看不见的世界：碰撞的宇宙，膜，弦与其他 [Out of This World: Colliding Universes, Branes, Strings, and Other Wind Ideas of Modem Physics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 斯蒂芬·韦伯 著，胡俊伟 译

图书标签:

• 物理学
• 宇宙学
• 弦理论
• 膜理论
• 多重宇宙
• 现代物理
• 量子力学
• 时空
• 高维空间
• 科普读物

出版社： 湖南科学技术出版社

ISBN：9787535751119

版次：1

商品编码：10893750

包装：平装

丛书名： 第一推动丛书·宇宙系列

外文名称：Out of This World: Colliding Universes, Branes, Strings, and Other Wind Ideas of Modem Physics

开本：

内容简介

看看大爆炸之外……
尽管人们已经差不多接受了宇宙起源于大爆炸这一思想，但是我们却没有一个合理的理论可以描述导致这一创造性大冲撞的力。现代科学一些最深刻的问题来自于科学家解释宇宙起源时所遇到的困难。大爆炸之前又有些什么?过去的几年里，宇宙学家们已经开始致力于发展新的、有时甚至难以想象的想法，并且他们已经发现了一些线索。
在《看不见的世界：碰撞的宇宙，膜，弦与其他》中，斯蒂芬·韦伯详细地研究了最新理论的奥妙之处。在介绍了广义相对论与量子力学--20世纪物理学的两大基础--之后，韦伯解释了这两种理论根本上的矛盾之处。在接下来几章令人惊奇的内容之后，韦伯将我们引向了物理学家们为解决这一矛盾而提出的种种古怪诡异的见解--从难以置信的小粒子到大得足以盖住宇宙的膜，最后作者把我们带到了理解力的全新领域。
这些还处于研究中、奇怪又美妙的想法到了韦伯的手里，便变得既通俗易懂又迷人有趣。韦伯带给读者的并不仅仅是有关物理学家现在如何看待宇宙的内容，还有在新的宇宙图像慢慢浮现时科学家们所感受到的敬畏与激动之情。

作者简介

斯蒂芬·韦伯为英国开放大学（Open University，通过电视、函授或因特网教学）的学与教计划工作（Learning&Teaching; Solutions，LTS）。他的上一部著作是《外星人在哪?》。

目录

前言
导言
理想物理
洞穴寓言
寻找对称性
第一章 对称性
日常生活中的对称性
雪花
物理学中的对称性
群论:对称性的数学
第二章 物理学的两大支柱
全球卫星定位系统
大尺度物理:广义相对论
小尺度物理:量子的神秘世界
广义相对论遭遇量子力学:小尺度上的大麻烦
第三章 构建宇宙的基块
基本粒子的产生
为基本粒子分类
初探基本粒子
第四章 标准模型
我们最好的理论
局域规范对称性
电磁相互作用
强相互作用
弱相互作用
电弱统一与希格斯粒子
标准模型的成功
标准模型并非终极理论
第五章 大统一理论与超对称
大统一理论
超对称
局域超对称
第六章 更高的维度
卡鲁扎一克莱因理论
然而更多的维度
第七章 超弦
超弦的早期历史
第一次超弦革命
硕果累累的革命
第八章 M的故事
电磁对偶性
弦论中的对偶性
M理论
结论
第九章 关于膜与黑洞
第十章 我们的世界是一幅全息图
第十一章 当世界碰撞时
小辞典
索引
参考书目
图片使用授权声明
译后记

精彩书摘

第一章 对称性
美是我们面对大自然时的武器;正是由于对美的追求，我们将极限、对称、比例添加到我们制造的物中。美羁绊冻结了自然的融流。
卡米尔·帕格里亚（CamillePaglia），
《性面具》（SexualPersonae）
由多边形平面围起来的立体称为多面体。尽管这个定义有点抽象，但多面体本身还是比较简单的研究对象。在我们的人造世界中多面体无处不在。比如生活中常见的一个多面体——早餐麦片盒：盒子的每一个面都是一个矩形（有四条边的多边形），每个矩形的边与其他矩形的边接到一起构成一个密闭的盒子。不难理解，我们可以构建无数种不同的多面体。即使正多面体也是彼此不同的。
由正多边形——所有的边以及所有的角都相等的多面体，比如等边三角形与正方形——组成的多面体称为正多面体。正多面体之所以很特别在于它具有高度的对称性：无论你转到正多面体的哪一个面，它们看起来都一样。装麦片的那个盒子就不是这样，换个面看起来就不同了。（麦片盒的正面有KrispyChoccoKorn的标识;相对小些的侧面列着营养成分;上面最小的一面用于打开盒子。）这样的盒子显然不具有正多面体那样的对称性。
值得注意的是，只有五种正多面体：正四面体，立方体，正八面体，正十二面体，正二十面体（图2）。再没有其他的正多面体了。（交于正多面体一个定点的正多边形内角和必须要小于360°，只有这五种正多面体满足这种限制。）人们早就知道这一点;柏拉图在他的名著《蒂迈欧篇》（Timaeus）中描述了这五种正多面体。为了向柏拉图表示敬意，这些对称的研究对象现在一般称为柏拉图立体。
……

