正版 弦理论 9787562490234 斯蒂文·斯科特·古布泽（ StevenScott pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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斯蒂文·斯科特·古布泽（ StevenScottG 著

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• 斯蒂文·斯科特·古布泽

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出版社： 重庆大学出版社

ISBN：9787562490234

商品编码：29727326478

包装：平装

出版时间：2015-09-01

基本信息

书名：弦理论

定价：29.0元

作者：斯蒂文·斯科特·古布泽（ StevenScottGubs

出版社：重庆大学出版社

出版日期：2015-09-01

ISBN：9787562490234

字数：130000

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：32开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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当前物理学领域*有趣*活跃的研究课题之一

弦论是一个迷，它声称所有物质的基本对象不是粒子，而是弦。

弦，尺寸如此之小，以至于我们用***的粒子加速器都无法探测到

 

 

内容提要

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弦论是一个谜。它是所谓的万有理论（thetheoryofeverything）。但它还没有得到实验的验证。

它是如此的深奥。在弦论里到处是额外维度，量子涨落和黑洞。

弦论是一个谜，它的参与者们承认他们并不理解这个理论。但一个接一个的计算却带来了出人意料的漂亮的有关联的结果。

弦论是一个谜。它把很多天才从其他迷人的领域吸引过来，同时，它还有响亮的反对者。

目录

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作者介绍

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斯蒂文·斯科特·古布泽

普林斯顿大学物理系教授，弦理论研究领域的主要专家之一，曾撰写了大量物理界取得相关成就的文章。

文摘

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几年前一个美好的夏天，我和父亲开车去格罗托壁，一个离科罗拉多白杨镇不远的攀岩圣地。我们的目标是爬一个叫双隙的经典中等难度路线。顺利完成后，我又有了新主意：器械攀登一个叫科莱奥贞尼的更有挑战的路线。器械攀登意味着你要往岩石缝里塞进一个个岩石塞以支撑你的重量，而不是仅靠你的手和脚去支撑。你把你自己拴在绳索上，然后把绳索穿进那些岩石塞里，这样一旦你脚下的岩石塞滑脱了，它下面的岩石塞将会阻止你下落。
　　科莱奥贞尼在我看来是练习器械攀登理想的地方，因为它几乎都是突出的。如果掉下来的话，你将不会在坠落的时候痛苦地撞到岩石；你会先往下掉一段然后就被绳索拽住。或者你会一直往下掉，直到落地——但这看起来可能性不大。科莱奥贞尼的另外一个好处，在我看来，就是它有一个两指宽的缝隙，一路向上，几乎一直通到顶上，这样我就可以尽我所需地往里面放岩石塞了。
　　父亲欣然同意，于是我往上攀，在向上的路线上跳跃。只有到了这时我才意识到我的计划有点不妙。缝隙里的岩石不是很好。它消耗了我很多装备，同时我还不能把岩石塞放得很牢靠。尽管只是个短坡，却用掉了很多岩石塞，当快到顶的时候，我已经非常缺乏那些有效的装备了。后一段很难自由攀登，而我已经几乎没有岩石塞了。但我几乎已经到顶了！我在一个喇叭形的岩石缝隙里放进一个半月形岩石塞。我踩着它向上，它支撑住了。我在相同的缝隙里又放进了一个六角形岩石塞。我踩着六角形岩石塞继续向上，它滑脱了，我掉了下来。接下来发生的就是一瞬间的事情，我已经不记得了，但很容易重构。个岩石塞被拔脱。我落入了空中。下一个也被拔脱。攀岩者称这种现象为“拉拉链”，因为它就像拉开一条拉链。如果足够多的岩石塞被拔出来，你后就会落到地上。每当一个岩石塞被拔出，它下面的那个就必须要能够吃住更大的拉力，因为你在下落的过程中会积攒更多的速度和动量。猛地一拽，我被挂在了下一个装置上。这次是一个机械塞，它是攀岩者武器库中复杂的一件装备。它放得并不稳妥，但支撑住了。我父亲，当时他正坐在下面的地上拉着绳子，被我们之间的绳子拉紧滑着向前。
