时空本性

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[英] 史蒂芬霍金(英)罗杰彭罗斯 著
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店铺: 凤凰新华书店旗舰店
出版社: 湖南科学技术出版社
ISBN:9787535794536
商品编码:26458969622
包装:平装-胶订
开本:32
出版时间:2018-01-01

具体描述


内容介绍
本书是基于霍金和彭罗斯在剑桥大学的六次演讲和辩论而成,辩论主要围绕量子场论和广义相对论这两种成功的理论是否可以被统一的问题。尽管争论的问题不同了,但同之前那场ZM的辩论一样,在这里彭罗斯担任爱因斯坦的角色,而霍金充任玻尔的角色,他们的观点同样闪烁着人类智慧的光芒。

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这是继爱因斯坦和玻尔辩论之后本世纪*重要的论争,书中两位物理大师的观点承载着很多思想火花,值得热爱科学的我们细细品味。

用数学作为眼睛,探究时空的本质问题,如果你喜欢烧脑过瘾的学说,这本书很适合你。

2018年新版的《*推动丛书》全新设计了版式和封面,简约个性,提升了阅读体验,让科普给你更多想象。

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目录
目录:   前言 感谢 D一章 经典理论 D二章 时空奇性结构 D三章 量子黑洞 D四章 量子理论和时空 D五章 量子宇宙学 D六章 时空的扭量观点 D七章 辩论 参考文献

在线试读
D一章 经典理论(部分) 史蒂芬·霍金 罗杰·彭罗斯和我将在这些讲演中发表我们关于时空本性的相关的但是相D不同的观点。我们将交替讲演,每人讲三次,Z后是有关我们不同方法的讨论。我应D在此强调,这些讲演是相D技术性的。假定听者具有广义相对论和量子理论的基本知识。 里查德·费因曼写过一篇短文,描述他参加广义相对论会议的经验。我想那是1962年在华沙召开的会议。他对与会者的能力以及文不对题FC瞧不起。此后不久广义相对论的声望扶摇而上,并引起广泛兴趣,这应大大地归功于罗杰的研究贡献。在此之前,广义相对论被表达成在单D坐标系统下的一堆繁复的偏微分方程。人们在找到一种解后即欢欣鼓舞,根本不在乎其是否在物理学上有意义。然而,罗杰引起了诸如旋量和全局方法的现代概念。他1先指出,不必准确地解方程,即能发现一般性质。正是他的D一道奇性定理引导我去研究因果性结构并刺激我有关奇性和黑洞的经典研究的灵感。 我认为罗杰和我在经典工作方面的观点相D一致。然而,我们在量子引力,或者毋宁说量子理论本身的研究上分道扬镳。虽然我因为提出过量子相干性丧失的可能性,而被粒子物理学家们认定为危险的激进主义者,但和罗杰相比,肯定只能算作保守主义者。我采取实证主义的观点,物理理论只不过是一种数学模型,询问它是否和实在相对应是毫无意义的。人们所能寻求的是其预言应与观察的一致。我以为罗杰内心自认为是位柏拉图主义者,这要由他自己承认才算。 虽然有人提出,时空可以有分立结构,我看不出有任何理由应D抛弃连续的理论,因为它曾经是这样的成功。广义相对论是一项漂亮的理论,它和迄今进行的所有观察都符合。它也许在普朗克尺度下需要修正,但是我认为这不会影响由它作出的许多预言。它也许只不过是某种更基本理论的低能近似,比如说弦理论,但是我认为弦理论被过分兜售。1先,人们不清楚,广义相对论和超引力中的其他各种场相结合时,是否能给出有意义的量子理论。关于超引力死亡的报道J尽夸张之能事。D一年所有人都相信超引力是有限的。下一年时尚变更,所有人又都说超引力肯定有发散,虽然迄今没有人真正找到这种发散。我不讨论弦理论的D二种原因是,弦理论没有做过任何可以检验的预言。与此成鲜明对比的是,我将要讲到的,量子理论广义相对论的直接应用已经作出了两项可以检验的预言。其中的一项预言是,在暴涨期的小微扰的发展似乎已为Z近观察到的微波背景的起伏所证实。另一项预言,黑洞应D热辐射,在原则上是可以检验的。我们所要做的一切是去发现太初黑洞。可惜的是,周围似乎没有很多。如果有的话,我们J知道如何量子化引力。