前言/序言

《天穹之秘：黑洞的低语，引力的涟漪，宇宙的织锦》 在这个浩瀚无垠的宇宙中，隐藏着无数令人着迷的奥秘。从遥不可及的星系边缘，到我们脚下微观世界的奇妙景象，物理学家的目光从未停止探索的脚步。本书将带领您踏上一段非凡的智识旅程，深入那些挑战我们日常直觉、却又深刻影响着宇宙运行的物理学前沿。我们将一同揭开黑洞那吞噬一切的神秘面纱，感受引力如何在时间和空间中编织出宇宙的宏伟画卷，并试图理解构成万物最基本单元的深层含义。 一、 黑洞：宇宙中最极端的实验室 黑洞，作为宇宙中最具戏剧性的天体之一，一直是理论物理学和天体物理学研究的焦点。它们的存在，源于爱因斯坦的广义相对论，即当质量密度达到一定程度时，时空会发生极度的弯曲，形成一个连光都无法逃脱的区域。本书将从黑洞的诞生讲起，探讨恒星级黑洞的形成过程，以及那些隐藏在星系中心的超大质量黑洞，它们如何塑造着周围的星系演化。 我们将详细解析黑洞的几个关键特征：事件视界（Event Horizon），这是黑洞的边界，一旦跨越，便再无回头之路；奇点（Singularity），理论上黑洞内部无限致密、时空曲率无限的点，虽然其物理性质尚未完全理解，但它是黑洞模型的核心。本书还将探讨一些令人着迷的黑洞相关现象，例如吸积盘（Accretion Disk），物质在落入黑洞前形成的炽热旋转盘，其释放出的强大辐射是天文学家探测黑洞的重要线索；喷流（Jets），某些黑洞会从两极喷射出高速粒子流，它们能够影响星系际介质，甚至改变星系的生长。 此外，我们还将触及黑洞研究中最具争议也最令人兴奋的领域之一：信息悖论（Information Paradox）。根据量子力学，信息不会丢失，但落入黑洞的物质及其携带的信息似乎被永远锁在黑洞内部，并且随着霍金辐射（Hawking Radiation）的蒸发而消失。这个问题至今仍是理论物理学的一大难题，本书将梳理目前主流的几种可能解决方案，例如全息原理（Holographic Principle）的启发，以及黑洞内部可能存在的“白洞”或“虫洞”等猜想，让读者了解科学家们为了调和广义相对论和量子力学所做的艰苦努力。 二、 引力的涟漪：时空的舞蹈与宇宙的皱纹 引力，这股塑造了宇宙宏观结构的无形之手，其最深刻的描述来自爱因斯坦的广义相对论。广义相对论告诉我们，引力并非一种力，而是质量和能量弯曲时空的结果。物体沿着弯曲的时空“测地线”运动，我们感受到的“引力”便是这种运动的体现。 本书将深入探讨广义相对论的核心思想，解释引力如何影响时间和空间。我们将解析引力时间膨胀（Gravitational Time Dilation）的现象，即引力越强的地方，时间流逝得越慢，这已经在GPS卫星的运行中得到了精确的验证。同时，我们也会讨论引力透镜效应（Gravitational Lensing），遥远星系的光线经过大质量天体（如星系团）时会被弯曲，从而形成扭曲、放大甚至出现多个像，这为我们观察宇宙深处提供了独特的窗口。 当然，引力研究中最令人振奋的突破之一是引力波（Gravitational Waves）的探测。引力波是时空本身的涟漪，由大质量天体的剧烈运动（如黑洞合并、中子星碰撞）产生，并以光速传播。本书将回顾引力波的理论预测，以及LIGO和Virgo等探测器如何首次直接探测到它们，这为我们提供了一种全新的观测宇宙的方式，使我们能够“倾听”宇宙最剧烈的事件，揭示那些隐藏在电磁波谱之外的秘密。我们将探讨引力波天文学的未来，它将如何与传统天文学结合，开启“多信使天文学”的新时代，帮助我们更全面地理解宇宙的演化和基本物理定律。 三、 宇宙的织锦：万物的构成与基本粒子 在宏观的引力世界之下，是一个由基本粒子构成的微观量子世界。量子力学是现代物理学的基石，它描述了原子、电子、光子等微观粒子及其相互作用的行为。本书将带领读者穿越令人费解的量子世界，从原子结构的基本概念讲起，逐步深入到构成物质和力的更深层次。 我们将介绍标准模型（Standard Model），这是描述除引力之外的四种基本力（电磁力、强核力、弱核力）以及构成物质的基本粒子的理论框架。标准模型包含了费米子（构成物质的粒子，如夸克和轻子）和玻色子（传递相互作用力的粒子，如光子、胶子、W和Z玻色子，以及希格斯玻色子）。本书将详细解释这些粒子的属性，例如它们的电荷、自旋、质量，以及它们如何通过交换玻色子进行相互作用。 特别地，我们将重点介绍希格斯粒子（Higgs Boson）的发现及其意义。希格斯粒子和希格斯场被认为是赋予其他基本粒子质量的根源。它的发现填补了标准模型的最后一块拼图，但同时也引发了新的问题，例如希格斯粒子的质量为何如此之小，以及它是否与其他未知粒子存在某种联系。 本书还将简要介绍量子场论（Quantum Field Theory）的基本思想，它将量子力学和狭义相对论结合起来，是理解基本粒子及其相互作用的强大工具。尽管量子场论在描述微观粒子方面取得了巨大成功，但它仍然面临着与引力统一的挑战。 