　　整个过程就是这样。我花了些时间研究终拉住我的那个机械塞。它看起来被拉动并转了一点点，但还能用。我加强了下面的几个岩石塞，然后开始往下爬。下来后我四处走走，放松了几分钟，还是地上牢靠啊。接着我沿绳索又爬了上去，回收了大部分装备，一天就这样结束了。
　　我们能从这次科莱奥贞尼的经历中学到什么呢？嗯，首先就是在我们器械攀登的时候，一旦你用完装备你就应该停下来。其次，下落并不是问题。落地才是问题。我能毫发无伤地离开是因为我并没有撞在地面上。(几分钟后我确实流鼻血了。)挂在机械塞上的感觉就是猛烈的一拽，但和撞在地面上相比它还是属于比较温和的一类。从下落中我们可以学到关于引力的深奥道理。当你向下落的时候，你感觉不到引力。这就是失重。坐电梯下行的时候，我们会有失重的感觉，当然没那么明显。在有了对下落的亲身体验后我觉得我对引力有了一些更深入的理解。当然不是在科莱奥贞尼，我当时或者没工夫去回味这个经历，或者太兴奋了以至于我的理性思维还无法介入。黑洞
　　假设掉进一个黑洞，你会怎样呢？会有一次可怕的、破坏性的撞生吗？或者就是一次永远的下落？我们先简要回顾一下黑洞的性质，再来回答这个问题。首先，黑洞是这样一个物体，光没法从它里面跑出来。“黑”表示的就是这种物体的黑暗。黑洞的表面叫做黑洞的视界，因为视界外面的人是没法看见视界里面发生的事情的。这是因为看和光有关，没有光能从黑洞里跑出来。一般认为黑洞存在于大多数星系的中央。黑洞也被认为是质量很大的恒星演化到后的阶段。
　　图3.1我们所在的银河系，在它的中心可能有一个黑洞。黑洞的质量据信是太阳质量的四百万倍。从地球上看，它处于人马星座的方向上。它距离我们有26000光年。黑洞的尺寸比我们这里画出来的要小很多，它四周被恒星环绕的空白区域也同样如此。
　　关于黑洞奇特的事情是除去中央的“奇点”外，黑洞的里面是空的。这看起来很扯：星系中质量大的物体竟然是空的？原因是黑洞里面所有的质量都已经坍塌到奇点上了。实际上我们并不知道在奇点上发生了什么。我们知道的是奇点让时空扭曲，并在它周围形成一个视界。任何掉进视界里的物质终都会落到奇点上。
　　设想一个倒霉的攀岩者掉进了一个黑洞。穿越视界并不能使他受到任何伤害，因为那里什么都没有：只有真空。攀岩者甚至可能都不知道他穿过了视界。麻烦的是，再也没有什么东西可以阻止他的下落了。首先，这里没有任何可供支撑的东西——记住，在黑洞里除了奇点以外全都是空的。攀岩者的希望是他的绳索。但即使把绳索拴到有史以来牢固的(黑洞外的)岩石塞上也是徒劳。假设岩石塞可以坚持得住，绳索也会断裂，或者它会被拉长、拉长，一直到攀岩者坠到奇点上为止。
　　当这一切发生的时候，可以设想将会有一次可怕的、破坏性的撞生。但我们无法知道确切的细节，除了攀岩者没有人能够看到这一切。因为没有光能够从黑洞里跑出来。从以上讨论我们可以看出黑洞里面引力的拉拽是不可抗拒的。一旦穿过了视界，我们不幸的攀岩者除非能让时间停止否则他就无法阻止自己的下落。同时，在他落到奇点上之前也没有什么能“伤害”到他。在此之前，他仅仅是在真空中下落而已。他将感觉自己失重了，就像我在科莱奥贞尼的那次坠落一样。这就凸显了广义相对论中的一条基本假设：一个自由下落观察者的感觉和他在真空里的感觉是一样的。下面是另一个可能会有所帮助的类比。假设山上有个湖，湖水由一个很小、流速很快的水流排出。湖里的鱼知道不要离危险太近，即不要离那个水流的入口太近，因为一旦它们进入下降的水流，它们就无论如何也游不出那个水流回到湖里了。不小心进入水流的鱼也不会受伤(至少暂时不会)，但它们别无选择只有顺着水流向下。湖水就像黑洞外的时空，而黑洞里面就像水流。奇点对应的则是那些尖锐的岩石，水流落在上面并被击碎，面对尖锐的岩石，水流里面的鱼会立刻粉身碎骨。你也可以设想其他的可能性：比如，水流也许会带着鱼安全、舒适地来到另外一个湖。类似地，也许在黑洞里压根就没有什么奇点，而是一个通向另外宇宙的隧道。这听起来有些牵强，但考虑到我们并不理解奇点而且我们除非亲自掉进去也无法知道在黑洞里到底发生了什么，所以我们也不能彻底排除这种可能性。

