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韩春好 著

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出版社： 科学出版社发行部

ISBN：9787030544299

商品编码：19960906546

出版时间：2017-10-01

基本信息

商品名称： 时空测量原理	出版社： 科学出版社发行部	出版时间：2017-10-01
作者：韩春好	译者：	开本： 其它
定价： 89.00	页数：205	印次： 1
ISBN号：9787030544292	商品类型：图书	版次： 1

《宇宙弦理论的几何基础与时空结构演化》 内容简介 本书旨在深入探讨宇宙学前沿领域——宇宙弦理论的数学框架及其对宏观时空结构演化的深刻影响。全书分为五大部分，系统梳理了从基本几何概念到高维场论的构建过程，尤其侧重于弦理论在描述早期宇宙暴胀、暗物质/暗能量起源以及量子引力统一性方面的独特优势。 第一部分：基础几何与张量分析的现代诠释 本部分首先回顾了微分几何在描述弯曲时空中的核心作用，但重点不再是传统的黎曼几何，而是转向了更广义的Symplectic几何和接触几何在理论物理中的应用。我们详细分析了现代规范场论中流形结构如何影响粒子行为，并引入了非对易几何（Non-Commutative Geometry）的初步概念，探讨了在普朗克尺度下，时空点结构可能发生的内在模糊性。 特别地，本章详尽阐述了如何使用广义协变形式的张量分析来处理非度规依赖的场耦合问题。传统上依赖于度规的场方程在这里被重构为基于共变微分和结构常数的代数关系，为后续引入的弦的内禀张量特性奠定了数学基础。我们通过一个详尽的案例研究，对比了广义相对论中度规场与弦论中背景场的根本区别：前者是描述时空几何的实体，后者则是承载基本动力学信息的动态自由度。 第二部分：高维空间的拓扑学与紧致化机制 宇宙弦理论的基石之一是它要求存在额外的空间维度。本部分聚焦于如何将这些多余的维度在宏观尺度下“隐藏”起来——即维度紧致化（Compactification）。我们不再仅仅讨论卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds），而是将重点放在了更具物理现实意义的紧致化模型上，例如F-理论中的T-对偶效应和奇异性（Singularities）的处理。 书中详细分析了稳定边界的条件，即“真空选择问题”。我们引入了“景观”（The Landscape）的概念，并使用拓扑熵和模空间（Moduli Space）的几何性质来量化不同真空态之间的能隙。本节的亮点是对“通量紧致化”（Flux Compactification）的深入剖析，特别是如何利用磁通量（Fluxes）来稳定模场，从而有效地设定我们观察到的四维时空中的精细结构常数和宇宙学常数。这部分内容高度依赖于代数拓扑和奇点理论，旨在提供一个从高维几何到低维物理参数的明确映射路径。 第三部分：弦的动力学与共形场论（CFT）的表述 弦的物理行为是通过其世界面（Worldsheet）上的量子场论来描述的。本部分抛弃了第一代玻色子弦理论的局限性，直接进入到超弦理论（Superstring Theory）及其对费米子自由度的处理。核心在于共形场论（Conformal Field Theory, CFT）在描述一维动力学系统时的强大能力。 我们详细推导了超对称场论中的BPS态（Bogomol'nyi-Prasad-Sommerfield states）的分类，并解释了它们如何在世界面CFT的$mathcal{N}=1$或$mathcal{N}=2$超对称背景下保持稳定。书中特别关注了张量网络（Tensor Networks）在处理CFT边界条件时的应用，这为理解弦的开端和闭合提供了新的视角。此外，本章深入探讨了弦振动模式与标准模型粒子谱的对应关系，尤其是对引力子、规范玻色子以及希格斯场的起源进行了细致的数学建模。 第四部分：对偶性、膜（Branes）与M理论的统一框架 20世纪90年代末期，弦论的“第二革命”揭示了不同超弦理论之间的深层联系——对偶性（Duality）。本部分集中于理解T对偶、S对偶和U对偶，它们表明看似不同的理论实际上是同一基础物理学的不同侧面描述。 重点章节是关于D-膜（Dirichlet-branes）的引入。D-膜作为弦的端点所附着的超曲面，是连接弦论与低能有效场论的桥梁。我们详细分析了D-膜上的动力学，包括其如何产生规范场，并如何通过D-膜的堆叠（Stacking）和相互作用来模拟费米子和玻色子之间的耦合。通过对M理论的阐述，本章旨在提供一个统一的视界，说明十一维时空背景下，五种超弦理论如何通过对偶性自然地汇聚成一个单一的理论框架。这部分内容对理解强耦合区域的物理行为至关重要。 第五部分：宇宙学应用与量子引力的界限 最后一部分将理论工具应用于描述宇宙的起源和极限情况。我们探讨了弦理论对“大爆炸奇点”的替代方案，例如“反弹宇宙”（Bouncing Cosmology）模型，该模型通过引入高阶曲率项和膜的张力来避免普朗克尺度下的密度无限大问题。 本章的另一核心是量子引力的基本概念检验。我们利用AdS/CFT对应关系（反德西特空间/共形场论对应）作为一种计算工具，来研究黑洞信息悖论和引力量子化的可能路径。书中详细论证了AdS/CFT如何允许我们在一个引力理论中，通过分析其边界上的量子场论来计算引力系统的熵和动力学信息，从而为解决圈量子引力等其他量子引力候选理论提供了重要的非微扰参考框架。全书的论证逻辑，始终围绕着如何通过弦的内禀结构，实现对时空几何的量子化描述。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个周末才把这本书读完，说实话，我感觉自己的脑容量都快被撑满了，但那种充实感是无与伦比的。这本书的论述逻辑严密得像一台精密的瑞士钟表，每个章节之间的衔接都天衣无缝，读起来有一种酣畅淋漓的快感。最让我印象深刻的是作者处理那些数学推导的方式，他没有直接抛出复杂的公式，而是先从几何学的角度去构建直观的图像，然后再逐步引入代数表达，这对于我这种数学基础不算特别扎实的人来说，简直是救星。我尤其欣赏作者在讨论“测量”这个核心概念时，那种近乎哲学的深入探讨，他把物理学和认识论完美地结合在了一起，让我开始反思我们对“真实”的定义。书中的图表绘制得极其清晰精准，每一个矢量图和时空剖面图都堪称教科书级别的范例，这在很多同类书籍中是很少见的。读完后，我发现自己看科幻电影的视角都变了，那些原本觉得天方夜谭的情节，现在似乎都有了理论上的可能性基础，非常引人深思。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是艺术品，那种深邃的蓝色调和上面那些交织的光影，一下子就抓住了我的眼球。我本来是抱着随便翻翻的心态买的，但没想到一翻开就被里面的文字给吸引住了。它不像那种枯燥的教科书，读起来反而像是在听一位经验丰富的老教授在娓娓道来，每一个概念的引入都非常自然，让人感觉每一步都在稳步前进，而不是突然被抛入一个未知的领域。作者在解释一些非常复杂的物理概念时，总能找到非常巧妙的比喻，比如他用沙漏来解释时间膨胀，这个画面感十足，我一下子就明白了其中的奥妙。而且，书里对一些历史上的关键实验的描述，简直是身临其境，我仿佛能感受到那些科学家在实验室里紧张又兴奋的心情。读完第一部分，我就觉得自己的思维方式好像都发生了一些微妙的改变，看待日常现象的角度也变得更加立体了。这绝对是一本值得收藏和反复阅读的好书，对于任何对宇宙运行的底层逻辑感兴趣的人来说，都是一个绝佳的入门向导，甚至对资深爱好者来说，也能从中挖掘出新的理解层次。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的阅读难度不低，我可能需要每读五页就要回过头去仔细琢磨一遍，但这种挑战性恰恰是它魅力的一部分。它不满足于停留在表面的描述，而是深入到现象背后的基本假设层面进行拷问。我尤其佩服作者在构建理论框架时的那种宏大叙事能力，他能把不同尺度、不同领域看似无关的概念，巧妙地编织成一个统一的图景。比如，当他讨论到引力如何影响时间流逝时，他会毫不费力地从黑洞边缘的极端情况，过渡到地球表面微小的、日常可见的效应，这种尺度的切换让人惊叹。书中还穿插了一些对关键物理学家个人生活和思想转变的生动描述，这让冰冷的物理定律变得有人情味起来，仿佛这些发现不是凭空出现的，而是无数次挣扎和顿悟的结果。我甚至能感觉到作者在写作时所倾注的热情和对真理的敬畏之心，这远比一本纯粹的技术手册要来得动人得多。