四、 展望未来：物理学的未解之谜与前沿探索 尽管人类在理解宇宙方面取得了辉煌的成就，但我们仍然面临着许多深刻的未解之谜。本书的最后部分将聚焦于当前物理学研究中最前沿的一些方向，它们可能指引我们未来的探索之路。 例如，暗物质（Dark Matter）和暗能量（Dark Energy）是当前宇宙学中最大的谜团。观测表明，我们可见的普通物质只占宇宙总质能的很小一部分，绝大部分是由我们无法直接探测到的暗物质和暗能量组成的。本书将梳理支持暗物质和暗能量存在的观测证据，并介绍一些主流的理论模型，例如弱相互作用大质量粒子（WIMPs）作为暗物质候选者，以及宇宙加速膨胀与暗能量的本质之间的联系。 此外，量子引力（Quantum Gravity）的研究旨在统一描述引力的广义相对论和描述微观世界的量子力学。本书将简要介绍几种主要的量子引力理论，例如弦理论（String Theory），它提出基本粒子并非点状，而是微小的弦的振动模式；以及圈量子引力（Loop Quantum Gravity），它试图将时空本身量子化。虽然这些理论仍处于早期发展阶段，但它们代表了人类试图构建一个更完整、更统一的物理学图景的努力。 《天穹之秘：黑洞的低语，引力的涟漪，宇宙的织锦》并非仅仅是知识的堆砌，而是一次邀请，邀请您以开放的心态，一同踏入物理学的奇妙世界。我们将尝试以清晰易懂的语言，剥开复杂的概念，让您领略科学探索的魅力，感受人类智慧在理解宇宙奥秘过程中的闪光。这是一次关于宇宙、关于现实本质的深刻思考，一次对我们所处世界的全新认识的启迪。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的动机，很大程度上源于对现有科学解释的某种“不满足感”。我们都被教导了标准模型的成功，但同时也知道它在解释暗物质、暗能量，以及宇宙大爆炸奇点等问题上的局限性。我希望这本书能扮演一个“思想的叛逆者”角色，大胆地探讨那些尚未被主流接受、但充满潜力的替代性理论。我期待看到对这些“怪异想法”的全面梳理，探讨它们各自的优势与致命的逻辑漏洞。这种对理论边界的探索精神，才是一个真正优秀的前沿科普读物所应具备的特质。如果作者能够以一种开放的心态去呈现这些理论的“辩论”过程，而不是急于给出唯一正确的答案，那么这本书就成功地激发了我批判性思维的火花，让我不仅仅是一个被动的信息接收者，而是一个积极的思考参与者。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直充满了未来感和神秘色彩，那种深邃的宇宙背景与流动的光影交织在一起，让人忍不住想一探究竟。我一直对那些挑战我们传统认知的物理学理论抱有浓厚的兴趣，尤其是那些关于宇宙起源、多重维度以及微观粒子世界的猜想。这本书的标题本身就极具诱惑力，“看不见的世界”一下子就抓住了我的好奇心，让我联想到那些隐藏在宏大叙事背后的精妙结构。我期待作者能以一种既严谨又生动的方式，将这些前沿的物理概念呈现出来，而不是用晦涩难懂的公式堆砌。我希望它不仅仅是知识的罗列，更是一次思想上的探险，引导我跳出日常经验的框架，去想象那些超越感官极限的可能性。这本书的厚度适中，拿在手里很有分量感，这让我对其中内容的深度和广度充满了信心，仿佛我已经触摸到了那些理论的边缘，准备好迎接一场思维的颠覆。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，我非常看重作者的叙事节奏和对复杂概念的拆解能力。面对像弦理论、膜宇宙这类听起来就令人头大的主题，如果作者能像一位优秀的导游一样，循序渐进地带领读者进入迷宫，而不是直接把我们扔进深渊，那才是真正的高水平科普。我特别关注作者是如何平衡科学的准确性和大众的可读性之间的矛盾。如果书中充满了生动的比喻和恰到好处的历史背景介绍，那就太棒了。我希望读完后，我不仅知道“是什么”，更能理解“为什么是这样思考”的逻辑链条。另外，如果能穿插一些科学家们在探索这些理论过程中的挣扎、灵感迸发的瞬间，那会让整个阅读过程充满人情味，而不是冷冰冰的公式推导。这本书的排版看起来很舒服，字体大小和行间距都处理得当，这对于长时间阅读深度内容至关重要，毕竟，谁也不想因为排版问题而感到阅读疲劳。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧质量给了我一个很好的第一印象，坚实的精装外壳似乎象征着它所承载知识的稳固性。我非常重视科普读物在细节处理上的用心程度。例如，书中是否配有高质量的插图或示意图来辅助理解那些抽象的几何结构或物理过程？对于一个视觉学习者来说，一张精准的图胜过千言万语的文字描述。如果作者在阐释引力如何在大尺度上塑造宇宙，以及在极小尺度上如何被量子力学所困扰时，能提供清晰的图解，那这本书的价值将大大提升。此外，我好奇它是否有提供一个深入的索引或术语表，因为这类书籍中总会充斥着大量新名词，一个完善的参考工具能极大地帮助回顾和消化知识点，让这本书成为一本可以反复查阅的工具书，而非一次性的读物。