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序言

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物理学的深邃回响：量子引力与时空构造的探索 书名： 暂定 《时空之谜：探索量子引力与宇宙图景》 作者： 詹姆斯·卡尔森 (James Carlson) ISBN 待定 --- 内容简介 本书旨在带领读者深入当前理论物理学最前沿的领域——量子引力。我们不再满足于将广义相对论与量子场论分割开来研究的传统路径，而是致力于构建一个统一的、能够描述宇宙在最小尺度上行为的理论框架。面对黑洞奇点、宇宙大爆炸的初始瞬间等极端物理条件，我们迫切需要一个能够调和引力与量子效应的统一描述，而这正是量子引力理论的核心使命。 本书结构严谨，逻辑清晰，从回顾经典理论的局限性开始，逐步引入构建统一理论所面临的哲学与数学挑战。我们不仅探讨了主流的理论路径，更对这些路径背后的物理直觉进行了深入的剖析。 第一部分：理论的基石与崩塌 第一章：相对论的辉煌与局限 首先，我们对爱因斯坦的广义相对论进行一次深刻的回顾。它以优雅的几何语言描述了引力如何通过时空弯曲来表现。然而，我们必须直面它的“盲点”——奇点问题。在黑洞的中心和宇宙大爆炸的起点，时空曲率趋于无穷大，这清楚地表明，在这些极端的条件下，经典引力理论已经失效。 第二章：量子世界的碎片 随后，我们将视角转向描述微观世界的量子力学。本书详细阐述了量子场论（QFT）如何成功地统一了狭义相对论与量子力学，并催生了粒子物理学的标准模型。然而，当我们试图将引力纳入这一框架时，重整化的灾难性失败便暴露无遗。引力的量子场论（Graviton QFT）的微扰计算中，无穷大无法被有效消除，这并非技术性障碍，而是理论本身的深刻缺陷。这迫使物理学家认识到，需要一种全新的、非微扰的量子引力理论。 第三章：信息悖论的阴影 黑洞热力学的建立是理论物理学的关键转折点。贝肯斯坦的熵概念和霍金的辐射理论，揭示了黑洞并非“黑”的，它们具有温度并最终会蒸发。然而，这个过程引发了著名的“信息悖论”——如果黑洞蒸发殆尽，那么落入黑洞的物质所携带的量子信息去向何方？这直接挑战了量子力学的基本原理（幺正性）。解决这一悖论，被认为是检验任何有效量子引力理论的试金石。 第二部分：通往统一的宏伟架构 第四章：弦理论的几何升华 本书用大量篇幅探讨了弦理论 (String Theory)。它不再将基本粒子视为点状，而是将其视为一维的、振动的“弦”。通过引入更高的维度（通常是十维或十一维），弦理论自然地包含了自旋为2的无质量粒子——引力子，从而将引力纳入了量子框架。 我们将详细考察超弦理论的五种不同版本，以及它们在更高维度理论——M理论——下的统一性。M理论不仅包含了所有的超弦理论，还引入了高维的“膜”（Branes）的概念。这些膜如何影响我们四维时空中的物理现象，以及它们如何可能成为解决信息悖论的钥匙，是本章探讨的重点。 第五章：圈量子引力：时空的原子化 作为弦理论的主要竞争者，圈量子引力 (Loop Quantum Gravity, LQG)采取了截然不同的路径。