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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Cutnell, John D./ Johnson, Kenneth W.

出品人:

頁數:1031

译者:

出版時間:

價格:99.4

裝幀:Pap

isbn號碼:9780471663249

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理學
• 科學
• 自然科學
• 物理
• 大學物理
• 教科書
• 理工科
• 基礎物理
• 經典物理
• 現代物理

穿越星辰的低語：宇宙的結構與物質的奧秘 作者：艾米莉亞·凡登堡 (Amelia Vandenberg) （A Whisper Through the Stars: The Fabric of the Cosmos and the Secrets of Matter） --- 導言：我們所處的空間與時間的交織 當我們仰望浩瀚的夜空，心中湧起的不僅僅是敬畏，更是對“存在”本身最深刻的叩問。人類文明的演進史，在很大程度上就是一部不斷探索物質本質、理解宇宙規律的曆史。《穿越星辰的低語》並非一本探討牛頓力學或經典電磁學的教科書，它是一次深入的、跨越時空的思辨之旅，旨在揭示我們當前物理學理解邊界之外的、那些宏大而幽微的宇宙結構與微觀世界的內在聯係。 本書的寫作初衷，在於填補當前主流敘事中關於“結構”與“湧現”之間鴻溝的空白。我們習慣於將宇宙視為由基本粒子構成的機械裝置，但這種描述是否足夠捕捉到宇宙的動態美感和內在秩序？艾米莉亞·凡登堡教授，這位以其在拓撲學和量子信息領域的前沿研究而聞名的學者，以一種近乎詩意的嚴謹，引導讀者穿梭於理論物理學的最前沿，探討超越標準模型、甚至超越我們當前對時空概念認知的領域。 本書不涉及任何關於《Physics》——無論是大學教材、專業參考書還是特定主題的專著——的具體章節內容、實驗數據或標準習題。它關注的是那些理論的“骨架”和“紋理”。 --- 第一部分：時空的拓撲學與湧現的維度 在物理學中，時空通常被視為一個光滑、連續的背景。然而，凡登堡教授在本部分提齣瞭一個激進的觀點：時空本身可能是一種“相變”的産物，而非基礎實體。 1. 量子信息與時空起源的猜想 本章深入探討瞭如何利用量子糾纏的結構來“編織”時空。如果時空不是預先存在的畫布，而是信息糾纏的動態結果，那麼我們對引力的理解將需要徹底重構。作者詳細闡述瞭“ER = EPR”猜想在更高維度張量網絡中的推廣，探討瞭在何種信息度量下，彎麯時空可以被解析為量子比特（Qubit）網絡的拓撲形變。此處的重點在於信息論如何轉化為幾何實在，而非具體計算引力場方程的解法。 2. 緊緻化空間的非對稱性 在超弦理論的框架下，額外維度通常被設想為緊湊且對稱的卡拉比-丘流形。凡登堡教授挑戰瞭這種對稱性偏好，提齣存在一種“信息熵驅動”的緊緻化過程，這可能導緻我們可觀測的四維時空具有固有的不對稱性。她通過引入一種“信息流形”的概念，討論瞭為什麼基本物理常數——例如精細結構常數——在時空的不同區域可能存在微小的、難以察覺的變異，這種變異源於時空結構在極小尺度上的拓撲褶皺。 3. 動態邊界與真空能的結構 本書的這一部分聚焦於真空——那個我們傳統上認為“空無一物”的空間。作者將其描述為一個充滿潛在信息和拓撲缺陷的、具有內在動力學的場域。她探討瞭Casimir 效應的拓撲解釋，認為真空能的特定形態並非源於場的零點振動，而是空間結構中固定拓撲荷（Topological Charges）的能量體現。這為解決宇宙學常數問題提供瞭一種不同於傳統能標匹配的幾何視角。 --- 第二部分：物質的深層結構與基本對稱性的破缺 本部分超越瞭誇剋、輕子等基本粒子組成的標準模型，轉嚮探究支撐這些粒子的“底層代碼”。 4. 超越費米子的非交換幾何 我們熟悉的物質粒子（費米子）遵循泡利不相容原理，這在很大程度上定義瞭物質的實體性。凡登堡教授構想瞭一種“非交換物質”的潛在存在形式。她藉用非交換幾何的工具，描述瞭在極高能量密度下，可能存在一種不遵守傳統對易關係的物質實體，這種實體在宏觀上錶現為我們已知的標準模型粒子，但其信息結構本質上是相互交織的。這並非關於新的粒子種類，而是關於粒子信息狀態的重構。 5. 時間之箭與信息不可逆性 時間之箭（時間流逝的方嚮性）仍然是物理學中的一個巨大謎團。本書從信息耗散的角度切入，認為時間的方嚮性並非簡單的熵增定律所緻，而是源於宇宙早期形成的一種不可逆的“信息編碼”過程。作者提齣瞭“信息鎖定”模型，即宇宙的演化是通過不斷將高維、可逆的信息轉化為低維、不可逆的經典信息來實現的。 6. 規範場與內在張力 規範場理論是描述電磁力、弱核力和強核力的基石。然而，本書探討瞭規範對稱性如何在基本尺度上被“自洽性”的要求所限製。她認為，規範場的存在本身是為瞭維持時空結構在信息擾動下的穩定，它們不是外加的力，而是結構自身的內在張力場。這一觀點將場的描述從運動方程轉嚮瞭結構穩定性的要求。 --- 第三部分：認知的前沿與未驗證的疆域 最後一部分，作者將目光投嚮瞭理論物理學中那些尚未找到實驗證據，但邏輯上似乎不可避免的推論。 7. 邊界條件與多重宇宙的邏輯必然性 在探討宇宙起源的數學描述時，總會遇到關於初始條件的“自由參數”問題。凡登堡教授論證瞭，任何一個試圖描述“一切”的理論框架，若要避免內部的邏輯矛盾，其邊界條件必須是自足的、非唯一的。這在邏輯上指嚮瞭多重宇宙的結構，但並非基於額外的維度或膜，而是基於信息狀態空間的完備性要求。 8. 量子測量問題的拓撲解決方案 量子力學中的測量問題——波函數如何坍縮——被視為理論的阿喀琉斯之踵。本書提齣瞭一種基於“信息泄漏”的拓撲解決方案：測量行為不是一個外部觀察者對係統的乾預，而是係統本身在接觸到具有特定拓撲特徵的背景（例如宏觀環境）時，其信息流被引導至特定路徑的內在過程。 結語：寂靜中的和諧 《穿越星辰的低語》的目的不是提供明確的答案，而是要激發更深層次的提問。它邀請讀者去想象一個比我們當前物理學描述更為豐富、更為動態的宇宙。在這個宇宙中，物質是信息的凝固，時空是糾纏的編織，而基礎定律是結構自我維持的必然結果。這是一部獻給那些不滿足於“是什麼”，而執著於“為什麼是這樣”的思考者的指南。它引導我們傾聽，在科學的喧囂之下，宇宙本體正在以一種數學的、幾何的低語嚮我們訴說著它永恒的奧秘。 --- 關於作者： 艾米莉亞·凡登堡是當代理論物理學界一位跨學科的領軍人物，她的工作橫跨量子場論、代數拓撲和高階信息論。她的研究特點在於，她極少關注實驗驗證的即時性，而更專注於建立理論框架的內在數學一緻性與美感。本書是她多年來對宇宙基本結構思考的結晶。

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