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宇宙的琴弦 作者:(美)布莱恩·R. 格林

宇宙的琴弦 作者:(美)布莱恩·R. 格林

宇宙的琴弦 出版社:湖南科学技术出版社

宇宙的琴弦 内容简介

宇宙的琴弦 目录

宇宙的琴弦 精彩文摘

布莱恩•格林是当今世界领先的弦理论家之一,他十分精妙地把科学思想与写作融合起来。本书撩开了弦理论的神秘面纱,揭示了一个十一维的宇宙。那里,空间的纤维撕裂了又自己缝合起来,一切物质——从最小的夸克到最巨大的超新星——都在微观的小能量环的振动中产生。本书荣获2000年安万特科学图书奖。格林竭尽所能,运用许多的例子和类比,将极其复杂的理论用简洁而优美语言展示在读者面前,让普通人也能读懂。本书的才情令人眩晕,也没有哪本书像它那样启迪思想,愉悦读者。它真是一部科学的杰作——一次愉快清心的现代物理学旅行,让我们比以前离宇宙更近了……第一部分:知识的边缘1. 同一根弦第二部分:空间、时间和量子的困境2. 空间、时间和观众的眼睛3. 卷曲与波澜4. 奇异的微观世界5. 渴望新理论:广义相对论与量子力学第三部分:宇宙交响曲6. 万物都是音乐:超弦理论基础7. 超弦的“超”8. 看不见的维9. 证据:实验信号第四部分:弦理论与空间结构10. 量子几何11. 空间结构的破裂12. 超越弦:寻找M理论13. 从弦/M理论看黑洞14. 宇宙学沉思第五部分:统一在21世纪15. 远望如果说谁想把事实藏起来,那也太戏剧化了。不过,半个多世纪以来,物理学家心里明白,即使对历史上某些最大的科学成就来说,在远方的地平线上也飘浮着乌云。问题在于,现代物理学所依赖的是两大支柱。一个是爱因斯坦的相对论,它为我们从大尺度认识宇宙(如恒星、星系、星系团以及比它们更大的宇宙自身的膨胀)提供了理论框架;另一个是量子力学,我们用这个框架认识了小尺度下的宇宙:分子、原子以及比原子更小的粒子,如电子和夸克。几十年来,两个理论的所有预言差不多都在实验上被物理学家以难以想象的精度证实了。但同样的这两个理论工具,却无情地把我们引向一个痛苦的结论:从广义相对论和量子力学今天的形式看,它们不可能都是正确的。在过去的百年里,我们获得了巨大的进步——解释了宇宙的膨胀,也认识了物质的基本结构——然而,作为这些进步的基础的两个理论,却是水火不相容的。如果你以前没有听说过这一场火爆的对抗,你也许很想知道那是为什么。这个问题回答起来并不是很困难。除了某些最极端的情形,物理学家研究的东西,要么是小而轻的(如原子和它的组成部分),要么是大而重的(如恒星和星系),从来没有兼具两种性质的。也就是说,对某一种事物,他们只需要量子力学或广义相对论就够了,至于另一家理论怎么大声告诫,都可以不屑一顾。50年来,这方法虽然并不令人高枕无忧,但却是非常严密的。宇宙就可能是极端情形。在黑洞的中央,大量物质被挤压到一个极小的空间里;在大爆炸的时刻,整个宇宙从比沙粒还小的微尘中爆发出来。这些就是“小而重”的领域,体积很小,而质量大得吓人,所以量子力学和广义相对论应该一起走进来。以后我们会越来越明白,当广义相对论与量子力学的方程结合时,会像一辆破车,摇晃、颠簸、丁零当啷,喷出一路的废气。说白了,那就是,一个良好的物理学问题从两家理论不幸的结合中得到了无聊的结果。即使喜欢让黑洞的内部和宇宙的开端继续躲在神秘背后的人,也不禁会感觉到,量子力学和广义相对论之间的水与火的对抗,只有在更深的层次上才会平息下来。话又说回来,宇宙在最基本的水平上就不能是分离的吗?它也许当真需要拿一组定律来写大东西,而拿另一组不相容的定律去写小的呢。超弦理论响亮地告诉我们,不是那样的。与令人仰止的量子力学和广义相对论巨人相比,超弦理论不过是初生的牛犊。全世界物理学家和数学家过去十年的研究发现,这种在最基本层次上描写事物的方法,缓解了广义相对论与量子力学间的紧张关系。实际上,超弦带来了更多的东西:在这个新框架下,广义相对论和量子力学的相互需要才使理论有意义。根据超弦理论,“大”定律与“小”定律的结合,不但是幸福的,也是注定了的。这当然是好事情。而超弦理论——简单说,即弦理论——则将这结合大大往前推进了一步。为了一个能把所有的自然力、所有的物质编织成一幅锦绣图画的统一的物理学理论,爱因斯坦曾追寻了30年,他失败了。今天,在新千年的黎明,弦理论的拥戴者们宣称,那幅迷人的统一图景终于出现了。弦理论有能力证明,发生在宇宙间的一切奇妙的事情——从亚原子世界里夸克疯狂的舞蹈,到太空中飞旋双星高雅的华尔兹;从大爆炸的原初火球,到星河的壮丽旋涡——都体现着一个伟大的物理学原理,一个伟大的数学方程。弦理论的这些特征要求我们极大地改变对空间、时间和物质的认识,所以我们需要花一些时间来熟悉它,在一定水平上理解它。不过我们也会发现,从它本来的背景看,弦理论虽然来得突然,却是过去百年物理学革命性发现的自然产物。实际上,我们将看到,像广义相对论和量子力学那样可怕的冲突不是第一次,而是我们在过去百年里遭遇的两次大冲突的结果,那每一次冲突的解决,都使我们对宇宙的认识发生了奇妙的改变。

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