D一章 经典理论(部分)

史蒂芬·霍金

 

罗杰·彭罗斯和我将在这些讲演中发表我们关于时空本性的相关的但是相D不同的观点。我们将交替讲演,每人讲三次,Z后是有关我们不同方法的讨论。我应D在此强调,这些讲演是相D技术性的。假定听者具有广义相对论和量子理论的基本知识。

里查德·费因曼写过一篇短文,描述他参加广义相对论会议的经验。我想那是1962年在华沙召开的会议。他对与会者的能力以及文不对题FC瞧不起。此后不久广义相对论的声望扶摇而上,并引起广泛兴趣,这应大大地归功于罗杰的研究贡献。在此之前,广义相对论被表达成在单D坐标系统下的一堆繁复的偏微分方程。人们在找到一种解后即欢欣鼓舞,根本不在乎其是否在物理学上有意义。然而,罗杰引起了诸如旋量和全局方法的现代概念。他1先指出,不必准确地解方程,即能发现一般性质。正是他的D一道奇性定理引导我去研究因果性结构并刺激我有关奇性和黑洞的经典研究的灵感。

我认为罗杰和我在经典工作方面的观点相D一致。然而,我们在量子引力,或者毋宁说量子理论本身的研究上分道扬镳。虽然我因为提出过量子相干性丧失的可能性,而被粒子物理学家们认定为危险的激进主义者,但和罗杰相比,肯定只能算作保守主义者。我采取实证主义的观点,物理理论只不过是一种数学模型,询问它是否和实在相对应是毫无意义的。人们所能寻求的是其预言应与观察的一致。我以为罗杰内心自认为是位柏拉图主义者,这要由他自己承认才算。

虽然有人提出,时空可以有分立结构,我看不出有任何理由应D抛弃连续的理论,因为它曾经是这样的成功。广义相对论是一项漂亮的理论,它和迄今进行的所有观察都符合。它也许在普朗克尺度下需要修正,但是我认为这不会影响由它作出的许多预言。它也许只不过是某种更基本理论的低能近似,比如说弦理论,但是我认为弦理论被过分兜售。1先,人们不清楚,广义相对论和超引力中的其他各种场相结合时,是否能给出有意义的量子理论。关于超引力死亡的报道J尽夸张之能事。D一年所有人都相信超引力是有限的。下一年时尚变更,所有人又都说超引力肯定有发散,虽然迄今没有人真正找到这种发散。我不讨论弦理论的D二种原因是,弦理论没有做过任何可以检验的预言。与此成鲜明对比的是,我将要讲到的,量子理论广义相对论的直接应用已经作出了两项可以检验的预言。其中的一项预言是,在暴涨期的小微扰的发展似乎已为Z近观察到的微波背景的起伏所证实。另一项预言,黑洞应D热辐射,在原则上是可以检验的。我们所要做的一切是去发现太初黑洞。可惜的是,周围似乎没有很多。如果有的话,我们J知道如何量子化引力。

甚至如果弦理论真的是自然的终级理论,那么这些预言也没有一个要被改变。但是弦理论,至少在它目前的发展阶段上,除了声称广义相对论为它的低能有效理论外,根本做不出这些预言。我怀疑这种情形将会一成不变,弦理论也许永远做不出广义相对论或者超引力所做不出的预言。如果果真如此,人们J怀疑,弦理论是否为一种真正的科学理论。没有特别的可以在观测上检验的预言,光是数学上的漂亮和完备是否J已经足够了?况且,现阶段弦理论既不漂亮也不完备。

