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量子空間 封面

量子空間

吉姆·巴戈特

4016人在讀
22.5萬字總字數
¥14.99定價

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內容簡介

這既是一本關於圈量子引力的科普讀物。對於不熟悉這個名詞的大衆來說,這是一本從另一個角度爲我們講述的“萬物理論”。人類一直追求萬物起源這一問題,希望瞭解萬物是從哪兒來的,基本規律是什麼。直到今天,這個問題都還是物理學的根本,也是物理學的基礎問題。時至今日,在很多人的印象中,人類已經回答了這個問題。我們有基本粒子的“標準模型”,有牛頓的萬有引力理論,還有愛因斯坦的廣義相對論,這些已經把我們的世界解釋得清清楚楚,很讓人滿意了。但實際上不是這樣的。在標準模型提出40年後的今天,沒有一個物理學家認爲標準模型是基本理論,大家都認爲它只是一個近似的有效理論。圈量子理論是除了弦論之外萬物理論的另一個候選,相對小衆,在學界受到的關注不及弦論,在大衆層面更是較少爲人所知,實際上有些非常有趣的理論,值得向公衆介紹。作者吉姆·巴戈特稱之爲“少有人走的路”,在本書中,他介紹了圈量子引力理論領域中兩位傑出的科學家——李·斯莫林(LeeSmolin)和卡洛·羅韋利(CarloRovelli)的職業生涯和開創性工作。這是一本關於物理學理論前言的普及讀物,更是一場引領普通人推翻既定印象,領略對世界的另一種可能的解釋的探索之旅。在這本書中,物質、時間、空間都有了全新的理解可能。而認識的過程,就是科學探索的意義,是我們探索世界的趣味所在。作者從事科普寫作已有二十多年,文筆和敘述都儘量做到科普化,注重對科學知識做出平易近人的解釋,同時爲寫作加入故事性,保證了本書的可讀性。