评分☆☆☆☆☆

我是一个偏爱结构化知识体系的读者，而这本书在这方面做得极其出色。它没有像很多科普读物那样东拉西扯，而是围绕着“测量”这一核心哲学和物理基石，构建了一个清晰的知识金字塔。每一章的开篇都会清晰地给出本章要解决的核心问题，读完后也总能给出一个令人满意的解答闭环。书中大量的案例分析都非常贴近实际观测数据，这让那些原本抽象的理论变得可触可感，比如他对不同类型原子钟精度的对比分析，让我对我们如何定义“一秒”有了全新的认识。此外，作者对不同理论模型之间的适用范围和局限性的讨论非常客观和审慎，没有过分吹捧任何一种单一的理论，体现了科学的谦卑。我特别喜欢那种‘知其然，更知其所以然’的阅读体验，读完之后，我不再满足于背诵公式，而是开始探究公式背后的物理意义和哲学根基。这本书，无疑是一次思想上的深度旅行。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常独特，夹杂着一种老派的英式幽默和严谨的科学态度，读起来一点都不沉闷。作者似乎非常擅长在不经意间抛出一个让你拍案叫绝的观点，比如他描述光速不变性时，用了个“宇宙的最高限速”的比喻，生动又贴切。我最喜欢它的一点是，它敢于触及那些未被完全解决的前沿问题，并且不回避理论之间的冲突和争论，而是客观地呈现各种主流的观点和它们各自的优势劣势。这使得这本书读起来充满了活力和思辨性，而不是一本已经盖棺定论的参考书。在某些章节，作者甚至会引用一些晦涩难懂的原始文献中的片段，然后用现代的语言进行精彩的解读，这让整个阅读过程充满了“考古”的乐趣。我甚至会时不时停下来，拿起笔在旁边空白处画草图，试图用自己的方式去理解那些空间弯曲的奇妙构造。对于那些追求深度和广度，希望了解科学发展脉络的读者来说，这绝对是不可多得的佳作。