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宇宙的结构

2020-06-17 00:45:05     所属分类:克诺夫出版社书籍
宇宙的结构
——空间、时间以及真实性的意义
作者 布莱恩·格林
原名 The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality
出版地 美国
语言 英语
题材 理论物理、宇宙学、弦理论
类型 非虚构作品
出版商 克诺夫出版社
出版日期 2004
媒介 印刷书籍
页数 569
ISBN 0-375-41288-3
OCLC 52854030
杜威分类法 523.1 22
LC分类法 QB982 .G74 2004
上一部作品 宇宙的琴弦
下一部作品 时间边缘的伊卡洛斯英语Icarus at the Edge of Time

宇宙的结构——空间、时间以及真实性的意义》(The Fabric of the Cosmos: Space, Time, and the Texture of Reality,2004)[1]是哥伦比亚大学弦理论、宇宙学和天体粒子物理研究中心(Institute for Strings, Cosmology, and Astroparticle Physics,简称ISCAP)的教授兼副主任布莱恩·格林撰写的第二本关于理论物理学、宇宙学和弦理论的书。[2]湖南科学技术出版社出版了其简体中文版,并归入其《第一推动丛书》。

介绍

格林首先提出了一个关键问题:“什么是现实?”或者更具体地说,“什么是时空?”他着手描述他发现的令人兴奋的特征,这些特征对于形成由现代科学所描绘现实的全貌是必不可少的。在几乎每一章中,格林都介绍了基本概念,然后慢慢地达到高潮,这通常是科学上的突破。然后,格林尝试与读者进行沟通,通过简单的类比来帮助解释科学概念的含义,而又不过分简化其背后的理论。

格林在序中承认,本书的某些部分在科学家中仍具有争论。他在正文中介绍了主要观点,并在尾注中给出了争论点。正文中作了简化的要点,会在尾注中包含更完整的说明。

摘要

第一部分:实在性之舞台(Reality's Arena)

第1章,通往实在性之路(Roads to Reality),介绍了该书后面将要出现的内容,例如围绕经典物理学、量子力学和宇宙物理学所进行的讨论。

第2章,宇宙与桶(The Universe and the Bucket),则以空间为重点。格林提出的问题是:“空间是人类的抽象,还是物理实体?”关键的思想实验是一个旋转的水桶,旨在让人们思考一下,在水桶旋转时,是什么产生了受力的感觉。后面详细讨论了艾萨克·牛顿、恩斯特·马赫和戈特弗里德·莱布尼茨关于这一思想实验的想法。

第3章,相对与绝对(Relativity and the Absolute),聚焦于时空。现在的问题变成了:“时空是爱因斯坦的抽象还是物理实体?”该章讨论了狭义相对论和广义相对论的概念,以及它们对时空意义的重要性。

第4章,纠缠着的空间(Entangling Space),格林探讨了量子力学时代的革命,着眼于在量子定律所规范的宇宙中,对物体进行分离和区分的含义。该章研究量子力学,所涉及的概念包括:几率波和干涉图案、粒子自旋、光子双缝实验,以及海森堡不确定性原理。读者还将了解到,阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基和纳森·罗森对量子力学所提出的挑战。

第二部分:时间和经验(Time and Experience)

第5章,冰封之河(The Frozen River),处理的问题是:“时间在流动么?”本章的重点之一是狭义相对论。彼此相对移动的观察者对于在给定时刻所存在的事物有不同的概念,因此他们对现实的概念也不同。结论是时间并不流动,因为所有事物同时存在。

第6章,偶然和箭头(Chance and the Arrow),问道:“时间有箭头吗?”读者发现,不管时间向前进,还是向后退,物理定律都能成立。这种定律被称为时间反演对称。该章的主要话题之一是熵。作者给出了各种类比来说明,熵是如何工作的,及其明显的悖论。该章的高潮是熵和引力之间的相互关系,以及宇宙的开始必须是最小熵的状态。

第5章和第6章,仅由前现代物理学来解释时间。第7章,时间与量子(Time and the Quantum),深入介绍了量子领域中时间的本质。概率在该章中扮演了主要角色,因为它是量子力学中不可避免的一部分。作者回顾了双缝实验,以揭示过去的情况。该章还介绍了许多其它实验,例如延迟选择的量子擦除实验。还有一些其它主要问题引起了读者的注意,例如量子力学和体验,以及量子力学和测量问题。最后,该章讨论了量子退相干这一重要主题,及其与宏观世界的相关性。

第三部分:时空与宇宙学(Spacetime and Cosmology)

第三部分论述了宇宙的宏观领域。

第8章,雪花与时空(Of Snowflakes and Spacetime),告诉读者,宇宙的历史实际上是对称的历史。对称及其对宇宙演化的重要性是该章所关注的重点。同样,广义相对论被认为是时空的延伸结构。宇宙学、对称性和空间形状,被以新的方式组合在一起。

第9章,蒸发真空(Vaporizing the Vacuum),介绍了希格