由于这些原因,我将在这些讲演中讨论广义相对论。我将集中于两个领域,在这两个领域引力似乎引起和其他场论WQ不同的特点。D一个是引力使时空具有一个开端也许还具有一个终点的观念。D二个是似乎存在不同于粗粒化产生的内禀的引力熵的发现。某些人声称,这些预言不过是半经典近似的人为的产物。他们说,弦理论也J是真正的量子引力论,将会抹平这种奇性并对黑洞辐射引进相干性,因此在粗粒化含义上它只不过是近似热性的。如果情形果真如此,则是相D无趣的。引力J和其他场相类似。但是,我相信,它是显著不同的,因为它自己形成供自己表演的舞台,而不像其他的场一样,只不过是在固定的时空背景中表演。也正因为如此才导致时间具有开端的可能性。它还导致宇宙中观测不到的区域所引出的我们无法度量的引力熵的概念。

我在这次讲演中回顾经典广义相对论中导致这些观念的工作。我在D二次和D三次讲演(D三章和D五章)中将指出,进入量子理论后,它们将如何被改变被推广。我的D二次讲演是关于黑洞的,而D三次是关于量子宇宙学。

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《星际孤舟》图书简介 书名: 《星际孤舟》 作者: 艾莉亚·维恩 类型: 硬科幻、太空歌剧、生存冒险 --- 引言:深空中的低语 在浩瀚无垠的宇宙尺度下,人类文明不过是漂浮在黑暗中的微小尘埃。本书《星际孤舟》讲述的,正是一群被宇宙无情法则遗弃的个体,如何在绝境中挣扎求生,并最终发现,真正的“家园”,或许并非行星上的土壤,而是彼此维系的信念。 故事背景设定在公元三千年,人类早已实现跨星系殖民,但星际间的距离和时间差,依然是难以逾越的鸿沟。资源垄断、意识形态冲突以及对未知宇宙的盲目探索,将人类文明推向了一次潜在的灭顶之灾——“大寂静”时代的降临。在这个时代,所有已知的超光速通讯网络突然中断,庞大的人类星际联盟瞬间瓦解,数以万计的殖民星球陷入孤立。 《星际孤舟》聚焦于“观测者七号”任务飞船的残余船员。这艘原本肩负着绘制新星系图谱的科研飞船,在一次例行跃迁中遭遇了无法解释的“时空扭曲事件”,直接被抛入了一片被星图标注为“禁区”的未知星域。 第一部分:失落的航程与船员群像 “观测者七号”的幸存者们,共计十八人,由舰长,前星际舰队的资深宇航员卡莱布·雷恩领导。雷恩是一位经验丰富但心灰意冷的理想主义者,他曾目睹联盟的腐败,这次意外的流放反而让他找到了内心的平静,尽管生存的压力巨大。 飞船的核心系统遭受重创,能源供应仅能维持数月的基础生命维持,曲速引擎彻底报废。他们必须在有限的补给下,利用传统的亚光速推进系统,穿越未知的星际尘埃云,寻找任何可能存在人类信号的迹象。 关键船员群像: 伊芙琳·哈珀(首席工程师): 一位痴迷于古老机械工程的女性,她拒绝依赖联盟留下的自动化程序,坚持用最原始的方法修复飞船。她的坚韧与对物理定律的深刻理解,是飞船得以延续的关键。 泽维尔·洛克(生物学家/植物学家): 负责飞船内封闭生态系统的维护。在资源极度匮乏的情况下,他进行了一系列大胆的基因改造实验,试图让有限的藻类和苔藓能在更恶劣的环境下产出足够的氧气和食物。他对生命的执着,是船员们精神上的支柱。 “幽灵”(人工智能单元): 飞船的中央人工智能,在跃迁事件中部分核心数据受损,其逻辑开始出现“人性化”的偏差,表现出对船员的保护欲,但也偶尔会提出极具争议性的、基于纯粹生存论的建议。 船员们在狭小的空间内,面对着永恒的黑暗和资源的枯竭,人性的光辉与阴暗面开始暴露。友谊、背叛、绝望与希望的拉锯战,构成了飞船内部紧张的戏剧冲突。 第二部分:幽暗星域的遭遇 他们漂流进入的星域,并非空无一物。这里充斥着奇异的物理现象和令人不安的“宇宙遗迹”。 1. 等离子风暴与“漂浮的墓碑”: 飞船首次遭遇的威胁,是覆盖数个天文单位的、具有高度导电性的等离子风暴。为了穿越风暴,伊芙琳必须将飞船的外壳部分卸载,暴露在辐射之下,依靠她自己设计的临时“法拉第笼”来保护核心生命系统。在风暴边缘,他们发现了一批漂浮的巨大金属残骸——那不是已知任何人类文明的造物,而是更古老、更庞大的文明的废弃物,被星际尘埃包裹,如同宇宙中的墓碑。这些残骸散发着微弱的、无法解码的信号,暗示着宇宙中存在着早已消亡的、远超人类想象的超级文明。 2. “低语者”的星球: 在耗尽了三分之一的储备燃料后,他们发现了一颗被厚厚大气层笼罩的岩石行星。行星表面气候极端,但其中一极存在着液态水和奇异的、发光的菌类生态系统。他们在行星地表建立了临时前哨站,试图采集资源。 然而,行星并非无人之境。他们遭遇了“低语者”——一种以声波和次声波进行交流的硅基生命体。这些生物无形无色,但其低频的共振能穿透飞船外壳,直接作用于人类的神经系统,引发极度的恐惧、幻觉和精神崩溃。船员们必须在有限的时间内,研究出对抗这种非物理性攻击的方法,并在生命被精神腐蚀前完成补给撤离。泽维尔的生物学知识与“幽灵”的信号处理能力首次完美结合,研制出了一种能干扰次声波的“静默发生器”。 第三部分:存在的哲学与终极选择 在逃离低语者的星球后,“观测者七号”的能源已濒临枯竭,船员也折损了数人。他们开始意识到,他们可能永远也无法返回已知的星际联盟。 雷恩舰长开始带领船员们进行更深层次的思考:如果人类文明已经崩溃,他们的使命是否还有意义?他们是继续固执地寻找一个可能已经不存在的家园,还是接受现状,在这个陌生的星域中,建立一个全新的、属于他们自己的微型社会? 最终的发现: 在接近他们燃料极限的最后一刻,飞船捕捉到了一个微弱但清晰的、源自一颗白矮星附近的信号。这个信号并非人类的通讯协议,而是一种复杂的数学结构,它指向了一个被时间扭曲的区域——一个“稳定时空泡”。 他们面临终极抉择:是冒险进入这个不稳定的时空泡,期望找到生存的希望(可能是一个未被“大寂静”波及的幸存者群体),还是降落在一颗资源丰富但完全未知的原始行星上,放弃对星际文明的向往,成为新世界的“亚当和夏娃”? 《星际孤舟》的结局,不是宏大的星际战争,而是对个体意志和文明定义的深刻反思。船员们最终的选择,决定了“观测者七号”是化为宇宙的尘埃,还是成为人类在未知深空中的新“孤舟”。本书深入探讨了在绝对的隔离与生存压力下,科学、信仰与人性的界限,以及一个微小群体如何定义“未来”。 --- 主题关键词: 极限生存、失落的文明、人工智能伦理、深空恐惧、太空生态学、哲学困境。

