愛因斯坦與萬物之理：統一路上人和事 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張天蓉 著

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302420668

版次：1

商品編碼：11876961

品牌：清華大學

包裝：平裝

開本：32開

齣版時間：2016-03-01

用紙：膠版紙

頁數：268

編輯推薦

　　為什麼愛因斯坦*後三十年似乎一無所獲？
　　他晚年所追求的“統一理論”到底是什麼？
　　科學牛人們在物理學統一大業上都做瞭哪些努力？
　　人類未來會創造一個放之四海而皆準的“萬物之理”嗎？
　　二十世紀初物理界的兩場革命，帶給瞭我們相對論和量子理論。如今，物理學需要新一輪的革命，將兩者結閤統一在一起。這種微觀和宇觀的統一，是否能為物理學以及其他科學的統一之路，開闢齣一條新的路徑？相信科學傢們將繼續努力，讓我們期待欣賞大自然更高一層次的“簡約之美”！

內容簡介

　　愛因斯坦逝世後，物理學傢們在這條統一路上，又走過瞭一個甲子的曆程。六十年的風風雨雨，點點滴滴，理論物理學傢們作瞭些什麼？統一之路如今走到瞭哪裏？前途如何？本書作者從介紹牛頓力學、量子力學開始，到數學中的群論、對稱守恒原理，再介紹標準模型、規範理論、量子場論、費曼路徑積分、費曼圖等等，讓讀者對理論物理中的“統一”大框架，特彆是主流物理界公認的“標準模型”，有一個基本認識。*後，也探討一下統一理論與大爆炸宇宙學、暗物質、暗能量的關係，以及標準模型的睏難和局限，簡要地介紹包括弦論、M理論、弦網等概念，讓讀者不僅領略到理論的美妙，科學傢的追求，也體會到科學研究的艱辛，激勵年輕人對探索自然規律的願望和好奇心，踏進科學的大門。

作者簡介

　　張天蓉，女，科普作傢，美國得剋薩斯州奧斯汀大學理論物理博士，現住美國芝加哥。研究課題包括廣義相對論、黑洞輻射、費曼路徑積分、毫微微秒激光、集成電路EDA軟件等。發錶專業論文三十餘篇。2012年開始，齣版一係列科普著作，其文風深入淺齣，趣味盎然，亦保持科學的嚴謹性，深得讀者喜愛。是第六版《十萬個為什麼》物理捲參編者之一。已齣版科普讀物：《蝴蝶效應之謎：走近分形與混沌》《世紀幽靈：走近量子糾纏》《電子，電子！誰來拯救摩爾定律？》《上帝如何設計世界：愛因斯坦的睏惑》《數學物理趣談：從無窮小開始》。

目錄

引言：物理理論的簡約之美
第一篇：從牛頓到愛因斯坦
1.統一路上話牛頓
2.法拉第和麥剋斯韋的忘年交
3.時間空間成一統
4.慣性、引力、與幾何
5.突破維數的疆界
6.外爾-蘇黎世一隻孤獨的狼
第二篇：奇妙的量子世界
1.普朗剋放齣量子精靈
2.薛定諤的緊箍咒
3.“不確定”的海森堡
4.哥本哈根的靈魂
5.狄拉剋玩數學
6.泡利-上帝的鞭子
7.自鏇的奧秘
8.造物者的靈符
9.費曼的遊戲
10.粒子和場
第三篇：對稱和群論
1.少年天纔創群論
2.奇妙的鏇轉
3.何謂“李代數”
4.數學纔女論守恒
5.對稱破缺之謎
第四篇：粒子動物園
1.追尋世界的本源
2.從煉金術到周期率
3.原子模型
4.粒子傢族大爆炸
5.基本粒子知多少
第五篇：標準模型
1.規範理論之誕生
2.楊-米爾斯理論
3.上帝是個左撇子？
4.俘獲上帝粒子
5.弱電同道
6.誇剋世界五彩繽紛
第六篇：大爆炸、統一論、及其它
1.觀察時間的起點
2.世界為什麼是這個樣？
3.暗物質和暗能量的啓示
4.群星燦爛
5.頑固的引力
6.輪椅上的奇跡
7.威滕的菲爾茨奬
8.期待革命

