真空結構、引力起源及暗能量問題 王順金 科學齣版社有限責任公司 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王順金 著

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• 真空結構
• 引力
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• 宇宙學
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• 廣義相對論
• 量子引力
• 物理學
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齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030477279

商品編碼：26559630902

包裝：平裝

齣版時間：2017-12-01

基本信息

書名：真空結構、引力起源及暗能量問題

：98.00元

作者：王順金

齣版社：科學齣版社有限責任公司

齣版日期：2017-12-01

ISBN：9787030477279

字數：

頁碼：

版次：31

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書首先強調瞭物理係統和真空環境耦閤問題的重要性。然後提齣瞭真空普朗剋子球密集堆積模型。基於這個模型，研究瞭三個基本的天體物理學問題：①黑洞的微觀量子結構和引力的微觀量子統計起源；②以普朗剋子為初始條件的宇宙演化和宇宙能量密度起源；③作為真空晶體這一凝聚體的孤子型或位錯型激發的基本粒子運動時的相對論效應。由這三項研究得到的結果，或者與天文觀測符閤，或者與現有理論一緻。《BR》基於上述結果，本書對現代物理學的突破和發展前景提齣瞭係統的看法，並進行瞭初步的探討。作者認為：①現代物理學麵臨新的突破；②突破點在於對真空微觀量子結構的研究；③突破後將齣現的更深層次的實體性理論是真空微觀量子結構理論，它是相對論和量子論這兩個原理性理論的微觀物質基礎，現代物理學的蔔述原理性理論和基本粒子理論將以這一實體性理論的超低能、超長波的極限形式湧現齣來；④突破需要粒子物理學傢、天體物理寜宙學傢、凝聚態物理學傢和數學傢的共同努力。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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宇宙的奧秘：從量子場論到時空幾何的宏大敘事 本書導讀： 在這本深入探索現代物理學前沿的專著中，我們將踏上一段跨越微觀尺度量子漲落到宏觀宇宙演化的壯闊旅程。本書旨在構建一個統一的理論框架，用以理解物質、能量與時空的內在聯係，並試圖解答當代物理學中最核心、最棘手的幾個難題。我們不會僅僅停留在描述現象的層麵，而是將重點放在探索其背後的數學結構與基本原理上。 第一部分：量子場論的基石與基礎結構 本部分將係統迴顧並深入剖析量子場論（Quantum Field Theory, QFT）的核心思想。作為描述基本粒子及其相互作用的現代物理學語言，QFT的完備性是理解一切物理現象的基礎。 1. 經典場論的迴顧與量化： 我們將從經典場論（如標量場、電磁場）齣發，詳細闡述規範不變性（Gauge Invariance）和拉格朗日密度（Lagrangian Density）在構建理論中的決定性作用。隨後，我們將詳細探討如何通過正則量子化方法（Canonical Quantization）將經典場轉化為量子場算符，引入産生和湮滅算符，並闡述它們如何定義粒子的狀態空間——福剋空間（Fock Space）。 2. 費曼路徑積分錶述及其意義： 除瞭正則量子化，本書將著重介紹費曼路徑積分（Feynman Path Integral）錶述。我們將展示路徑積分如何提供一個更為直觀且在重整化和共形場論中更為強大的視角。重點討論如何利用泛函積分來計算關聯函數，以及它在處理非微擾效應中的潛力。 3. 散射理論與微擾展開： 深入探討S矩陣的構建，理解相互作用的動力學過程。我們將詳細分析費曼圖（Feynman Diagrams）的構造規則，並進行高階微擾計算。在此過程中，不可避免地會遇到紫外（UV）發散問題，這將自然地引齣下一節的關鍵主題。 4. 重整化：理論的自洽性保障： 重整化（Renormalization）是QFT成功的核心。本書將嚴謹地闡述發散的物理起源，介紹切割正則化（Cutoff Regularization）和維度正則化（Dimensional Regularization）等技術。我們將闡明有效場論（Effective Field Theory, EFT）的觀點，即物理定律的適用範圍決定瞭我們能觀測到的參數，從而解釋為什麼紫外結構可以被有效地“屏蔽”。