一个连贯的图景，将普朗克尺度上的量子行为，与支配数十亿光年尺度上星系演化的引力规律联系起来。这是一部关于极限物理学、基础结构和未知疆域的沉思录。

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