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纪念爱因斯坦广义相对论发表100周年 美国加州理工学院理论物理研究所所长,日本东京大学Kavli数学物理学联合宇宙研究机构研究主任 大栗博司 教授 科普力作 从牛顿、爱因斯坦到量子力学、超弦理论 一场解谜宇宙的冒险 一段永不停息的追寻 引力是宇宙中处于支配地位的力,与天体、生命的诞生息息相关,迷影重重的引力也是解开宇宙谜题的关键钥匙。经过牛顿、爱因斯坦,引力研究正迎来第三个黄金时期。 本书以新颖有趣的形式讲解了从牛顿、爱因斯坦到前沿物理的研究内容,用全新的方式解读相对论、量子理论、超弦理论。真正让你理解引力、引力波、E=mc2 、黑洞等概念的含义与意义,也能让你体验到追寻宇宙深层谜题的冒险快感。 作者简介 大栗博司 美国加州理工学院理论物理讲席教授,理论物理研究所(burkeinstitute.caltech.edu)所长,日本东京大学Kavli数学物理学联合宇宙研究机构(Kavli IPMU)研究主任。东京大学理学博士,发现了量子场论与超弦理论的深层数学构造,其研究曾获得美国数学学会大奖(2008年)、德国洪堡研究奖(2009年)、日本仁科纪念奖(2009年)、日本数学学会詹姆斯?西蒙斯奖(2012年),《超弦理论:探究时间、空间及宇宙的本原》获得2014年日本第30届日本讲谈社科学出版奖。著有前沿物理科普三部曲《引力是什么》《强力与弱力》《超弦理论》,数学入门科普《用数学的语言看世界》等。 第一章 引力的七大不可思议 1.不可思议之一:引力是'力' 2.不可思议之二:引力的强度非常弱 3.不可思议之三:引力即使分开也能起作用 4.不可思议之四:引力对一切物体的作用都是一样的 5.不可思议之五:引力是'幻想' 6.不可思议之六:引力的大小'恰到好处' 7.不可思议之七:引力的理论还不完善 第二章 具有伸缩效应的时空--狭义相对论 1.物理学家是激进的保守主义者 2.物理学的理论是以'10亿'米的步伐发展而来的 3.纳米世界的纳米技术 4.电波、光和放射线都是电磁波的一种 5.无论怎么叠加,光速都不变 6.验证光速不变的'迈克尔逊-莫雷实验' 7.明明是同时出的'石头剪子布',为什么变成慢出犯规呢? 8.列车内的1秒与外面的1秒长短不同! 9.发生变化的不仅仅是时间,距离也会伸缩! 10. E=mc是固定汇率制中的汇率 11.为什么能量可以转换成质量?
12.如果存在比光还快的粒子会怎样? 第三章 为什么会产生引力--广义相对论 1.先来谈谈'低维度'的话题 2.如果'球'出现在二维空间内,看起来将是什么样子? 3.在圆的中心放置物体后,圆心角将会比360度小?! 4.引力的真面目为时空的扭曲 5.爱因斯坦人生中最棒的一次灵感闪现 6.可以消失的引力与无法消失的引力 7.在旋转的宇宙空间站中发生了什么? 8.圆周率=3.14…不成立的世界 9.数学家希尔伯特与爱因斯坦的激战 10.爱因斯坦理论的验证之一--能够解释水星的轨道 11.爱因斯坦理论的验证之二--能够观测引力透镜效应 12.爱因斯坦理论的验证之三--捕捉引力波
13.爱因斯坦理论的验证之四--可靠的汽车导航 第四章 黑洞和宇宙的诞生--爱因斯坦理论的界限 1.如果把地球的半径压缩到9毫米也会变成黑洞 2.一旦跨过就无法返回的'视界' 3.超级黑洞--类星体 4.暴露爱因斯坦理论破绽的'奇点' 5.哈勃的发现阐明了宇宙的膨胀 6.加速宇宙膨胀的'暗能量'是什么? 7. 137亿年前宇宙呈火球状态时的'余烬' 8.强烈反对大爆炸理论的科学家们
9.霍金初出茅庐,证明了爱因斯坦理论的破绽 第五章 猫是活着还是死了--量子力学 1.应该以'光的真面目是波'的结论而完结 2.'光是波'的结论所无法解释的光电效应 3.爱因斯坦的'光量子假说'认为'光是粒子' 4.具有放射线危害的装置也能说明'光是粒子' 5.所有粒子既是'粒子'又是'波' 6.令人难以接受的量子力学 7.认为'可能存在的情况其实全部存在'?! 8.'活着的猫'和'死了的猫'一比一地重叠?! 9.不确定性原理--确定了位置就无法测量速度?! 10.融合量子力学和狭义相对论,预言'反粒子' 11.为什么必须是从未来回到过去的粒子? 12.粒子和反粒子反复湮灭和产生 13.凭空无限产生粒子的'量子场论' 第六章 迫近宇宙这头洋葱的芯--超弦理论 1.'宇宙这头洋葱'的皮要剥到什么程度 2.只要增大加速器的规模,就能看到无限小的东西吗? 3.宇宙这头洋葱的'芯'为'普朗克长度' 4.解释宇宙根源的终极统一理论是什么? 5.朝永振一郎、费曼、施温格的'重整化理论' 6.基本粒子为像小提琴的'弦'那样的东西?! 7.从弦理论到超弦理论 8.挥之不去的六个额外维度和神秘粒子 9.施瓦茨用10年的坚守换来了革命性的发现 10.六个额外维度曲卷于狭小空间?! 11.已经备齐解释标准模型需要的所有工具 12.能够在六维空间的计算中使用的'拓扑弦理论' 第七章 被扔进黑洞的书的命运--引力全息原理 1.粒子的能量变为'负'值所引起的麻烦 2.在黑洞中能量将变为'负'值 3. 导致黑洞蒸发的'霍金辐射' 4.宇宙背景辐射的'涨落'证明了霍金理论 5. 把书投入黑洞之后,其内容还能再现吗? 6.到底能否出现10 10^78个状态数 7.假想'二维的膜''三维的立体',打开突破口 8.贴在黑洞表面的'开弦' 9.根据通常的物理法则可以计算出巨大的黑洞 10.利用'拓扑弦理论'计算微小的黑洞! 11.熵与表面积成正比,而不是与体积成正比的奇妙现象 12.一切现象都被映到了二维的银幕上 13.黑洞信息丢失问题变成了量子力学的单独问题
14.霍金向赌局的胜者赠送百科全书 第八章 世界最为深奥的真相--超弦理论的可能性 1.全息原理的意外应用 2.宇宙不止一个,存在无数个宇宙? 3.这个宇宙碰巧适合人类?
4.融合相对论和量子力学的唯一候选 后记
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