LQG试图在不引入额外维度和超对称性的前提下，直接对爱因斯坦的几何方程进行量子化。 LQG的核心概念是自旋网络 (Spin Networks)和自旋泡沫 (Spin Foams)。我们阐释了这些数学结构如何描述时空本身在普朗克尺度上是“原子化”的、离散的，而非连续的。在LQG的框架下，空间和时间不再是背景，而是由这些基本的量子单元相互连接构成的动态实体。本书将重点分析LQG如何处理大爆炸奇点（提出“大反弹”而非“大爆炸”的可能性）。 第六章：AdS/CFT对应与全息原理 在过去二十年间，量子引力领域最富有成效的工具之一是反德西特空间/共形场论对应 (AdS/CFT Correspondence)，也被称为全息原理 (Holography)。 这一“猜想”提出，一个在$(D+1)$维时空（具有负的宇宙学常数，即AdS空间）中描述引力的量子理论，等价于其边界上一个$D$维的无引力量子场论（CFT）。这提供了一个非微扰的计算方法，允许物理学家通过研究边界上的标准场论来理解引力理论的深层结构。我们将探讨该对应关系如何为理解黑洞中的量子信息保留问题提供了新的视角，暗示着我们所感知的空间维度可能只是一个更基本信息的投影。 第三部分：现实世界的检验与未来展望 第七章：普朗克尺度之外的效应 量子引力效应只有在普朗克尺度（约$10^{-35}$米，能量高达$10^{19}$ GeV）才变得显著。然而，我们如何才能在可观测的宇宙中寻找这些理论的微弱签名？ 本章探讨了间接的实验途径： 1. 宇宙微波背景 (CMB) 的极化模式： 寻找早期宇宙量子涨落留下的特定痕迹。 2. 高能天体物理事件： 伽马射线暴发出的光子在穿越数十亿光年的距离后，其速度可能因时空微观结构的不同而产生极微小的延迟，这可以用来限制量子引力的参数空间。 3. 额外维度的搜寻： 在大型强子对撞机（LHC）等实验中，寻找预言中微小额外维度对粒子碰撞结果的影响。 第八章：对时空本质的哲学重思 量子引力理论的终极目标不仅是数学上的统一，更是对实在本质的重新理解。如果时空本身是量子的、离散的，那么“连续的时空”这一直觉概念又该如何解释？本书将探讨如何从这些基础理论中涌现出我们所熟悉的经典时空。我们还将审视时间这一概念在量子引力理论中的地位——在某些量子化公式中，时间可能根本不以经典变量的形式存在。 结论：未竟的征途 量子引力仍然是理论物理学的“圣杯”。本书展示了人类思想在面对自然界终极奥秘时所展现出的深刻洞察力与不懈努力。尽管我们尚未获得一个被实验完全证实的最终理论，但弦理论、LQG以及全息原理等工具，已经极大地深化了我们对引力、空间、时间和信息之间联系的理解。本书的结论将是：通往万有理论的道路充满荆棘，但每一步探索都揭示了宇宙图景更深层的精妙结构。 --- 目标读者群： 对理论物理、宇宙学和数学有浓厚兴趣的本科高年级学生、研究生以及具备扎实物理学背景的爱好者。本书假定读者对微积分、线性代数以及基础量子力学和狭义相对论有清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

