看不見的世界：碰撞的宇宙，膜，弦與其他 [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·韋伯 著，鬍俊偉 譯

圖書標籤:

• 物理學
• 宇宙學
• 弦理論
• 膜理論
• 多重宇宙
• 現代物理
• 量子力學
• 時空
• 高維空間
• 科普讀物

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：

內容簡介

看看大爆炸之外……
盡管人們已經差不多接受瞭宇宙起源於大爆炸這一思想，但是我們卻沒有一個閤理的理論可以描述導緻這一創造性大衝撞的力。現代科學一些最深刻的問題來自於科學傢解釋宇宙起源時所遇到的睏難。大爆炸之前又有些什麼?過去的幾年裏，宇宙學傢們已經開始緻力於發展新的、有時甚至難以想象的想法，並且他們已經發現瞭一些綫索。
在《看不見的世界：碰撞的宇宙，膜，弦與其他》中，斯蒂芬·韋伯詳細地研究瞭最新理論的奧妙之處。在介紹瞭廣義相對論與量子力學--20世紀物理學的兩大基礎--之後，韋伯解釋瞭這兩種理論根本上的矛盾之處。在接下來幾章令人驚奇的內容之後，韋伯將我們引嚮瞭物理學傢們為解決這一矛盾而提齣的種種古怪詭異的見解--從難以置信的小粒子到大得足以蓋住宇宙的膜，最後作者把我們帶到瞭理解力的全新領域。
這些還處於研究中、奇怪又美妙的想法到瞭韋伯的手裏，便變得既通俗易懂又迷人有趣。韋伯帶給讀者的並不僅僅是有關物理學傢現在如何看待宇宙的內容，還有在新的宇宙圖像慢慢浮現時科學傢們所感受到的敬畏與激動之情。

作者簡介

斯蒂芬·韋伯為英國開放大學（Open University，通過電視、函授或因特網教學）的學與教計劃工作（Learning&Teaching; Solutions，LTS）。他的上一部著作是《外星人在哪?》。

目錄

前言
導言
理想物理
洞穴寓言
尋找對稱性
第一章 對稱性
日常生活中的對稱性
雪花
物理學中的對稱性
群論:對稱性的數學
第二章 物理學的兩大支柱
全球衛星定位係統
大尺度物理:廣義相對論
小尺度物理:量子的神秘世界
廣義相對論遭遇量子力學:小尺度上的大麻煩
第三章 構建宇宙的基塊
基本粒子的産生
為基本粒子分類
初探基本粒子
第四章 標準模型
我們最好的理論
局域規範對稱性
電磁相互作用
強相互作用
弱相互作用
電弱統一與希格斯粒子
標準模型的成功
標準模型並非終極理論
第五章 大統一理論與超對稱
大統一理論
超對稱
局域超對稱
第六章 更高的維度
卡魯紮一剋萊因理論
然而更多的維度
第七章 超弦
超弦的早期曆史
第一次超弦革命
碩果纍纍的革命
第八章 M的故事
電磁對偶性
弦論中的對偶性
M理論
結論
第九章 關於膜與黑洞
第十章 我們的世界是一幅全息圖
第十一章 當世界碰撞時
小辭典
索引
參考書目
圖片使用授權聲明
譯後記

精彩書摘

第一章 對稱性
美是我們麵對大自然時的武器;正是由於對美的追求，我們將極限、對稱、比例添加到我們製造的物中。美羈絆凍結瞭自然的融流。
卡米爾·帕格裏亞（CamillePaglia），
《性麵具》（SexualPersonae）
由多邊形平麵圍起來的立體稱為多麵體。盡管這個定義有點抽象，但多麵體本身還是比較簡單的研究對象。在我們的人造世界中多麵體無處不在。比如生活中常見的一個多麵體——早餐麥片盒：盒子的每一個麵都是一個矩形（有四條邊的多邊形），每個矩形的邊與其他矩形的邊接到一起構成一個密閉的盒子。不難理解，我們可以構建無數種不同的多麵體。即使正多麵體也是彼此不同的。
由正多邊形——所有的邊以及所有的角都相等的多麵體，比如等邊三角形與正方形——組成的多麵體稱為正多麵體。正多麵體之所以很特彆在於它具有高度的對稱性：無論你轉到正多麵體的哪一個麵，它們看起來都一樣。裝麥片的那個盒子就不是這樣，換個麵看起來就不同瞭。（麥片盒的正麵有KrispyChoccoKorn的標識;相對小些的側麵列著營養成分;上麵最小的一麵用於打開盒子。）這樣的盒子顯然不具有正多麵體那樣的對稱性。
值得注意的是，隻有五種正多麵體：正四麵體，立方體，正八麵體，正十二麵體，正二十麵體（圖2）。再沒有其他的正多麵體瞭。（交於正多麵體一個定點的正多邊形內角和必須要小於360°，隻有這五種正多麵體滿足這種限製。）人們早就知道這一點;柏拉圖在他的名著《蒂邁歐篇》（Timaeus）中描述瞭這五種正多麵體。為瞭嚮柏拉圖錶示敬意，這些對稱的研究對象現在一般稱為柏拉圖立體。
……

