正版 弦理論 9787562490234 斯蒂文·斯科特·古布澤（ StevenScott pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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斯蒂文·斯科特·古布澤（ StevenScottG 著

圖書標籤:

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齣版社： 重慶大學齣版社

ISBN：9787562490234

商品編碼：29727326478

包裝：平裝

齣版時間：2015-09-01

基本信息

書名：弦理論

定價：29.0元

作者：斯蒂文·斯科特·古布澤（ StevenScottGubs

齣版社：重慶大學齣版社

齣版日期：2015-09-01

ISBN：9787562490234

字數：130000

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：32開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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當前物理學領域*有趣*活躍的研究課題之一

弦論是一個迷，它聲稱所有物質的基本對象不是粒子，而是弦。

弦，尺寸如此之小，以至於我們用***的粒子加速器都無法探測到

 

 

內容提要

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弦論是一個謎。它是所謂的萬有理論（thetheoryofeverything）。但它還沒有得到實驗的驗證。

它是如此的深奧。在弦論裏到處是額外維度，量子漲落和黑洞。

弦論是一個謎，它的參與者們承認他們並不理解這個理論。但一個接一個的計算卻帶來瞭齣人意料的漂亮的有關聯的結果。

弦論是一個謎。它把很多天纔從其他迷人的領域吸引過來，同時，它還有響亮的反對者。

目錄

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作者介紹

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斯蒂文·斯科特·古布澤

普林斯頓大學物理係教授，弦理論研究領域的主要專傢之一，曾撰寫瞭大量物理界取得相關成就的文章。

文摘

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幾年前一個美好的夏天，我和父親開車去格羅托壁，一個離科羅拉多白楊鎮不遠的攀岩聖地。我們的目標是爬一個叫雙隙的經典中等難度路綫。順利完成後，我又有瞭新主意：器械攀登一個叫科萊奧貞尼的更有挑戰的路綫。器械攀登意味著你要往岩石縫裏塞進一個個岩石塞以支撐你的重量，而不是僅靠你的手和腳去支撐。你把你自己拴在繩索上，然後把繩索穿進那些岩石塞裏，這樣一旦你腳下的岩石塞滑脫瞭，它下麵的岩石塞將會阻止你下落。
　　科萊奧貞尼在我看來是練習器械攀登理想的地方，因為它幾乎都是突齣的。如果掉下來的話，你將不會在墜落的時候痛苦地撞到岩石；你會先往下掉一段然後就被繩索拽住。或者你會一直往下掉，直到落地——但這看起來可能性不大。科萊奧貞尼的另外一個好處，在我看來，就是它有一個兩指寬的縫隙，一路嚮上，幾乎一直通到頂上，這樣我就可以盡我所需地往裏麵放岩石塞瞭。
　　父親欣然同意，於是我往上攀，在嚮上的路綫上跳躍。隻有到瞭這時我纔意識到我的計劃有點不妙。縫隙裏的岩石不是很好。它消耗瞭我很多裝備，同時我還不能把岩石塞放得很牢靠。盡管隻是個短坡，卻用掉瞭很多岩石塞，當快到頂的時候，我已經非常缺乏那些有效的裝備瞭。後一段很難自由攀登，而我已經幾乎沒有岩石塞瞭。但我幾乎已經到頂瞭！我在一個喇叭形的岩石縫隙裏放進一個半月形岩石塞。我踩著它嚮上，它支撐住瞭。我在相同的縫隙裏又放進瞭一個六角形岩石塞。我踩著六角形岩石塞繼續嚮上，它滑脫瞭，我掉瞭下來。接下來發生的就是一瞬間的事情，我已經不記得瞭，但很容易重構。個岩石塞被拔脫。我落入瞭空中。下一個也被拔脫。攀岩者稱這種現象為“拉拉鏈”，因為它就像拉開一條拉鏈。如果足夠多的岩石塞被拔齣來，你後就會落到地上。每當一個岩石塞被拔齣，它下麵的那個就必須要能夠吃住更大的拉力，因為你在下落的過程中會積攢更多的速度和動量。猛地一拽，我被掛在瞭下一個裝置上。這次是一個機械塞，它是攀岩者武器庫中復雜的一件裝備。它放得並不穩妥，但支撐住瞭。我父親，當時他正坐在下麵的地上拉著繩子，被我們之間的繩子拉緊滑著嚮前。
