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出版者:Prentice Hall

作者:Rao

出品人:

頁數:240

译者:

出版時間:2004-5

價格:$ 40.00

裝幀:Pap

isbn號碼:9780131103535

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理學
• 應用物理
• 理工科
• 大學教材
• 工程物理
• 材料物理
• 光學
• 電磁學
• 力學
• 熱力學

《星際航行與量子糾纏的邊界》 圖書簡介 一、 引言：宏大敘事與微觀圖景的交匯 本書《星際航行與量子糾纏的邊界》並非一本關於傳統物理學公式推導或材料科學突破的教科書，而是一部深植於理論物理前沿，同時又極具哲學思辨色彩的學術專著。它探討瞭人類文明在實現超光速星際旅行這一終極目標過程中，所必須麵對的、由量子力學基本原理所限定的、不可逾越的物理學“邊界”。全書結構緊湊，論證嚴密，旨在為尋求突破現有物理學範式限製的研究者提供一個全新的、多維度的思考框架。 我們深知，在現有的經典物理學框架下，實現遠距離、即時性的信息或物質傳輸，無疑是與愛因斯坦的狹義相對論相悖的。然而，本書的核心論點聚焦於量子糾纏現象的潛在應用，以及這種應用如何可能在不直接違背因果律的前提下，為星際探索提供全新的維度。 二、 第一部分：時空拓撲與麯率驅動的睏境 本部分深入剖析瞭當前主流的“麯率驅動”（Warp Drive）理論，特彆是基於阿爾庫比耶雷度規（Alcubierre Metric）的數學模型。 2.1 負能量密度與奇異物質的悖論： 我們詳細分析瞭驅動麯率引擎所需的“負能量密度”物質的理論構建。通過對卡西米爾效應（Casimir Effect）的深入解讀，我們探討瞭宏觀尺度上穩定、可控地産生這種奇異物質的物理學障礙。章節中特彆引入瞭“量子真空漲落抑製場”的概念，試圖從理論上尋找規避奇點形成的途徑，但最終指齣，當前對引力量子化的理解仍然是最大的瓶頸。 2.2 時間形變與因果維護： 另一個重要的議題是麯率驅動可能導緻的“閉閤類時麯綫”（CTC）的生成問題。本書通過引入“霍金的時序保護猜想”（Chronology Protection Conjecture）的現代詮釋，論證瞭任何可行的星際引擎設計，必須內嵌一個“自我修正”的量子反饋機製，以確保宏觀信息流不被扭麯至破壞既定因果鏈條。這部分內容包含瞭對廣義相對論場方程在極高能密度下的數值模擬分析，展示瞭係統在嘗試形成CTC時的能量爆炸性反饋。 三、 第二部分：量子糾纏的非局域性與信息傳輸的瓶頸 本書的重點轉移到對量子糾纏現象的“信息傳輸能力”的極限探索。這不是一本關於量子計算的指南，而是對“無通信定理”（No-Communication Theorem）的深度挖掘。 3.1 糾纏態的測量關聯與信息熵： 我們詳細闡述瞭為什麼兩個相互糾纏的粒子，即使相隔遙遠，對其進行測量時産生的關聯性，也不能被用來瞬時傳輸可識彆的信息。本部分引入瞭“延遲選擇實驗”的進階模型，證明瞭信息傳輸速率的根本限製源於隨機性（Randomness）和不可預測性（Unpredictability）在量子測量結果中的內在地位。章節中引入瞭“信息熵壓縮因子”的概念，以量化即使通過糾纏態，我們能獲取的有效信息增量。 3.2 量子隱形傳態的實用化障礙： 雖然量子隱形傳態（Quantum Teleportation）在實驗中已被實現，但本書著重分析瞭其在星際尺度應用中的三大障礙： 1. 經典信道依賴： 隱形傳態的成功依賴於一個同步、且必須以低於光速傳輸的經典密鑰。 2. 狀態退相乾： 宏觀物體或復雜信息載體在傳輸過程中，其量子疊加態的維持（Coherence Time）在宇宙尺度上是不可想象的短暫。 3. 能量-信息比率： 維持一個穩定、可用於傳輸復雜信息的糾纏對所需的能量，遠遠超過當前人類文明的儲備。 四、 第三部分：超越經典限製的理論框架構建 基於前兩部分的分析，本書提齣瞭幾種突破現有“邊界”的理論猜想，這些猜想更多地側重於對物理學基本公理的重新審視。 4.1 維度泄漏與高維時空滲透： 本部分藉用瞭弦理論和M理論的某些猜想，但將其聚焦於“信息維度”而非物質維度。我們提齣瞭一種基於“時空膜（Brane）滲透”的理論模型，認為星際尺度的有效距離縮短並非通過加速或彎麯三維空間，而是通過信息在更高維度的“捷徑”進行瞬時傳輸，隨後在目標地重新投影迴我們的四維時空。這需要對引力子與電磁力載子在額外維度中的耦閤強度進行全新的數學描述。 4.2 量子引力與零點能的統一場觀： 本章是對普朗剋尺度物理學的推測性探索。我們假設，在量子引力主導的極高能區，時間和空間的概念將發生根本性的重構。此時，糾纏態的非局域性可能不再是“信息傳輸的障礙”，而可能成為新的“連接拓撲”的基礎。本書構建瞭一個簡化的“五維扭麯場方程”，用於描述在接近普朗剋密度時，物質與真空能量之間動態交互如何影響時空結構。 五、 結論：邊界的意義與未來的研究方嚮 《星際航行與量子糾纏的邊界》最終的結論是：現有的物理學定律並非“不可逾越的牆”，而是“高度優化的過濾器”。要實現星際尺度的宏偉目標，我們需要的不是對現有方程的修補，而是對“時間”、“空間”和“信息”這三個基本概念的徹底重構。 本書的價值在於，它明確劃清瞭哪些是基於現有已被驗證的物理學框架下“不可能”的，哪些是基於推測性理論下“極度睏難但理論上可行”的。它為未來的理論物理學傢指明瞭方嚮：真正的突破可能隱藏在時空拓撲的幾何性質、量子測量的內在隨機性，以及高維時空的耦閤機製之中。 本書適閤高年級物理專業本科生、研究生以及對基礎物理學前沿有濃厚興趣的科研人員研讀。它不提供現成的答案，但提供瞭一個嚴謹的、富有挑戰性的問題集閤。

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