讀者書評

★★★★★

空間在本質上是量子的,不是連續的,而是由互相連接的引力“圈”形成的“自旋網絡”系統,有面積量子和體積量子。 時間從量子空間的幾何形狀,即自旋泡沫中以跳躍的演化序列的形式演生出來。 "牛頓運動定律的三大理論:慣性定律、加速度定律、作用力與反作用力定律。在艾薩克·牛頓的經典力學中,物質的存在與事情的發生都在一個絕對空間與時間的“容器”中,這個“容器”作爲背景而存在。" "​廣義相對論則把這個容器拿掉了:在愛因斯坦的宇宙中,空間和時間是相對的,不是絕對的,而理論則是“背景無關”的。時空是動態的,它之所以存在,是因爲它是物質與能量之間物理相互作用的結果。" "我們擁有兩大極其成功的物理學理論。第一個是阿爾伯特·愛因斯坦提出的廣義相對論,它描述了彎曲時空中物質的大尺度行爲,告訴我們引力的工作機制:物質告訴時空如何彎曲,彎曲的時空告訴物質如何移動。這一理論是如今大爆炸宇宙學標準模型的基礎,我們用它描述宇宙的演化:從最初的“開端”(根據如今的證據,大概在138億年前)到今天。" "​第二個極其成功的理論就是量子力學。量子力學描述了最小尺度——分子、原子、亞原子、亞核粒子尺度的物質與輻射的性質和行爲。在量子場論的外衣之下,量子力學的基礎是粒子物理標準模型。整個宇宙中可見的組成部分(包括恆星、行星以及我們自身)都是由基礎模型中的夸克、電子,以及傳遞力的光子等粒子結合在一起組成的。標準模型也告訴我們大自然的其他三種力——電磁力、強相互作用力和弱相互作用力是如何作用的。位於瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心(CERN)發現了希格斯玻色子,這是支持量子力學的衆多證據中最近的一項。" "​量子力學的表述方式不同於廣義相對論:與物質和輻射的基本粒子相關的相互作用,都被假設發生在一個絕對時空的容器之中——正是廣義相對論所消滅的那個容器。也就是說,量子力學是背景相關的。" "​我們有一個背景無關的經典(非量子)的時空理論,又有一個背景相關的關於物質和輻射的量子理論。我們最成功的兩大物理學理論建立於不相容的時空觀上,它們有着不同的結構:廣義相對論的時空是在物理學定律的基礎上與之共同產生的,而量子力學的時空則是事先預設的、絕對的。" "​雖然有這麼兩套互不相容的描述,但據我們所知(以及所能證明),我們的宇宙只有一個。廣義相對論和量子理論的不相容性之所以是個問題,就是因爲我們相信宇宙在誕生初期(大爆炸之時)處於量子尺度,自然應該能被量子力學解釋。也許你覺得我們無法解釋宇宙的起源以及其極早期的狀態也沒什麼,但鑑於物理學在近百年裏取得了如此輝煌的成就,我們理當對它有更高的期望。我們需要一個量子引力理論。" "​在過去的40年中,關於這兩條路孰難孰易的判斷分歧,已經將理論物理界分成了水火不容的兩派。如果你嘗試梳理一下所有嘗試發展量子引力理論的方法的來龍去脈,就會發現這條分界線是清晰可見的,它分成了本質上不同的兩支:一支是弦論,一支是圈量子引力理論。" "​本書從廣義相對論出發,借用了量子色動力學(QCD)中的一些思想,也包含致力於讓結果與量子場論相容的探索。在路的終點,我們會看到空間的結構變成了量子的,而非連續的。就像量子力學中的物質和輻射一樣,它是一塊一塊的。這一結構是一種由互相連接的引力“圈”形成的“自旋網絡”系統。這些圈的形狀有根本上的限制,它定義了普朗克長度尺度上的面積量子和體積量子(普朗克長度約爲1.6×10-35米,即質子直徑的1020分之一)。" "​不同的自旋網絡,也就是圈的不同連接方式,定義了空間形狀的不同量子態。自旋網絡的演化(即一種形狀和下一種形狀之間的連接的變化)就產生了自旋泡沫(spinfoam)。在疊加態中加入自旋泡沫,就產生了一個新出現的時空,即一種由量子物理學定律共同產生的結構。這就是圈量子引力理論,簡稱LQG。這一理論已經誕生30年了,目前全世界大概有30個研究組在研究它。" "時至今日,沒有人在粒子對撞實驗中看到過自由的夸克。如果夸克真的是組成物質的最基本的粒子,又在質子和中子之中閒散地遊蕩,它們爲什麼不跑出來呢?只能假設夸克擁有第三種性質,他們稱之爲色。" "精密的QCD計算表明,一個質子或者中子質量的約95%來自在夸克之間傳遞色力的無質量膠子的能量。" …… 空間在本質上是量子的,不是連續的,而是由互相連接的引力“圈”形成的“自旋網絡”系統,有面積量子和體積量子。 時間從量子空間的幾何形狀,即自旋泡沫中以跳躍的演化序列的形式演生出來。 圈量子引力理論是除弦論之外通往“萬物理論”的另一條途徑。

★★★★★

光無需預知最短路徑,它穿越遍佈了從起點到終點的所有路徑。單一維度的量子自旋泡沫看似無序,實則與其它維度對應的糾纏量子受控於同一波函數相對運動。同一空間與其他空間的自旋泡沫皆爲參照鏡像,共享信息後選取通往大冒險家的優雅路徑悠哉躍遷... 空間物質看似連續實則因基本單位微小易於忽略,實現異空間轉移需能量累積直至量子躍遷;異空間看似分離實則存在節點處的連接弦貫穿始終,萬物歸一,沿着此弦漫步便可自在穿越多彩異空間... 水桶實驗——高質能抽離低質能,時刻謹記 看似離心實則歸心。質能高至一定程度將扭曲周圍空間,過近坍塌,致近膨脹。色力糾纏淡漠相近,遠離強引。高能相撞必將變態,無需對抗隨性而爲,波粒二象一統自成!

★★★★★

“至大無外 至小無裏”逍遙派主,兩千多年前至理名言,用於量子空間及浩瀚宇宙的描述,迄今仍貼切! 但書中提到的大學、研究所、研究人員等與東方大國幾乎毫不相干。 作者帶我遨遊太空、科普量子,限於智力,事是而非,閱讀過程儘管很艱澀,挑戰自我,很享受!

