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2020年8月25日21:50:19 評論 129

宇宙的琴弦 作者:(美)布萊恩·R. 格林

宇宙的琴弦 出版社:湖南科學技術出版社

宇宙的琴弦 內容簡介

旧版尊龙人生就是博下载布萊恩?格林是當今世界領先的弦理論家之一,他十分精妙地把科學思想與寫作融合起來。本書撩開了弦理論的神秘面紗,揭示了一個十一維的宇宙。那里,空間的纖維撕裂了又自己縫合起來,一切物質——從最小的夸克到最巨大的超新星——都在微觀的小能量環的振動中產生。本書榮獲2000年安萬特科學圖書獎。格林竭盡所能,運用許多的例子和類比,將極其復雜的理論用簡潔而優美語言展示在讀者面前,讓普通人也能讀懂。本書的才情令人眩暈,也沒有哪本書像它那樣啟迪思想,愉悅讀者。它真是一部科學的杰作——一次愉快清心的現代物理學旅行,讓我們比以前離宇宙更近了……

宇宙的琴弦 目錄

第一部分:知識的邊緣

1. 同一根弦

第二部分:空間、時間和量子的困境

旧版尊龙人生就是博下载2. 空間、時間和觀眾的眼睛

3. 卷曲與波瀾

4. 奇異的微觀世界

5. 渴望新理論:廣義相對論與量子力學

第三部分:宇宙交響曲

6. 萬物都是音樂:超弦理論基礎

7. 超弦的“超”

8. 看不見的維

9. 證據:實驗信號

第四部分:弦理論與空間結構

10. 量子幾何

旧版尊龙人生就是博下载11. 空間結構的破裂

旧版尊龙人生就是博下载12. 超越弦:尋找M理論

13. 從弦/M理論看黑洞

14. 宇宙學沉思

旧版尊龙人生就是博下载第五部分:統一在21世紀

15. 遠望

宇宙的琴弦 精彩文摘

如果說誰想把事實藏起來,那也太戲劇化了。不過,半個多世紀以來,物理學家心里明白,即使對歷史上某些最大的科學成就來說,在遠方的地平線上也飄浮著烏云。問題在于,現代物理學所依賴的是兩大支柱。一個是愛因斯坦的相對論,它為我們從大尺度認識宇宙(如恒星、星系、星系團以及比它們更大的宇宙自身的膨脹)提供了理論框架;另一個是量子力學,我們用這個框架認識了小尺度下的宇宙:分子、原子以及比原子更小的粒子,如電子和夸克。幾十年來,兩個理論的所有預言差不多都在實驗上被物理學家以難以想象的精度證實了。但同樣的這兩個理論工具,卻無情地把我們引向一個痛苦的結論:從廣義相對論和量子力學今天的形式看,它們不可能都是正確的。在過去的百年里,我們獲得了巨大的進步——解釋了宇宙的膨脹,也認識了物質的基本結構——然而,作為這些進步的基礎的兩個理論,卻是水火不相容的。

旧版尊龙人生就是博下载如果你以前沒有聽說過這一場火爆的對抗,你也許很想知道那是為什么。這個問題回答起來并不是很困難。除了某些最極端的情形,物理學家研究的東西,要么是小而輕的(如原子和它的組成部分),要么是大而重的(如恒星和星系),從來沒有兼具兩種性質的。也就是說,對某一種事物,他們只需要量子力學或廣義相對論就夠了,至于另一家理論怎么大聲告誡,都可以不屑一顧。50年來,這方法雖然并不令人高枕無憂,但卻是非常嚴密的。

旧版尊龙人生就是博下载宇宙就可能是極端情形。在黑洞的中央,大量物質被擠壓到一個極小的空間里;在大爆炸的時刻,整個宇宙從比沙粒還小的微塵中爆發出來。這些就是“小而重”的領域,體積很小,而質量大得嚇人,所以量子力學和廣義相對論應該一起走進來。以后我們會越來越明白,當廣義相對論與量子力學的方程結合時,會像一輛破車,搖晃、顛簸、丁零當啷,噴出一路的廢氣。說白了,那就是,一個良好的物理學問題從兩家理論不幸的結合中得到了無聊的結果。即使喜歡讓黑洞的內部和宇宙的開端繼續躲在神秘背后的人,也不禁會感覺到,量子力學和廣義相對論之間的水與火的對抗,只有在更深的層次上才會平息下來。話又說回來,宇宙在最基本的水平上就不能是分離的嗎?它也許當真需要拿一組定律來寫大東西,而拿另一組不相容的定律去寫小的呢。

超弦理論響亮地告訴我們,不是那樣的。與令人仰止的量子力學和廣義相對論巨人相比,超弦理論不過是初生的牛犢。全世界物理學家和數學家過去十年的研究發現,這種在最基本層次上描寫事物的方法,緩解了廣義相對論與量子力學間的緊張關系。實際上,超弦帶來了更多的東西:在這個新框架下,廣義相對論和量子力學的相互需要才使理論有意義。根據超弦理論,“大”定律與“小”定律的結合,不但是幸福的,也是注定了的。

這當然是好事情。而超弦理論——簡單說,即弦理論——則將這結合大大往前推進了一步。為了一個能把所有的自然力、所有的物質編織成一幅錦繡圖畫的統一的物理學理論,愛因斯坦曾追尋了30年,他失敗了。今天,在新千年的黎明,弦理論的擁戴者們宣稱,那幅迷人的統一圖景終于出現了。弦理論有能力證明,發生在宇宙間的一切奇妙的事情——從亞原子世界里夸克瘋狂的舞蹈,到太空中飛旋雙星高雅的華爾茲;從大爆炸的原初火球,到星河的壯麗旋渦——都體現著一個偉大的物理學原理,一個偉大的數學方程。

弦理論的這些特征要求我們極大地改變對空間、時間和物質的認識,所以我們需要花一些時間來熟悉它,在一定水平上理解它。不過我們也會發現,從它本來的背景看,弦理論雖然來得突然,卻是過去百年物理學革命性發現的自然產物。實際上,我們將看到,像廣義相對論和量子力學那樣可怕的沖突不是第一次,而是我們在過去百年里遭遇的兩次大沖突的結果,那每一次沖突的解決,都使我們對宇宙的認識發生了奇妙的改變。

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