当我看到这本书的标题和作者名时，内心就涌起一股强烈的求知欲。我一直认为，人类对宇宙的探索永无止境，而弦理论正是站在了这个探索的前沿。这本书的“正版”标识，以及给出的ISBN号，都让我相信这是一本值得信赖的学术著作。我希望这本书能够带我进入一个全新的思维空间，让我理解那些超越我们日常直觉的物理概念。我尤其期待书中能够用清晰的图示或模型来辅助说明，例如，关于额外维度的折叠方式，以及如何通过这些额外维度来解释基本粒子质量和相互作用的问题。我非常好奇作者将如何处理弦理论中涉及到的复杂数学，并希望能够从中获得一些关于物理直觉的启发，而不仅仅是公式的堆砌。这本书的出现，为我深入了解弦理论这一划时代的物理学构想提供了一个绝佳的契机，我期待着它能够拓展我的视野，激发我对宇宙更深层次的思考。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书的那一刻，我就被它的分量感所吸引，这不仅仅是物理上的重量，更是一种知识的厚重感。我一直对宇宙的宏大尺度和微观世界的奇妙运行原理着迷，而弦理论恰恰是连接这两者的桥梁。我希望这本书能够在我心中建立起一个关于弦理论的完整框架，让我明白它与其他物理理论，如广义相对论和量子力学，是如何相互关联又相互补充的。我特别关注书中是否会深入探讨弦理论的数学基础，当然，我并非数学专业人士，但我相信优秀的作者能够以一种易于理解的方式，展示那些令人惊叹的数学结构如何支撑起整个理论。我会留意作者是否会介绍一些前沿的实验进展，尽管弦理论的实验验证目前还面临巨大的挑战，但任何微小的曙光都足以让人振奋。这本书的“正版”字样，也让我对其内容的准确性吃了一颗定心丸，不用担心会接触到一些未经考证的二手信息。我希望通过这本书，我能够对“弦”这个基本单位有一个更深刻的认知，理解它如何能够统一所有的基本力，包括引力，这对于我理解整个宇宙的运行规律至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就足够吸引人，深邃的宇宙蓝搭配着精致的弦线图案，仿佛直接将我带入了那个充满未知的物理学殿堂。标题“正版 弦理论”更是直抒胸臆，传递出一种严谨和权威感。虽然我对弦理论的理解尚浅，但仅凭这封面和标题，我就迫不及待地想翻开它，去探索那些超越日常感知的奇妙世界。我一直对宇宙的起源、基本粒子的构成以及引力如何与其他基本力统一等问题充满好奇，而弦理论正是试图解答这些终极问题的有力候选者之一。这本书的出现，无疑为我提供了一个深入了解这一前沿物理学分支的绝佳机会。我期待它能用通俗易懂的语言，带领我一步步揭开弦理论的神秘面纱，理解那些复杂的数学公式背后所蕴含的深刻物理意义。同时，作者的名字——斯蒂文·斯科特·古布泽（Steven Scott），也让我对这本书的专业性和深度充满了信心，他必然是一位在该领域有着深厚造诣的学者。我尤其关注书中是否能清晰地阐述弦理论的几个核心概念，例如超对称性、额外维度以及M理论等，并且希望能看到一些关于弦理论目前面临的挑战和未来发展方向的探讨，这对于我这样一个门外汉来说，将是极其宝贵的指引。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧工艺也十分考究，纸张的质感温润而厚实，印刷清晰，文字排版疏朗有致，阅读起来非常舒适。我一直认为，一本优秀的科普读物，不仅要有扎实的理论内容，还要有良好的阅读体验，这本书在这方面无疑做到了。我对于物理学，尤其是理论物理学，一直抱着一种敬畏之心，因为其中涉及的概念往往抽象而深奥，对读者的逻辑思维和想象力都有很高的要求。我希望这本书能够适当地运用比喻和类比，将那些复杂的概念具象化，帮助我更好地理解。例如，关于“弦”的概念，我非常好奇作者将如何去解释，它是如何振动的，又如何通过不同的振动模式来对应不同的基本粒子。我对书中是否会涉及一些历史性的发展脉络也充满了期待，比如弦理论是如何从早期弦论发展到如今的M理论的，其中经历了哪些重大的突破和转折。这本书的书号9787562490234，也方便了我日后查找和引用，这种严谨的出版信息，往往也暗示着书籍内容的可靠性。我非常想知道，书中是否会触及弦理论在解释暗物质、暗能量等宇宙未解之谜方面的潜力，以及它与量子引力理论的关系。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，那流动的线条和深邃的背景，仿佛在低语着宇宙最深层的秘密。我本身对物理学就有着浓厚的兴趣，特别是那些能够解释我们所处世界根本性质的理论。弦理论之所以吸引我，在于它试图将看似不相容的量子力学和广义相对论统一起来，这无疑是物理学界一项伟大的追求。我希望这本书能够以一种引人入胜的方式，揭示弦理论的逻辑起点和推理过程。我会仔细阅读书中关于“弦”的性质、振动模式以及它们如何形成不同基本粒子的部分，并尝试理解多维空间的概念是如何被引入并解释的。作者斯蒂文·斯科特·古布泽的名字，对我而言，更像是一个信誉的保证，预示着这本书的严谨性和深度。我对书中是否会提及弦理论在解决宇宙学问题，如大爆炸奇点、黑洞信息悖论等方面的贡献非常感兴趣。同时，我也期待书中能够对弦理论目前存在的争议和局限性进行客观的讨论，这能帮助我更全面地认识这一理论。