★★★☆☆

講的是引力量子化問題,介紹了宇宙終極理論圈量子引力理論的發展,愛因斯坦開始……純粹是對青年時代對物理的懷念,已經越來越看不懂了

★★★★★

個人閱讀的第二本量子物理科普,剛好符合當前對該領域的認知水平與求知需求。真正熱愛物理的學者的寫作邏輯從來不令人擔心,結尾部分的後記以及附錄寶藏部分已經對該書充分總結延展,作爲讀者,享受興趣指引下的奇妙旅程即可。impressive

★★★★★

看完突然魔怔了,看到:上神牛頓一手擎着機械宇宙的大時鐘掌控着宇宙,另一手握着的偏光鏡,突然從偏光鏡裏射出七彩神芒穿過時空變身量子幽靈,回頭就把大時鐘劈成兩半,一半跌落人間隱入高樓大廈類的宏觀大結構裏,一半去了丹麥的哥本哈根,立在愛因斯坦和波爾兩神對轟之間身消道殞涅槃重生--相對論和量子論。歐洲人看到七彩神芒裏的量子幽靈認爲是絕世法器出世,於是用數學造出各種輔助法器,如同爲千里馬配好鞍,以求駕御它穿越虛空,繼牛頓成爲新的上神... 萬物有靈,敬畏'上神',實在不實,虛空不虛,空即是色,色即是空... 以爲的質,希格斯場;以爲的場,二象性量;以爲的力,玻色子膠;以爲的空間,卡拉比丘圖像...普朗克尺度,引力波場,圈量子網,時空物質,自旋網絡,算符弦膜,量子漲落,虛空化物,邊界全息,CPT對稱性法力無邊時侯,開始認爲時間可能是一種和物質聯動守恆的實體虛空燃料... 曾經的宇宙大爆炸已經進了歷史博物館,因爲,宇宙微波背景輻射和圈量子引力模型擬合得更好更加親密無間有夫妻相,包括普朗克常量,那麼以後宇宙大爆炸改名'宇宙大反彈'。但是這些都是文明樹上枝葉,都是蟻羣的信道,正是這些智慧先驅才帶領人類不斷攀高! 在製備量子方面,產生信息編碼進量子糾纏,那麼古代大巫可不可以'溝通量子'真的通靈? 再不能看遠離生活的科幻了,半天回不了現實!

★★★★★

這是我沒有觸及過的部分,補齊了我的知識板塊。自QED和粒子物理標準模型之後,科學家都在做什麼?學術圈在做什麼?20世紀80/90年代之後到現在有什麼新的科學成就?這本書給你答案。我是之前讀過作者的《物質是什麼》覺得寫的不錯,然後讀了另一個作者的《量子迷宮》之後,纔讀的這本書。不管是文筆,還是知識體系,都是最好的。 這本書和《量子迷宮》寫的有點類似,同樣是兩個物理學家,一個理論體系,但是這本書的文筆更好,角度更好,更偏向於知識內容。也可能費曼的名聲太大吧,所以《量子迷宮》寫科學家比重有點大。 《量子迷宮》結合費曼和其導師惠勒這兩個物理學家的一生,向讀者闡述了20世紀後半夜關於量子場論(QED)的知識內容;這本書結合斯莫林和羅偉利這兩個理論物理學家的科學貢獻,向大家介紹了圈量子理論(LQD),這是科學家像將廣義相對論和量子力學結合起來的努力嘗試。 我們都知道20世紀最偉大的兩大科學成就就是廣義相對論和量子力學,但是這兩種理論是很多地方是不相容的。所以後來的物理學家都想講這兩張理論合二爲一,建立一個可以兼容的理論。其中最著名的就是弦論,它是從量子力學出發去兼容廣義相對論,目前弦論被冷落了,因爲它只是一種現在談不上成功的嘗試。另一種理論是圈量子理論,它是從廣義相對論出發,通過把空間量子化而達到兩種理論的兼容。而且圈量子宇宙學得到的宇宙可以避免黑洞奇點,從而避免了宇宙大收縮,宇宙就像一個彈簧一樣,它會膨脹然後收縮,然後再膨脹,而不是寂滅。學術研究肯定會一直向前,無窮無盡。