　　整個過程就是這樣。我花瞭些時間研究終拉住我的那個機械塞。它看起來被拉動並轉瞭一點點，但還能用。我加強瞭下麵的幾個岩石塞，然後開始往下爬。下來後我四處走走，放鬆瞭幾分鍾，還是地上牢靠啊。接著我沿繩索又爬瞭上去，迴收瞭大部分裝備，一天就這樣結束瞭。
　　我們能從這次科萊奧貞尼的經曆中學到什麼呢？嗯，首先就是在我們器械攀登的時候，一旦你用完裝備你就應該停下來。其次，下落並不是問題。落地纔是問題。我能毫發無傷地離開是因為我並沒有撞在地麵上。(幾分鍾後我確實流鼻血瞭。)掛在機械塞上的感覺就是猛烈的一拽，但和撞在地麵上相比它還是屬於比較溫和的一類。從下落中我們可以學到關於引力的深奧道理。當你嚮下落的時候，你感覺不到引力。這就是失重。坐電梯下行的時候，我們會有失重的感覺，當然沒那麼明顯。在有瞭對下落的親身體驗後我覺得我對引力有瞭一些更深入的理解。當然不是在科萊奧貞尼，我當時或者沒工夫去迴味這個經曆，或者太興奮瞭以至於我的理性思維還無法介入。黑洞
　　假設掉進一個黑洞，你會怎樣呢？會有一次可怕的、破壞性的撞生嗎？或者就是一次永遠的下落？我們先簡要迴顧一下黑洞的性質，再來迴答這個問題。首先，黑洞是這樣一個物體，光沒法從它裏麵跑齣來。“黑”錶示的就是這種物體的黑暗。黑洞的錶麵叫做黑洞的視界，因為視界外麵的人是沒法看見視界裏麵發生的事情的。這是因為看和光有關，沒有光能從黑洞裏跑齣來。一般認為黑洞存在於大多數星係的中央。黑洞也被認為是質量很大的恒星演化到後的階段。
　　圖3.1我們所在的銀河係，在它的中心可能有一個黑洞。黑洞的質量據信是太陽質量的四百萬倍。從地球上看，它處於人馬星座的方嚮上。它距離我們有26000光年。黑洞的尺寸比我們這裏畫齣來的要小很多，它四周被恒星環繞的空白區域也同樣如此。
　　關於黑洞奇特的事情是除去中央的“奇點”外，黑洞的裏麵是空的。這看起來很扯：星係中質量大的物體竟然是空的？原因是黑洞裏麵所有的質量都已經坍塌到奇點上瞭。實際上我們並不知道在奇點上發生瞭什麼。我們知道的是奇點讓時空扭麯，並在它周圍形成一個視界。任何掉進視界裏的物質終都會落到奇點上。
　　設想一個倒黴的攀岩者掉進瞭一個黑洞。穿越視界並不能使他受到任何傷害，因為那裏什麼都沒有：隻有真空。攀岩者甚至可能都不知道他穿過瞭視界。麻煩的是，再也沒有什麼東西可以阻止他的下落瞭。首先，這裏沒有任何可供支撐的東西——記住，在黑洞裏除瞭奇點以外全都是空的。攀岩者的希望是他的繩索。但即使把繩索拴到有史以來牢固的(黑洞外的)岩石塞上也是徒勞。假設岩石塞可以堅持得住，繩索也會斷裂，或者它會被拉長、拉長，一直到攀岩者墜到奇點上為止。
　　當這一切發生的時候，可以設想將會有一次可怕的、破壞性的撞生。但我們無法知道確切的細節，除瞭攀岩者沒有人能夠看到這一切。因為沒有光能夠從黑洞裏跑齣來。從以上討論我們可以看齣黑洞裏麵引力的拉拽是不可抗拒的。一旦穿過瞭視界，我們不幸的攀岩者除非能讓時間停止否則他就無法阻止自己的下落。同時，在他落到奇點上之前也沒有什麼能“傷害”到他。在此之前，他僅僅是在真空中下落而已。他將感覺自己失重瞭，就像我在科萊奧貞尼的那次墜落一樣。這就凸顯瞭廣義相對論中的一條基本假設：一個自由下落觀察者的感覺和他在真空裏的感覺是一樣的。下麵是另一個可能會有所幫助的類比。假設山上有個湖，湖水由一個很小、流速很快的水流排齣。湖裏的魚知道不要離危險太近，即不要離那個水流的入口太近，因為一旦它們進入下降的水流，它們就無論如何也遊不齣那個水流迴到湖裏瞭。不小心進入水流的魚也不會受傷(至少暫時不會)，但它們彆無選擇隻有順著水流嚮下。湖水就像黑洞外的時空，而黑洞裏麵就像水流。奇點對應的則是那些尖銳的岩石，水流落在上麵並被擊碎，麵對尖銳的岩石，水流裏麵的魚會立刻粉身碎骨。你也可以設想其他的可能性：比如，水流也許會帶著魚安全、舒適地來到另外一個湖。類似地，也許在黑洞裏壓根就沒有什麼奇點，而是一個通嚮另外宇宙的隧道。這聽起來有些牽強，但考慮到我們並不理解奇點而且我們除非親自掉進去也無法知道在黑洞裏到底發生瞭什麼，所以我們也不能徹底排除這種可能性。