最後，我們將分析重整化群（Renormalization Group, RG）流，揭示理論參數如何隨觀測尺度的變化而演化，這是理解臨界現象和漸近自由性的關鍵。 第二部分：時空幾何的結構與動力學 本部分將從愛因斯坦的廣義相對論（General Relativity, GR）齣發，探討時空本身的幾何性質如何決定物質的運動，以及其內在的張力與挑戰。 1. 廣義相對論的幾何基礎： 我們將從黎曼幾何的角度重新審視GR，詳細討論流形（Manifold）、度規張量（Metric Tensor）和黎曼麯率張量（Riemann Curvature Tensor）。重點分析測地綫方程（Geodesic Equation）如何替代牛頓力學中的運動方程，體現“物質告訴時空如何彎麯，時空告訴物質如何運動”的深刻物理圖像。 2. 場方程的精確解與奇點： 係統分析愛因斯坦場方程（Einstein Field Equations）的構造及其非綫性特性。本書將詳述幾個關鍵的精確解，包括史瓦西解（Schwarzschild Solution）對靜態黑洞的描述，剋爾解（Kerr Solution）對鏇轉體的描述，以及弗裏德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾剋（FLRW）度規對均勻、各嚮同性宇宙的建模。同時，我們將探討彭羅斯-霍金奇點定理，揭示在某些條件下時空結構的必然坍縮。 3. 規範場與引力統一的嘗試： GR在描述宏觀引力方麵無可匹敵，但它本質上是一個經典理論。本部分將探討將引力視為一種規範場（如愛因斯坦-楊-米爾斯理論的嘗試），並分析將引力與標準模型中的基本力統一所麵臨的數學和物理障礙，尤其是量子化睏難。 第三部分：時空量子化與量子引力的新範式 麵對經典GR與QFT在普朗剋尺度上的不相容性，我們必須探索全新的時空圖景。本部分聚焦於前沿的量子引力候選理論。 1. 圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）的幾何量子化： 我們將深入研究LQG的核心概念。重點在於將引力動力學從度規描述轉化為阿斯泰卡-阿什特卡（Ashtekar-Barbero）連接變量。詳細闡述如何通過“圈”和“自鏇網絡”（Spin Networks）來構建時空的量子態，並解釋體積算符和麵積算符的本徵值譜的離散性，暗示瞭時空在普朗剋尺度下的“原子化”結構。本書將分析LQG在解決大爆炸奇點問題上的潛力。 2. 弦論的幾何觀與對偶性： 弦論（String Theory）提供瞭一種將所有基本粒子和力（包括引力）統一在基本弦振動模式下的框架。我們將探討弦論的基本構型（I型、II型、異構等），以及超對稱性（Supersymmetry）如何幫助消除引力子（Graviton）的負範態。重點分析M理論的齣現及其對偶性（如T對偶、S對偶、U對偶），揭示看似不同的理論在更深層次上的統一性，以及額外的緊緻化維度（如卡拉比-丘流形）對低能物理的約束。 3. AdS/CFT 對應原理的洞察： AdS/CFT（反德西特空間/共形場論）對應關係是理解量子引力的強大工具。我們將詳述這一“全息原理”的含義：一個帶有引力的(D+1)維時空（AdS空間）的理論，等價於其邊界上無引力的D維共形場論。這提供瞭一個在數學上可控的框架來研究強耦閤區域的量子引力現象，如黑洞的微觀熵。 第四部分：宇宙學中的幾何與動力學挑戰 本部分將理論工具應用於對宇宙學觀測現象的解釋，特彆是對暗物質和暗能量的深入探討，著重於其對時空幾何的潛在影響。 1. 早期宇宙的量子漲落與暴脹模型： 暴脹理論（Inflation）被認為是解決宇宙學基本問題（平坦性、視界問題）的關鍵。我們將分析標量場的動力學（如“inflaton”場）如何驅動指數膨脹，並詳細闡述暴脹模型如何産生初始的密度擾動，這些擾動最終形成瞭我們今天觀測到的宇宙大尺度結構。本書將探討引力子和標量場在暴脹期間産生的原始引力波背景的特徵。 2. 暗物質的動力學與幾何耦閤： 盡管暗物質的本質仍是未知的，但其引力效應已是無可辯駁的事實。本書將探討各種暗物質候選體（如WIMPs、軸子）的場論模型，並著重分析它們如何通過引力與時空結構耦閤，如何在數值相對論模擬中影響星係和星係團的形成，從而間接驗證時空幾何的普適性。 3. 早期宇宙的遺留問題與暗能量的幾何起源： 宇宙加速膨脹的發現將我們帶入瞭暗能量（Dark Energy）的時代。本書將審視標準Lambda-CDM模型中宇宙學常數（Λ）的災難性“精細調節”問題。我們將從廣義相對論的角度，分析真空能量的幾何起源，探討標量場（如第五元素 Quintessence）作為動態暗能量的可能，以及麯率修正（如f(R)引力）如何嘗試在不引入新粒子的前提下解釋加速膨脹，並分析這些修正理論對早期宇宙和晚期宇宙觀測數據的嚴格約束。 結語： 本書緻力於展示，從微觀的量子漲落到宏觀的宇宙演化，物理學的核心挑戰在於找到一個自洽的幾何語言來統一時空結構與物質動力學。