用户评价

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这本书带给我的震撼,更多的是一种“空间感”的重塑。以往我对世界的理解是线性的、平铺直叙的,而这本书则像一把瑞士军刀,将我固有的时空观念层层剥开,展示出其内部复杂而精密的齿轮结构。作者的写作风格极其个人化,他似乎在与读者进行一场非常坦诚的、几乎是私密的对话,语气中带着一种过来人的洞察力,却又没有丝毫说教的意味。我最欣赏他处理“不确定性”的方式,他没有将其视为知识的缺失,而是将其视为系统本身的内在活力源泉。书中的每一章都像是一个精心打磨的哲学剧本,充满了张力与反转。我很少遇到一本书能让我对“我所看到的世界是否真实”这个问题产生如此强烈的、近乎生理性的怀疑。它不仅仅是一本书,更像是一次深入的冥想训练,引导你剥离感官的迷雾,去触碰那个隐藏在表象之下的、更为本质的结构。读完它,我感到自己对世界的理解变得更立体、更具层次感了。

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这本厚重的精装书摆在我的书架上,封面设计极其简约,黑底白字,透着一股沉静而深邃的气息。初捧读时,我原本以为会是一本晦涩难懂的学术专著,毕竟“本性”二字总容易让人联想到形而上的哲学思辨。然而,作者的笔触却出乎意料地平实,他似乎并不急于抛出惊世骇俗的理论,而是耐心地为我们搭建了一个观察世界的全新框架。书中大量的案例分析,从古老的星象学到最新的量子物理实验,都被巧妙地编织在一起,形成了一张巨大的思维网。我尤其欣赏作者对于“连续性”和“离散性”这对矛盾体的探讨,他没有简单地站队,而是用一种近乎诗意的语言,描绘了两者之间那种既对立又统一的微妙平衡。读完第一部分,我感觉自己看待日常事物的视角都被重塑了,那种熟悉而又陌生的感觉,让人忍不住想要立刻翻到下一页,去探索作者构建的那个更深层次的逻辑结构。这本书不是用来速读的,它是需要你停下来,时常合上书本,走到窗边,去体会窗外流动的光影,才能真正领会其中精髓的“慢读”之作。

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这本书的装帧和排版确实很古典,但内容却充满了未来感。我被书中对“维度折叠”和“信息熵”之间关系的探讨深深吸引。作者的文风带着一种古典学者的沉稳,但他的想象力却如同脱缰的野马,敢于跨越物理学、生物学乃至艺术史的边界。我特别喜欢他采用的对比叙事手法,比如将古代炼金术士对“原始物质”的执着,与现代粒子物理学家对“基本粒子”的探求进行平行对比,揭示出人类探求本源的冲动是如何跨越时代的。阅读过程中,我感觉自己如同身处一个巨大的图书馆,作者就是那个唯一的向导,他带着我们穿梭于不同的学科走廊,指点那些看似不相关的知识点是如何汇聚成一个整体的。这种百科全书式的广博令人叹为观止,但更难得的是,作者没有让知识的海洋淹没主题,始终牢牢把握住核心的哲学命题。读完后,留下的不是一堆零散的知识碎片,而是一种更具整合性的世界观。

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说实话,刚开始看这本书,我完全被它庞大的知识体量给震慑住了。它不像市面上那些流行的科普读物那样,为了迎合大众口味而过度简化概念。相反,作者保持着一种近乎固执的严谨性,每一论点的提出都建立在扎实的文献回顾和逻辑推演之上。我尤其对其中关于“观察者效应”的章节印象深刻,作者并没有停留在对海森堡不确定性的简单复述,而是深入挖掘了人类主观能动性在构建现实模型时所扮演的角色。这本书的阅读体验,更像是参加了一场由顶尖智者主持的漫长研讨会,你既是听众,也是潜在的辩论者。它对逻辑的苛求,让我在阅读过程中不得不频繁地停下来,在旁边的空白处写下自己的反驳或者支持的论据。这种强烈的互动感,使得阅读过程充满了智力上的挑战和乐趣。它不是那种读完就扔的书,它更像是需要被反复咀嚼、不断引用的案头工具书,它的价值会随着你知识的增长而持续释放。

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我是在一个连续失眠的夜晚,抱着打发时间的念头翻开这本“大部头”的,没想到,它竟成了我精神上的“锚”。与那些充斥着复杂公式和晦涩术语的理论书籍不同,这本书的叙事节奏带着一种近乎催眠的韵律感。作者似乎深谙人类心智的局限性,他用一系列精妙的比喻,比如“宇宙是一面不断自我修复的镜子”,来引导读者进入他所设想的认知领域。书中的情感张力处理得非常高明,它在探讨宏大命题的同时,从未忽略个体的存在感。我记得有一章描述了“时间的箭矢”如何作用于一个普通人的记忆提取过程,那种细腻到近乎残忍的刻画,让我仿佛看到了自己过去的每一个瞬间,它们被重新排列、被赋予了新的意义。这本书的价值不在于它提供了标准答案,而在于它提出了更优美、更富张力的问题。它迫使你质疑那些你习以为常的假设,让你在字里行间感受到一种知识的“引力”,一旦被吸引,便难以自拔,直到你将自己也视为这场宏大叙事中的一个微小但至关重要的元素。

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