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序言

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物理學的深邃迴響：量子引力與時空構造的探索 書名： 暫定 《時空之謎：探索量子引力與宇宙圖景》 作者： 詹姆斯·卡爾森 (James Carlson) ISBN 待定 --- 內容簡介 本書旨在帶領讀者深入當前理論物理學最前沿的領域——量子引力。我們不再滿足於將廣義相對論與量子場論分割開來研究的傳統路徑，而是緻力於構建一個統一的、能夠描述宇宙在最小尺度上行為的理論框架。麵對黑洞奇點、宇宙大爆炸的初始瞬間等極端物理條件，我們迫切需要一個能夠調和引力與量子效應的統一描述，而這正是量子引力理論的核心使命。 本書結構嚴謹，邏輯清晰，從迴顧經典理論的局限性開始，逐步引入構建統一理論所麵臨的哲學與數學挑戰。我們不僅探討瞭主流的理論路徑，更對這些路徑背後的物理直覺進行瞭深入的剖析。 第一部分：理論的基石與崩塌 第一章：相對論的輝煌與局限 首先，我們對愛因斯坦的廣義相對論進行一次深刻的迴顧。它以優雅的幾何語言描述瞭引力如何通過時空彎麯來錶現。然而，我們必須直麵它的“盲點”——奇點問題。在黑洞的中心和宇宙大爆炸的起點，時空麯率趨於無窮大，這清楚地錶明，在這些極端的條件下，經典引力理論已經失效。 第二章：量子世界的碎片 隨後，我們將視角轉嚮描述微觀世界的量子力學。本書詳細闡述瞭量子場論（QFT）如何成功地統一瞭狹義相對論與量子力學，並催生瞭粒子物理學的標準模型。然而，當我們試圖將引力納入這一框架時，重整化的災難性失敗便暴露無遺。引力的量子場論（Graviton QFT）的微擾計算中，無窮大無法被有效消除，這並非技術性障礙，而是理論本身的深刻缺陷。這迫使物理學傢認識到，需要一種全新的、非微擾的量子引力理論。 第三章：信息悖論的陰影 黑洞熱力學的建立是理論物理學的關鍵轉摺點。貝肯斯坦的熵概念和霍金的輻射理論，揭示瞭黑洞並非“黑”的，它們具有溫度並最終會蒸發。然而，這個過程引發瞭著名的“信息悖論”——如果黑洞蒸發殆盡，那麼落入黑洞的物質所攜帶的量子信息去嚮何方？這直接挑戰瞭量子力學的基本原理（幺正性）。解決這一悖論，被認為是檢驗任何有效量子引力理論的試金石。 第二部分：通往統一的宏偉架構 第四章：弦理論的幾何升華 本書用大量篇幅探討瞭弦理論 (String Theory)。它不再將基本粒子視為點狀，而是將其視為一維的、振動的“弦”。通過引入更高的維度（通常是十維或十一維），弦理論自然地包含瞭自鏇為2的無質量粒子——引力子，從而將引力納入瞭量子框架。 我們將詳細考察超弦理論的五種不同版本，以及它們在更高維度理論——M理論——下的統一性。M理論不僅包含瞭所有的超弦理論，還引入瞭高維的“膜”（Branes）的概念。這些膜如何影響我們四維時空中的物理現象，以及它們如何可能成為解決信息悖論的鑰匙，是本章探討的重點。 第五章：圈量子引力：時空的原子化 作為弦理論的主要競爭者，圈量子引力 (Loop Quantum Gravity, LQG)采取瞭截然不同的路徑。LQG試圖在不引入額外維度和超對稱性的前提下，直接對愛因斯坦的幾何方程進行量子化。 LQG的核心概念是自鏇網絡 (Spin Networks)和自鏇泡沫 (Spin Foams)。我們闡釋瞭這些數學結構如何描述時空本身在普朗剋尺度上是“原子化”的、離散的，而非連續的。在LQG的框架下，空間和時間不再是背景，而是由這些基本的量子單元相互連接構成的動態實體。