前言/序言

《天穹之秘：黑洞的低語，引力的漣漪，宇宙的織錦》 在這個浩瀚無垠的宇宙中，隱藏著無數令人著迷的奧秘。從遙不可及的星係邊緣，到我們腳下微觀世界的奇妙景象，物理學傢的目光從未停止探索的腳步。本書將帶領您踏上一段非凡的智識旅程，深入那些挑戰我們日常直覺、卻又深刻影響著宇宙運行的物理學前沿。我們將一同揭開黑洞那吞噬一切的神秘麵紗，感受引力如何在時間和空間中編織齣宇宙的宏偉畫捲，並試圖理解構成萬物最基本單元的深層含義。 一、 黑洞：宇宙中最極端的實驗室 黑洞，作為宇宙中最具戲劇性的天體之一，一直是理論物理學和天體物理學研究的焦點。它們的存在，源於愛因斯坦的廣義相對論，即當質量密度達到一定程度時，時空會發生極度的彎麯，形成一個連光都無法逃脫的區域。本書將從黑洞的誕生講起，探討恒星級黑洞的形成過程，以及那些隱藏在星係中心的超大質量黑洞，它們如何塑造著周圍的星係演化。 我們將詳細解析黑洞的幾個關鍵特徵：事件視界（Event Horizon），這是黑洞的邊界，一旦跨越，便再無迴頭之路；奇點（Singularity），理論上黑洞內部無限緻密、時空麯率無限的點，雖然其物理性質尚未完全理解，但它是黑洞模型的核心。本書還將探討一些令人著迷的黑洞相關現象，例如吸積盤（Accretion Disk），物質在落入黑洞前形成的熾熱鏇轉盤，其釋放齣的強大輻射是天文學傢探測黑洞的重要綫索；噴流（Jets），某些黑洞會從兩極噴射齣高速粒子流，它們能夠影響星係際介質，甚至改變星係的生長。 此外，我們還將觸及黑洞研究中最具爭議也最令人興奮的領域之一：信息悖論（Information Paradox）。根據量子力學，信息不會丟失，但落入黑洞的物質及其攜帶的信息似乎被永遠鎖在黑洞內部，並且隨著霍金輻射（Hawking Radiation）的蒸發而消失。這個問題至今仍是理論物理學的一大難題，本書將梳理目前主流的幾種可能解決方案，例如全息原理（Holographic Principle）的啓發，以及黑洞內部可能存在的“白洞”或“蟲洞”等猜想，讓讀者瞭解科學傢們為瞭調和廣義相對論和量子力學所做的艱苦努力。 二、 引力的漣漪：時空的舞蹈與宇宙的皺紋 引力，這股塑造瞭宇宙宏觀結構的無形之手，其最深刻的描述來自愛因斯坦的廣義相對論。廣義相對論告訴我們，引力並非一種力，而是質量和能量彎麯時空的結果。物體沿著彎麯的時空“測地綫”運動，我們感受到的“引力”便是這種運動的體現。 本書將深入探討廣義相對論的核心思想，解釋引力如何影響時間和空間。我們將解析引力時間膨脹（Gravitational Time Dilation）的現象，即引力越強的地方，時間流逝得越慢，這已經在GPS衛星的運行中得到瞭精確的驗證。同時，我們也會討論引力透鏡效應（Gravitational Lensing），遙遠星係的光綫經過大質量天體（如星係團）時會被彎麯，從而形成扭麯、放大甚至齣現多個像，這為我們觀察宇宙深處提供瞭獨特的窗口。 當然，引力研究中最令人振奮的突破之一是引力波（Gravitational Waves）的探測。引力波是時空本身的漣漪，由大質量天體的劇烈運動（如黑洞閤並、中子星碰撞）産生，並以光速傳播。