评分☆☆☆☆☆

从一个资深科幻迷的角度来看，这本书对我最大的吸引力在于它提供了比任何科幻小说都更宏大、更真实的“世界观”构建素材。我一直觉得，最顶尖的科学理论往往比最疯狂的想象更令人震撼。如果这本书能够清晰地描绘出那些“碰撞的宇宙”可能带来的奇景，或者多维空间在我们三维世界中的投影，那无疑会极大地丰富我的想象力库。我希望能从中找到启发，去构建更具说服力的虚构世界。我更看重的是那种思想的“冲击力”，那种让人在读完一个章节后，需要停下来，望着窗外，重新审视自己所处现实的震撼感。如果作者能够巧妙地将这些理论与我们日常能感知到的现象建立联系，哪怕只是一点点微弱的关联，都能让这些高深的理论变得不再遥不可及，而是触手可及的“可能”。

评分☆☆☆☆☆

需要一点基础才能看懂的

评分☆☆☆☆☆

物理学家们请去看三体3好不好！据量子场论和局域规范对称性的精妙原理，我们建立了标准模型的理论框架，并成功地解释了迄今为止的全部粒子物理实验，但标准模型是不完备的；它包含两段看似需要统一起来的理论；而且，标准模型完全没有考虑引力。第一个问题由大统一理论解决，大统一理论扩充了标准模型的规范群。但大统一理论本身也有一些问题，不过好在我们可以引入另一种对称性削弱这些问题，这一对称性就是超对称。将超对称趣味居于对称性的时候，引力自动显话说神一般存在的爱因斯坦后来一直在寻找一个理论，以统一引力和其他力，“因为爱因斯坦并不了解在原子核尺度上还有哪些力存在”，所以他所做的是去统一电磁力和引力。后来基本粒子物理的发展完全不是他能看得到的，“事后来看，爱因斯坦当时的努力都白费了。”不过…… 值得注意的是，爱因斯坦刚刚发表他的广义相对论不久，一种确实可以将引力和电磁场组合在一起的想法就出现了。那是一个疯狂的想法，当时如此，今天仍是如此《看不见的世界:碰撞的宇宙膜弦及其他》中，斯蒂芬·韦伯详细地研究了最新理论的奥妙之处。在介绍了广义相对论与量子力学——20世纪物理学的两大基础——之后，韦伯解释了这两种理论根本上的矛盾之处。在接下来几章令人惊奇的内容之后，韦伯将我们引向了物理学家们为解决这一矛盾而提出的种种古怪诡异的见解——从难以置信的小粒子到大得足以盖住宇宙的膜，最后作者把我们带到了理解力的全新领域。