★★★★☆

未來理論物理會是以AI和超級計算爲輔助建模,背後是想象力的競爭。電子對撞機也得讓位給模擬計算。量子世界解釋不通,只好跌進哲學的漩渦,翻出<道德經>說,我就說嘛宇宙是無中生有的嘛!一生二,二生三,三生萬物……

★★★★★

總以爲閱讀科普,能讀懂些東西的,但全然忘了早年讀混沌的科普,前後隔了10年讀了兩次才明白。第二次猶如醍醐灌頂,那感覺——好極了——如同讀詩歌讀出了美的感覺! 若推薦有細分,本書不建議普通讀者閱讀。所謂普通讀者,指在經典世界生活日久,經典思維頑固不化,出了學校後那點兒經典力學知識就開始熵化,對量子力學雙縫實驗或許聽說過,可又講不清或神祕化波粒二象性的大多數人。 就自己,對量子力學的瞭解大約止於貝爾不等式被證僞——也即上帝擲了骰子——量子力學影響一切,能翻翻筆記說明白量子糾纏和通信應用,也許可再謅幾句量子隧穿,深奧點可以聊聊“我思故我在”究竟對量子有沒影響,另外就是大約知道場、弦、超弦這些個名詞,僅此。至於涉及物理量的計算,別找我! 此書算是給圈量子理論兩位創立者寫的小傳。圈量子理論與背景無關、非局域性(理解所限,大概指無需座標系——但全局性三字不好嘛,另也不知可否理解爲放諸宇宙——這樣是不是背景又會回來),符合愛因斯坦廣義相對論要求。此理論中,宇宙不是由奇點大爆炸誕生,而是反覆膨脹、收縮(感覺像馬赫杯,只是尺度夠大),宇宙從來就在那裏。雖然,波函數圍繞質子坍縮,不會產生奇點,但這種情況的災難性後果也不亞於奇點:若原子不能穩定存在,那宇宙中任何物體都不存在了。總之,萬物生息輪迴肯定的,下一輪智慧生命誰上,看上帝拋個骰子吧! 和絃論一樣,圈量子也希望統一量子力學和廣義相對論,兩者有緊密關聯,但方法和表述各自不同。弦論已有鑽入牛角之感了,但圈量子也還只是小衆理論,但也不失爲一種假想。如書中所言,現有的所有理論都存在無數懸而未決的問題,且很多都缺乏實證支持。所有量子引力理論,學界也沒有某種共識,認爲其中某一種途徑優於其他途徑。 ——到這,想戲謔地說,量子力學理論界大約也波粒二象了:弦——波、圈量子——粒子。內心一點小不安,我們這種0.75階文明大概永遠沒機會用實證來支持理論,因爲實驗所需能量實在太費了! 書中有大量物理名詞,幾乎涵蓋整個物理學的方方面面。因爲很多名詞背後涉及物理量的常數、公式、計算、涵義等,所以有物理領域經驗也許閱讀更順暢。書末有詞彙表,簡直是個寶藏,比前面的內容簡短、有趣。 所謂內行看門道,外行看熱鬧,傻白甜看個一場空。 注: 量子力學入門瞭解,建議《量子概論:神奇的量子世界之旅》or《上帝擲骰子嗎:量子物理史話》; 圈量子理論具體內容,建議創立者李·斯莫林的《量子力學的真相》。

★★★★★

微量構成堪忍這世界 因緣生滅如夢皆心受 貪嗔癡慢喜怒與哀樂 業力糾結波粒二象中 🙏🙏🙏🙏🙏🙏🙏😄

書籍信息

作者吉姆·巴戈特
譯者齊師傍
出版社中信出版集團
出版時間2019-11-01
ISBN9787521710540
分類科學技術-自然科學
格式EPUB
完結狀態連載中
章節數30