本書將迴顧引力波的理論預測，以及LIGO和Virgo等探測器如何首次直接探測到它們，這為我們提供瞭一種全新的觀測宇宙的方式，使我們能夠“傾聽”宇宙最劇烈的事件，揭示那些隱藏在電磁波譜之外的秘密。我們將探討引力波天文學的未來，它將如何與傳統天文學結閤，開啓“多信使天文學”的新時代，幫助我們更全麵地理解宇宙的演化和基本物理定律。 三、 宇宙的織錦：萬物的構成與基本粒子 在宏觀的引力世界之下，是一個由基本粒子構成的微觀量子世界。量子力學是現代物理學的基石，它描述瞭原子、電子、光子等微觀粒子及其相互作用的行為。本書將帶領讀者穿越令人費解的量子世界，從原子結構的基本概念講起，逐步深入到構成物質和力的更深層次。 我們將介紹標準模型（Standard Model），這是描述除引力之外的四種基本力（電磁力、強核力、弱核力）以及構成物質的基本粒子的理論框架。標準模型包含瞭費米子（構成物質的粒子，如誇剋和輕子）和玻色子（傳遞相互作用力的粒子，如光子、膠子、W和Z玻色子，以及希格斯玻色子）。本書將詳細解釋這些粒子的屬性，例如它們的電荷、自鏇、質量，以及它們如何通過交換玻色子進行相互作用。 特彆地，我們將重點介紹希格斯粒子（Higgs Boson）的發現及其意義。希格斯粒子和希格斯場被認為是賦予其他基本粒子質量的根源。它的發現填補瞭標準模型的最後一塊拼圖，但同時也引發瞭新的問題，例如希格斯粒子的質量為何如此之小，以及它是否與其他未知粒子存在某種聯係。 本書還將簡要介紹量子場論（Quantum Field Theory）的基本思想，它將量子力學和狹義相對論結閤起來，是理解基本粒子及其相互作用的強大工具。盡管量子場論在描述微觀粒子方麵取得瞭巨大成功，但它仍然麵臨著與引力統一的挑戰。 四、 展望未來：物理學的未解之謎與前沿探索 盡管人類在理解宇宙方麵取得瞭輝煌的成就，但我們仍然麵臨著許多深刻的未解之謎。本書的最後部分將聚焦於當前物理學研究中最前沿的一些方嚮，它們可能指引我們未來的探索之路。 例如，暗物質（Dark Matter）和暗能量（Dark Energy）是當前宇宙學中最大的謎團。觀測錶明，我們可見的普通物質隻占宇宙總質能的很小一部分，絕大部分是由我們無法直接探測到的暗物質和暗能量組成的。本書將梳理支持暗物質和暗能量存在的觀測證據，並介紹一些主流的理論模型，例如弱相互作用大質量粒子（WIMPs）作為暗物質候選者，以及宇宙加速膨脹與暗能量的本質之間的聯係。 此外，量子引力（Quantum Gravity）的研究旨在統一描述引力的廣義相對論和描述微觀世界的量子力學。本書將簡要介紹幾種主要的量子引力理論，例如弦理論（String Theory），它提齣基本粒子並非點狀，而是微小的弦的振動模式；以及圈量子引力（Loop Quantum Gravity），它試圖將時空本身量子化。雖然這些理論仍處於早期發展階段，但它們代錶瞭人類試圖構建一個更完整、更統一的物理學圖景的努力。 《天穹之秘：黑洞的低語，引力的漣漪，宇宙的織錦》並非僅僅是知識的堆砌，而是一次邀請，邀請您以開放的心態，一同踏入物理學的奇妙世界。我們將嘗試以清晰易懂的語言，剝開復雜的概念，讓您領略科學探索的魅力，感受人類智慧在理解宇宙奧秘過程中的閃光。這是一次關於宇宙、關於現實本質的深刻思考，一次對我們所處世界的全新認識的啓迪。

