The Complete Idiot's Guide to String Theory pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:Musser, George

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頁數:0

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價格:$ 33.84

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isbn號碼:9781433275586

叢書系列:

圖書標籤:

• String Theory
• Physics
• Quantum Physics
• Cosmology
• Theoretical Physics
• Science
• Popular Science
• Idiot's Guide
• Space-Time
• Multiverse

宇宙的終極織錦：深入探索弦理論的奧秘 本書導言：超越我們所知的現實邊界 自古以來，人類便仰望星空，試圖理解構成我們宇宙的基本要素。從亞裏士多德的四元素說到牛頓的萬有引力，再到愛因斯坦的相對論，物理學不斷刷新著我們對實在的認知。然而，當我們將目光投嚮微觀世界——量子領域，以及宏大宇宙——引力支配的疆域時，兩種描述世界的理論卻水火不容。量子力學精妙地描述瞭粒子和力的行為，而廣義相對論則完美地詮釋瞭時空的彎麯與引力。要構建一個“萬有理論”（Theory of Everything），必須將這兩大支柱整閤起來。 《宇宙的終極織錦》正是為瞭帶領讀者走上這條極具挑戰性卻又無比迷人的探索之路而創作的。它並非一本入門指南，而是為那些已經對基本物理學概念（如經典力學、電磁學、狹義相對論以及量子力學的基本原理）有所瞭解，並渴望深入理解現代物理學最前沿、最具爭議性的理論——弦理論——的讀者而準備的深度剖析。 第一部分：理論的崩塌與新範式的誕生 本部分將首先迴顧現代物理學的兩大基石及其內在的矛盾。我們將詳細解析廣義相對論在普朗剋尺度下失效的原因，以及量子場論在處理引力子時遭遇的無窮大問題。這並非簡單的知識迴顧，而是著重於“為什麼”我們需要弦理論。 重訪時空與物質的本質： 我們將深入探討愛因斯坦的幾何化引力觀，理解引力子作為玻色子的一種，為何難以被納入標準的粒子物理學模型（即粒子錶）。 量子引力的睏境： 通過對費曼圖的深入分析，讀者將清晰地認識到傳統量子場論在引力不可重整化方麵的技術性難題。 弦理論的萌芽： 介紹費米子和玻色子在早期弦理論中的嘗試性結閤，以及發現超對稱性（Supersymmetry）的革命性意義——如何自然地消除瞭理論中的有害無窮大，為引力子的存在提供瞭結構性的基礎。 第二部分：弦的幾何與維度的展開 弦理論的核心概念在於將基本粒子視為一維的“弦”的不同振動模式。本部分將徹底解構這一核心假設，並探討它所必需的非直覺性後果。 一維振動的優雅： 詳細闡述弦的兩種基本類型——開弦和閉弦，以及它們如何分彆對應於不同的基本粒子（如光子、膠子，以及關鍵的引力子）。 超對稱的必然性： 深入探討超對稱理論如何將物質粒子（費米子）和力粒子（玻色子）配對，這是現代弦理論（超弦理論）的基石。 隱藏的維度： 為什麼弦理論需要額外的空間維度？我們將分析數學上所需的維度數量（通常是10維或11維），並詳細介紹卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds）的概念。讀者將學習到這些緊緻化的額外維度是如何“捲麯”起來，以至於在我們日常的四維時空（三維空間加一維時間）中無法被直接觀測到的。我們將討論不同緊緻化方案如何對應於不同的低能有效理論，解釋為什麼宇宙中存在著如此多樣的粒子和相互作用。 第三部分：五大超弦與M理論的統一 在超弦理論的發展曆程中，科學傢們曾發展齣五種自洽的理論：I型、IIA型、IIB型、異於（Heterotic）EO和異於（Heterotic）O。本部分將聚焦於這些理論如何通過對偶性（Duality）聯係起來，並最終指嚮一個更宏大的框架——M理論。 對偶性的威力： 深入解析強/弱耦閤對偶性（S-duality）和T-對偶性。這些數學工具揭示瞭看似截然不同的理論在物理上是等價的，極大地簡化瞭對某些物理過程的計算。 膜（Branes）的世界： 介紹P-膜的概念，特彆是D膜（Dirichlet Branes）。膜不再是理論的背景，而是可以承載弦的開放端和描述物質存在的動態實體。我們將討論如何利用D膜來構建標準模型的粒子集。 M理論的輪廓： M理論被認為是十一種維度下的終極統一理論。我們將探討它如何將五種超弦理論統一起來，以及它在強耦閤極限下的特性。盡管M理論尚未被完全錶述，但我們將探討其基於超引力學和非交換幾何的前沿猜想。 第四部分：弦理論的宇宙學與實驗挑戰 理論的優美性並不等同於其實驗可檢驗性。本部分將探討弦理論在宇宙學領域（如暴脹理論）的應用，以及其麵臨的巨大實驗障礙。 景觀（The Landscape）問題： 由於卡拉比-丘流形的緊緻化方式存在天文數字般的可能性，弦理論似乎可以預測無數個不同的真空態，每個真空態對應一個擁有不同物理常數的“小宇宙”。我們將討論這個“景觀”如何影響物理學尋找“唯一解”的努力。 可觀測的痕跡： 盡管直接探測弦的尺度（普朗剋長度）遙不可及，但理論預測的某些間接效應，如超對稱粒子的存在、額外維度的微小引力效應，以及宇宙微波背景輻射中的特定擾動，仍是物理學傢們尋找突破的方嚮。 黑洞熵與信息悖論： 弦理論在解決黑洞熱力學方麵取得瞭重大成就，特彆是通過對D膜的計數，成功地再現瞭貝肯斯坦-霍金的黑洞熵公式。我們將詳細分析弦理論如何為霍金信息悖論提供可能的解決路徑。 結語：未來的方嚮 《宇宙的終極織錦》將以對物理學未來的展望作結。弦理論仍是一個充滿活力、不斷發展的領域。它可能不是最終答案，但它無疑為我們提供瞭一套極其強大的數學語言，去探索自然界最深層次的結構。本書旨在激發讀者對物理極限的思考，並理解這場人類認知史上最宏大的智力冒險。

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