本書將重點分析LQG如何處理大爆炸奇點（提齣“大反彈”而非“大爆炸”的可能性）。 第六章：AdS/CFT對應與全息原理 在過去二十年間，量子引力領域最富有成效的工具之一是反德西特空間/共形場論對應 (AdS/CFT Correspondence)，也被稱為全息原理 (Holography)。 這一“猜想”提齣，一個在$(D+1)$維時空（具有負的宇宙學常數，即AdS空間）中描述引力的量子理論，等價於其邊界上一個$D$維的無引力量子場論（CFT）。這提供瞭一個非微擾的計算方法，允許物理學傢通過研究邊界上的標準場論來理解引力理論的深層結構。我們將探討該對應關係如何為理解黑洞中的量子信息保留問題提供瞭新的視角，暗示著我們所感知的空間維度可能隻是一個更基本信息的投影。 第三部分：現實世界的檢驗與未來展望 第七章：普朗剋尺度之外的效應 量子引力效應隻有在普朗剋尺度（約$10^{-35}$米，能量高達$10^{19}$ GeV）纔變得顯著。然而，我們如何纔能在可觀測的宇宙中尋找這些理論的微弱簽名？ 本章探討瞭間接的實驗途徑： 1. 宇宙微波背景 (CMB) 的極化模式： 尋找早期宇宙量子漲落留下的特定痕跡。 2. 高能天體物理事件： 伽馬射綫暴發齣的光子在穿越數十億光年的距離後，其速度可能因時空微觀結構的不同而産生極微小的延遲，這可以用來限製量子引力的參數空間。 3. 額外維度的搜尋： 在大型強子對撞機（LHC）等實驗中，尋找預言中微小額外維度對粒子碰撞結果的影響。 第八章：對時空本質的哲學重思 量子引力理論的終極目標不僅是數學上的統一，更是對實在本質的重新理解。如果時空本身是量子的、離散的，那麼“連續的時空”這一直覺概念又該如何解釋？本書將探討如何從這些基礎理論中湧現齣我們所熟悉的經典時空。我們還將審視時間這一概念在量子引力理論中的地位——在某些量子化公式中，時間可能根本不以經典變量的形式存在。 結論：未竟的徵途 量子引力仍然是理論物理學的“聖杯”。本書展示瞭人類思想在麵對自然界終極奧秘時所展現齣的深刻洞察力與不懈努力。盡管我們尚未獲得一個被實驗完全證實的最終理論，但弦理論、LQG以及全息原理等工具，已經極大地深化瞭我們對引力、空間、時間和信息之間聯係的理解。本書的結論將是：通往萬有理論的道路充滿荊棘，但每一步探索都揭示瞭宇宙圖景更深層的精妙結構。 --- 目標讀者群： 對理論物理、宇宙學和數學有濃厚興趣的本科高年級學生、研究生以及具備紮實物理學背景的愛好者。本書假定讀者對微積分、綫性代數以及基礎量子力學和狹義相對論有清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計，那流動的綫條和深邃的背景，仿佛在低語著宇宙最深層的秘密。我本身對物理學就有著濃厚的興趣，特彆是那些能夠解釋我們所處世界根本性質的理論。弦理論之所以吸引我，在於它試圖將看似不相容的量子力學和廣義相對論統一起來，這無疑是物理學界一項偉大的追求。我希望這本書能夠以一種引人入勝的方式，揭示弦理論的邏輯起點和推理過程。我會仔細閱讀書中關於“弦”的性質、振動模式以及它們如何形成不同基本粒子的部分，並嘗試理解多維空間的概念是如何被引入並解釋的。作者斯蒂文·斯科特·古布澤的名字，對我而言，更像是一個信譽的保證，預示著這本書的嚴謹性和深度。我對書中是否會提及弦理論在解決宇宙學問題，如大爆炸奇點、黑洞信息悖論等方麵的貢獻非常感興趣。同時，我也期待書中能夠對弦理論目前存在的爭議和局限性進行客觀的討論，這能幫助我更全麵地認識這一理論。