评分☆☆☆☆☆

從一個資深科幻迷的角度來看，這本書對我最大的吸引力在於它提供瞭比任何科幻小說都更宏大、更真實的“世界觀”構建素材。我一直覺得，最頂尖的科學理論往往比最瘋狂的想象更令人震撼。如果這本書能夠清晰地描繪齣那些“碰撞的宇宙”可能帶來的奇景，或者多維空間在我們三維世界中的投影，那無疑會極大地豐富我的想象力庫。我希望能從中找到啓發，去構建更具說服力的虛構世界。我更看重的是那種思想的“衝擊力”，那種讓人在讀完一個章節後，需要停下來，望著窗外，重新審視自己所處現實的震撼感。如果作者能夠巧妙地將這些理論與我們日常能感知到的現象建立聯係，哪怕隻是一點點微弱的關聯，都能讓這些高深的理論變得不再遙不可及，而是觸手可及的“可能”。

评分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，我非常看重作者的敘事節奏和對復雜概念的拆解能力。麵對像弦理論、膜宇宙這類聽起來就令人頭大的主題，如果作者能像一位優秀的導遊一樣，循序漸進地帶領讀者進入迷宮，而不是直接把我們扔進深淵，那纔是真正的高水平科普。我特彆關注作者是如何平衡科學的準確性和大眾的可讀性之間的矛盾。如果書中充滿瞭生動的比喻和恰到好處的曆史背景介紹，那就太棒瞭。我希望讀完後，我不僅知道“是什麼”，更能理解“為什麼是這樣思考”的邏輯鏈條。另外，如果能穿插一些科學傢們在探索這些理論過程中的掙紮、靈感迸發的瞬間，那會讓整個閱讀過程充滿人情味，而不是冷冰冰的公式推導。這本書的排版看起來很舒服，字體大小和行間距都處理得當，這對於長時間閱讀深度內容至關重要，畢竟，誰也不想因為排版問題而感到閱讀疲勞。

评分☆☆☆☆☆

我購買這本書的動機，很大程度上源於對現有科學解釋的某種“不滿足感”。我們都被教導瞭標準模型的成功，但同時也知道它在解釋暗物質、暗能量，以及宇宙大爆炸奇點等問題上的局限性。我希望這本書能扮演一個“思想的叛逆者”角色，大膽地探討那些尚未被主流接受、但充滿潛力的替代性理論。我期待看到對這些“怪異想法”的全麵梳理，探討它們各自的優勢與緻命的邏輯漏洞。這種對理論邊界的探索精神，纔是一個真正優秀的前沿科普讀物所應具備的特質。如果作者能夠以一種開放的心態去呈現這些理論的“辯論”過程，而不是急於給齣唯一正確的答案，那麼這本書就成功地激發瞭我批判性思維的火花，讓我不僅僅是一個被動的信息接收者，而是一個積極的思考參與者。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡直充滿瞭未來感和神秘色彩，那種深邃的宇宙背景與流動的光影交織在一起，讓人忍不住想一探究竟。我一直對那些挑戰我們傳統認知的物理學理論抱有濃厚的興趣，尤其是那些關於宇宙起源、多重維度以及微觀粒子世界的猜想。這本書的標題本身就極具誘惑力，“看不見的世界”一下子就抓住瞭我的好奇心，讓我聯想到那些隱藏在宏大敘事背後的精妙結構。我期待作者能以一種既嚴謹又生動的方式，將這些前沿的物理概念呈現齣來，而不是用晦澀難懂的公式堆砌。我希望它不僅僅是知識的羅列，更是一次思想上的探險，引導我跳齣日常經驗的框架，去想象那些超越感官極限的可能性。這本書的厚度適中，拿在手裏很有分量感，這讓我對其中內容的深度和廣度充滿瞭信心，仿佛我已經觸摸到瞭那些理論的邊緣，準備好迎接一場思維的顛覆。

评分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀質量給瞭我一個很好的第一印象，堅實的精裝外殼似乎象徵著它所承載知識的穩固性。我非常重視科普讀物在細節處理上的用心程度。例如，書中是否配有高質量的插圖或示意圖來輔助理解那些抽象的幾何結構或物理過程？對於一個視覺學習者來說，一張精準的圖勝過韆言萬語的文字描述。如果作者在闡釋引力如何在大尺度上塑造宇宙，以及在極小尺度上如何被量子力學所睏擾時，能提供清晰的圖解，那這本書的價值將大大提升。此外，我好奇它是否有提供一個深入的索引或術語錶，因為這類書籍中總會充斥著大量新名詞，一個完善的參考工具能極大地幫助迴顧和消化知識點，讓這本書成為一本可以反復查閱的工具書，而非一次性的讀物。

评分☆☆☆☆☆

这个科普系列真正在人眼前打开了一扇大门，原来事物是这样，原来可以这样去理解，是国内非常缺乏的知识教导。

评分☆☆☆☆☆

还没来得及细看。湖南科技这一套买了不少本了，都很好看，可惜相似题材的有内容重复

评分☆☆☆☆☆

书是好书，只是封面上的脚印、鞋印、灰土....像从煤堆里扒出来似的，擦都擦不掉，还能再脏点吗？！

评分☆☆☆☆☆

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。

评分☆☆☆☆☆

所以宇宙是在黑暗森林战争中从11维一路被打下来成现在这个样子的啦！

评分☆☆☆☆☆

在贴吧里别人推荐的,相信他的眼光

评分☆☆☆☆☆

正在阅读，不错的书，通俗易懂

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☆☆☆☆☆

看看大爆炸之外……