评分☆☆☆☆☆

收藏者的智慧包括对收藏爱好者采集标本时所需工具的实践指导、标本的分类及检测和寻找最佳岩石和矿物产地。鉴别指南将提供150余种岩石和矿物的起源、化学成分以及颜色、条痕、光泽、硬度和比重等一些鉴别特征。可以相信广大岩石和矿物爱好者会喜爱和欣赏这本书，并从中得到有益处的帮助。《岩石与矿物》会的把大千世界中一些鲜为人知的秘密呈现在您的面前。该书是由几位知名专家编著的，他们是《岩石与宝石》杂志编罗伯特.琼斯.美国地质调查局退休者、采矿、冶金和探测学资深会员唐纳德.布朗特、麦克吉尔大学雷德帕斯矿物地质博物馆馆长乔.凯勒，洛杉矶和国家自然博物馆馆长兼矿物部主任安东尼.坎普夫。 你这一句‘早上好’派的用场还真是多啊！”甘道夫调侃道，“这次你的意思是想叫我赶快滚蛋，如果我不挪窝，这早上就不会好，对吧？”“没这个意思，没这个意思，我亲爱的先生！让我想想，我好像不认识你，对吧？”“不，你有这个意思，你有这个意思——而且我知道你的名字，比尔博?巴金斯先生。你其实知道我的名字，只是你没办法把我和它对上！我是甘道夫，甘道夫就是我！真没想到有朝一日，贝拉多娜的儿子竟然会用这种口气对我说话，好像我是个上门卖纽扣的！”“甘道夫，甘道夫！我的老天爷啊！你该不会就是那个给了老图克一对魔法钻石耳环的游方巫师吧？那对钻石耳环会自己贴到耳朵上夹紧，主人不下命令决不会松开。你该不会就是那个在聚会上说出精彩万分的故事，有恶龙、半兽人、巨人，有公主遇救，寡妇的儿子获得意外的好运。你该不会就是那个会制造棒得不得了的烟火的人吧？那么美丽的烟火我至今还记得！老图克过去总是在夏至夜放烟火！太美妙了！那些烟火蹿上天空，绽放成美丽的百合、金鱼草和金链花，一晚上都悬挂在夜空中！”你们大概已经注意到了吧，其实巴金斯先生并不像他自己认为的那样无趣，而且他还很喜欢花朵。“我的乖乖！”他继续起劲地说道，“你难道就是那个让许多普普通通的少男少女突然失去了踪迹，投身疯狂冒险的甘道夫吗？他们什么事情都会干得出来，从爬上大树，到探访精灵，或是驾船航行，一直航行到别的海岸！天哪！以前的生活可真是有——我是说你以前曾把这里搅得一团糟。请原谅，可我真没想到您还在干这种事情。”我不干这个还干什么？”巫师说，“不过，我还是很高兴你能记得一点我的事迹。至少，你似乎对我的烟火印象不错，这就说明你还不是无可救药。说真的，看在你外祖父的份上，还有可怜的贝拉多娜份上，我会让你得偿所愿的。”“请原谅，我可没有向你表达过任何愿望！不，你有！而且还说了两次。你要我原谅，我会原谅你的。我甚至还会送你去参加这次冒险。对我来说会很有趣，对你来说会很有利──甚至，只要你能够完成这次冒险，还很可能会有不错的收入。”

评分☆☆☆☆☆

多看点物理科普，对生人都有新的认识

评分☆☆☆☆☆

之前的第一推动都买齐了，看着很有收获！

评分☆☆☆☆☆

很好的书,看后长知识.

评分☆☆☆☆☆

这套书很不错，很喜欢

评分☆☆☆☆☆

可以慢慢看的科普书，也只能慢慢看。

评分☆☆☆☆☆

第一推动宇宙系列，值得收藏