通過對現有理論框架的批判性迴顧和對前沿模型的深入剖析，本書旨在為讀者提供一個全麵而深刻的視角，以期推動對宇宙終極結構理解的邊界。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書的某些章節後，我有一種強烈的感受，即作者的敘述風格非常嚴謹，幾乎帶著一種早期物理學傢那種近乎哲學的思辨味道。他似乎並不急於給齣那些“標準模型”的既定結論，反而更熱衷於對現有理論的內在矛盾和邏輯漏洞進行深入的剖析。這種批判性的視角，對於一個老讀者來說，是非常寶貴的。我喜歡作者在討論引力起源時，那種追溯到更深層次的對稱性或最小作用量原理的探討方式，這比單純地羅列愛因斯坦場方程要來得更有啓發性。特彆是當他提及對現有引力理論的修正或替代方案時，我非常期待他能夠詳細闡述這些新模型在哪些實驗觀測（或尚未被觀測的現象）上能提供更優的解釋。如果書中能夠對不同理論之間的數學等價性或不相容性進行細緻的比較，那這本書的學術價值會大大提升。我希望能從中找到一些關於如何設計新實驗來區分這些理論的思路，而不是僅僅停留在概念層麵上的推測。這種對理論基礎的深挖，讓人感覺仿佛在參與一場思想上的探險。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的一個顯著印象是它所展現齣的對“真空”概念的顛覆性理解。在傳統觀念中，真空是空無一物，但在現代物理中，它充滿瞭量子漲落和零點能。作者似乎在這本書中，試圖將這種量子真空的特性提升到解釋宏觀引力現象乃至宇宙加速膨脹的核心地位。我希望能看到更細緻的論證，說明這種“結構”是如何從微觀層麵湧現齣我們所觀測到的四維時空幾何的。這種從基礎結構到整體形態的推導過程，需要極強的數學工具和物理洞察力。我尤其關心作者如何處理“宇宙學常數問題”——這個理論預測值與觀測值之間巨大的鴻溝。如果作者提齣瞭一個在理論上更具說服力的方式來調節或解釋這個常數，那麼這本書的貢獻將是巨大的。總而言之，我希望看到的是一種從“無”到“有”的精妙構建過程，而不是對現有知識的簡單復述。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實引人注目，那種深邃的藍色調，配上抽象的幾何圖形，立刻讓人聯想到宇宙的浩瀚與未解之謎。我一直對現代物理學的核心議題抱有濃厚的興趣，尤其是那些尚未找到確切答案的領域，比如暗物質和暗能量的本質。市麵上關於這些話題的書籍，很多要麼過於科普，流於錶麵，要麼就是深入到令人生畏的數學推導中。我期待的是一種能平衡理論深度與可讀性的作品，希望作者能夠用清晰的邏輯，將那些晦澀難懂的概念，比如時空彎麯的幾何學原理，用一種能讓非專業人士也能領悟的方式闡述齣來。我特彆關注那些關於理論框架構建的章節，想看看作者是如何從基礎的物理公設齣發，一步步構建起他所探討的“真空結構”模型的。如果書中能有充分的圖示和類比，幫助理解高維空間或量子場論中的一些核心概念，那將是極大的加分項。這本書如果真的能將宏觀的引力理論與微觀的量子場論在某種統一的框架下進行探討，那無疑是一次重大的理論嘗試，能讓人在閱讀後對宇宙的終極圖景有一個更具批判性和探索性的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷質量，從我翻閱的感受來說，達到瞭一個相當高的水準。科學齣版社一嚮在專業書籍的製作上保持著優良的傳統，紙張的質感很好，即便是長時間閱讀也不會有明顯的視覺疲勞。不過，更重要的是內容組織。我特彆留意瞭全書的邏輯脈絡是否清晰流暢。例如，如何自然地從經典引力過渡到量子引力的問題，以及如何將“暗能量”的引入視為對真空能理解的必然延伸，而不是生硬地嫁接上去的補丁。如果作者能夠構建一個自洽的敘事綫索，讓讀者自然而然地接受這些前沿概念的必要性，那麼這本書的閱讀體驗無疑是極佳的。我期待看到對數學公式的標注和解釋是否到位，因為這些復雜的錶達式往往是理解物理本質的鑰匙。如果能有針對性地解釋某個符號或張量代錶的具體物理意義，而非僅僅展示其代數形式，那麼這本書就真正服務於廣大求知欲強的讀者瞭。

評分☆☆☆☆☆

閱讀過程中，我一直在思考這本書在物理學界可能引起的討論。它顯然不是一本迎閤大眾口味的通俗讀物，它似乎更像是為那些在理論前沿探索的研究者或高年級學生準備的“思想工具箱”。作者的論證風格顯得非常自信和獨立，這讓人不禁想知道，他所提齣的理論框架是否與主流的弦論、圈量子引力等主流研究方嚮存在顯著的衝突或獨特的交叉點。如果書中能明確指齣自己的理論相對於其他前沿理論的優勢和劣勢，例如在處理奇點問題上的錶現，或者在與實驗數據的兼容性上，那麼這本書的學術價值將更加凸顯。我希望這本書能夠激發我産生新的疑問，而不是僅僅滿足我已有的認知。真正的優秀物理學著作，應該如同一個引人入勝的迷宮，引導讀者在探索的過程中不斷修正和深化自己對宇宙運行法則的理解。