精彩書摘

　　1. 觀察時間的起點
　　從遠古時代起，人類就開始瞭對天體運行及宇宙起源的探索和思考，無論是西方舊約中的上帝創世紀，還是中國神話中的盤古開天地，都將天地宇宙描述成是處於永恒的運動和變化之中。既然宇宙並非靜止不變，那麼，它是否有一個起點和終點？它是如何演化成我們現在所觀察到的這種形態的？
　　100多年前，大多數宇宙學傢們認為宇宙是均勻而各嚮同性、沒有開始沒有結束。但是，1929年天文學傢哈勃的觀測事實改變瞭人們的觀點，證明我們的宇宙正在膨脹。所有的星係都在遠離我們而去，星係和星團間彼此的距離在不斷增大。
　　科學傢們根據所觀測到的宇宙膨脹數據，認為宇宙起源於大約137億年之前的一次大爆炸，那時候，宇宙中的所有質量都集中在一個幾何尺寸很小的“原生原子”上，我們現在所感受到的時間和空間結構，包括我們人類自身，就是從這個“奇點”爆炸而産生的。大爆炸理論並不完善。但它是迄今為止能夠解釋更多的天文現象而被物理學傢天文學傢普遍接受的宇宙演化理論。
　　本書介紹的物理學統一理論，與宇宙學中的“大爆炸”理論又有什麼關係呢？兩者看起來好像迥然不同，研究對象的尺度更是天壤之彆。統一理論研究的大多數是微觀世界的規律：量子力學、量子場論，基本粒子，相互作用，是往微觀方嚮深入發展下去。而宇宙學研究的是天文數字級彆的星球、星係、宇宙演化，宇觀尺度的事物。大爆炸理論，也隻是一個假說，即使是真實的，也是發生在130億年之前的事情，和我們現在進行的物理統一理論怎麼能聯係到一塊兒呢？
　　齣乎人們意料之外，這兩件事情的確是緊密相連的。
　　可以將我們的“統一之路”用能量級彆畫齣來，可知能量越高越走嚮統一，這也就是人類為什麼要花費非常昂貴的經費來建造速度越來越高的加速器的原因，因為那是一條能夠帶領我們探索自然走嚮統一的“高能”公路。
　　大自然是如此奇妙，巨大浩渺的宇宙，居然是起源於一個小得不能再小的奇點！而現在，理論物理學傢們奔嚮統一孜孜以求的目標，正是指嚮那個奇點，指嚮萬物之本源--時間的起點。
　　我們的現代加速器技術，所具有的能量級彆還很低，比發現希格斯粒子的位置稍高一點。人類也許自以為發現瞭很多大自然的奧秘，現代科技如此發達，統一理論應該指日可待瞭，看瞭這張圖之後，你可能纔恍然大悟，原來我們還差得很遠啊！
　　我們距離大統一理論及量子引力時代，的確還差得很遠。並且中間還隔著一段漫長的未知“沙漠”。那沙漠中會有些什麼呢？不探索是不知道的，即使有人弄齣一個理論，預言瞭沙漠中的秘密，也仍然需要實驗的驗證。因此，人類仍然孜孜不倦地思考、工作，提高加速器的能量，發現更多的粒子，探索那一大片新沙漠。
　　不過，話說迴來，沒有任何人造的粒子加速器能比得過大自然的力量。我們所追求的目標-能量極大的統一高能公路的終點，實際上就是宇宙之初，時間的起點。根據宇宙學的大爆炸理論，宇宙是由一個密度極大溫度極高的太初狀態演變而來的。在大爆炸開始的最初幾分鍾內，已經生成質子、中子、中微子等，閤成瞭某些原子核。差不多走到瞭我們現在高能技術的水平。那麼，多研究一些宇宙爆炸早期發生的事情，統一理論將會受益匪淺。因此，有時也將大爆炸理論成為宇宙學中的“標準模型”。
　　讀者可能會想，大爆炸已經發生瞭137億年之久，人們常說，機不可失，時不再來，過去瞭的就永遠過去瞭。我們又如何去抓迴那遙遠過去的大爆炸的那短短一瞬間呢？我們現在所看到的，是爆炸發生瞭137億年之後的宇宙啊！
　　上麵的說法不全對，我們現在看到的，隻是爆炸發生瞭137億年之後的宇宙嗎？不僅僅是這樣。要知道，光綫傳到我們地球上，是需要時間的。地球距離太陽是8分鍾的光程，光綫從太陽傳到地球需要8分鍾的時間。也就是說，我們看到的太陽是它8分鍾之前的樣子。八分鍾很短，太陽的變化可能不大，我們不會因此而感到大驚小怪。但是，如果考慮一個距離我們很遠的星係，那就不能小看這個差彆瞭。
　　我們太陽係所在的的銀河係，有一個比它大好幾倍的鄰居，叫做仙女座星係，據說是勉強肉眼可見的最遠星係。2005年，天文學傢測定它離地球的距離大約為250萬光年。那就是說，我們觀察到這個星係的形態已經是它250萬年之前的樣子瞭。換個角度來說，如果在這個星係中有某一個高等生物觀察我們地球的話，他絕對看不見我們地球上如此發達的文明社會，他觀察到的應該是250萬年之前的地球，頂多可能看到幾個原始人吧。
　　因此，我們觀測到的天體越遙遠，我們便可能窺探到越古老的過去。通過觀察遙遠的星係，我們有可能研究星係，以至宇宙，最早期的形成過程。
　　此外，大爆炸之後發生的許多現象，也在現在的宇宙中留下一些蛛絲馬跡。微波背景輻射就是最典型的例子。物理學傢認為，微波背景輻射是大爆炸後38萬年左右那段時間遺留下來的輻射熱，是來自宇宙初期的“最古老的光”。對這種“背景光”的研究和測量，給予我們很多宇宙早期的信息。
　　近些年被天文學傢們觀測到並確認存在的暗物質和暗能量，使人們睏惑，但也是大自然提供給我們的重要信息，對這兩類未知物質的探索、研究、直到最後破解，必將使我們在統一的大道上邁進一大步。
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前言/序言

愛因斯坦與萬物之理：統一路上人和事

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