評分☆☆☆☆☆

當我看到這本書的標題和作者名時，內心就湧起一股強烈的求知欲。我一直認為，人類對宇宙的探索永無止境，而弦理論正是站在瞭這個探索的前沿。這本書的“正版”標識，以及給齣的ISBN號，都讓我相信這是一本值得信賴的學術著作。我希望這本書能夠帶我進入一個全新的思維空間，讓我理解那些超越我們日常直覺的物理概念。我尤其期待書中能夠用清晰的圖示或模型來輔助說明，例如，關於額外維度的摺疊方式，以及如何通過這些額外維度來解釋基本粒子質量和相互作用的問題。我非常好奇作者將如何處理弦理論中涉及到的復雜數學，並希望能夠從中獲得一些關於物理直覺的啓發，而不僅僅是公式的堆砌。這本書的齣現，為我深入瞭解弦理論這一劃時代的物理學構想提供瞭一個絕佳的契機，我期待著它能夠拓展我的視野，激發我對宇宙更深層次的思考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就足夠吸引人，深邃的宇宙藍搭配著精緻的弦綫圖案，仿佛直接將我帶入瞭那個充滿未知的物理學殿堂。標題“正版 弦理論”更是直抒胸臆，傳遞齣一種嚴謹和權威感。雖然我對弦理論的理解尚淺，但僅憑這封麵和標題，我就迫不及待地想翻開它，去探索那些超越日常感知的奇妙世界。我一直對宇宙的起源、基本粒子的構成以及引力如何與其他基本力統一等問題充滿好奇，而弦理論正是試圖解答這些終極問題的有力候選者之一。這本書的齣現，無疑為我提供瞭一個深入瞭解這一前沿物理學分支的絕佳機會。我期待它能用通俗易懂的語言，帶領我一步步揭開弦理論的神秘麵紗，理解那些復雜的數學公式背後所蘊含的深刻物理意義。同時，作者的名字——斯蒂文·斯科特·古布澤（Steven Scott），也讓我對這本書的專業性和深度充滿瞭信心，他必然是一位在該領域有著深厚造詣的學者。我尤其關注書中是否能清晰地闡述弦理論的幾個核心概念，例如超對稱性、額外維度以及M理論等，並且希望能看到一些關於弦理論目前麵臨的挑戰和未來發展方嚮的探討，這對於我這樣一個門外漢來說，將是極其寶貴的指引。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的那一刻，我就被它的分量感所吸引，這不僅僅是物理上的重量，更是一種知識的厚重感。我一直對宇宙的宏大尺度和微觀世界的奇妙運行原理著迷，而弦理論恰恰是連接這兩者的橋梁。我希望這本書能夠在我心中建立起一個關於弦理論的完整框架，讓我明白它與其他物理理論，如廣義相對論和量子力學，是如何相互關聯又相互補充的。我特彆關注書中是否會深入探討弦理論的數學基礎，當然，我並非數學專業人士，但我相信優秀的作者能夠以一種易於理解的方式，展示那些令人驚嘆的數學結構如何支撐起整個理論。我會留意作者是否會介紹一些前沿的實驗進展，盡管弦理論的實驗驗證目前還麵臨巨大的挑戰，但任何微小的曙光都足以讓人振奮。這本書的“正版”字樣，也讓我對其內容的準確性吃瞭一顆定心丸，不用擔心會接觸到一些未經考證的二手信息。我希望通過這本書，我能夠對“弦”這個基本單位有一個更深刻的認知，理解它如何能夠統一所有的基本力，包括引力，這對於我理解整個宇宙的運行規律至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀工藝也十分考究，紙張的質感溫潤而厚實，印刷清晰，文字排版疏朗有緻，閱讀起來非常舒適。我一直認為，一本優秀的科普讀物，不僅要有紮實的理論內容，還要有良好的閱讀體驗，這本書在這方麵無疑做到瞭。我對於物理學，尤其是理論物理學，一直抱著一種敬畏之心，因為其中涉及的概念往往抽象而深奧，對讀者的邏輯思維和想象力都有很高的要求。我希望這本書能夠適當地運用比喻和類比，將那些復雜的概念具象化，幫助我更好地理解。例如，關於“弦”的概念，我非常好奇作者將如何去解釋，它是如何振動的，又如何通過不同的振動模式來對應不同的基本粒子。我對書中是否會涉及一些曆史性的發展脈絡也充滿瞭期待，比如弦理論是如何從早期弦論發展到如今的M理論的，其中經曆瞭哪些重大的突破和轉摺。這本書的書號9787562490234，也方便瞭我日後查找和引用，這種嚴謹的齣版信息，往往也暗示著書籍內容的可靠性。我非常想知道，書中是否會觸及弦理論在解釋暗物質、暗能量等宇宙未解之謎方麵的潛力，以及它與量子引力理論的關係。