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量子空间 封面

量子空间

吉姆·巴戈特

4016人在读
22.5万字总字数
¥14.99定价

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内容简介

这既是一本关于圈量子引力的科普读物。对于不熟悉这个名词的大众来说,这是一本从另一个角度为我们讲述的“万物理论”。人类一直追求万物起源这一问题,希望了解万物是从哪儿来的,基本规律是什么。直到今天,这个问题都还是物理学的根本,也是物理学的基础问题。时至今日,在很多人的印象中,人类已经回答了这个问题。我们有基本粒子的“标准模型”,有牛顿的万有引力理论,还有爱因斯坦的广义相对论,这些已经把我们的世界解释得清清楚楚,很让人满意了。但实际上不是这样的。在标准模型提出40年后的今天,没有一个物理学家认为标准模型是基本理论,大家都认为它只是一个近似的有效理论。圈量子理论是除了弦论之外万物理论的另一个候选,相对小众,在学界受到的关注不及弦论,在大众层面更是较少为人所知,实际上有些非常有趣的理论,值得向公众介绍。作者吉姆·巴戈特称之为“少有人走的路”,在本书中,他介绍了圈量子引力理论领域中两位杰出的科学家——李·斯莫林(LeeSmolin)和卡洛·罗韦利(CarloRovelli)的职业生涯和开创性工作。这是一本关于物理学理论前言的普及读物,更是一场引领普通人推翻既定印象,领略对世界的另一种可能的解释的探索之旅。在这本书中,物质、时间、空间都有了全新的理解可能。而认识的过程,就是科学探索的意义,是我们探索世界的趣味所在。作者从事科普写作已有二十多年,文笔和叙述都尽量做到科普化,注重对科学知识做出平易近人的解释,同时为写作加入故事性,保证了本书的可读性。

读者书评

★★★★★

空间在本质上是量子的,不是连续的,而是由互相连接的引力“圈”形成的“自旋网络”系统,有面积量子和体积量子。 时间从量子空间的几何形状,即自旋泡沫中以跳跃的演化序列的形式演生出来。 "牛顿运动定律的三大理论:惯性定律、加速度定律、作用力与反作用力定律。在艾萨克·牛顿的经典力学中,物质的存在与事情的发生都在一个绝对空间与时间的“容器”中,这个“容器”作为背景而存在。" "​广义相对论则把这个容器拿掉了:在爱因斯坦的宇宙中,空间和时间是相对的,不是绝对的,而理论则是“背景无关”的。时空是动态的,它之所以存在,是因为它是物质与能量之间物理相互作用的结果。" "我们拥有两大极其成功的物理学理论。第一个是阿尔伯特·爱因斯坦提出的广义相对论,它描述了弯曲时空中物质的大尺度行为,告诉我们引力的工作机制:物质告诉时空如何弯曲,弯曲的时空告诉物质如何移动。这一理论是如今大爆炸宇宙学标准模型的基础,我们用它描述宇宙的演化:从最初的“开端”(根据如今的证据,大概在138亿年前)到今天。" "​第二个极其成功的理论就是量子力学。量子力学描述了最小尺度——分子、原子、亚原子、亚核粒子尺度的物质与辐射的性质和行为。在量子场论的外衣之下,量子力学的基础是粒子物理标准模型。整个宇宙中可见的组成部分(包括恒星、行星以及我们自身)都是由基础模型中的夸克、电子,以及传递力的光子等粒子结合在一起组成的。标准模型也告诉我们大自然的其他三种力——电磁力、强相互作用力和弱相互作用力是如何作用的。位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心(CERN)发现了希格斯玻色子,这是支持量子力学的众多证据中最近的一项。" "​量子力学的表述方式不同于广义相对论:与物质和辐射的基本粒子相关的相互作用,都被假设发生在一个绝对时空的容器之中——正是广义相对论所消灭的那个容器。也就是说,量子力学是背景相关的。" "​我们有一个背景无关的经典(非量子)的时空理论,又有一个背景相关的关于物质和辐射的量子理论。我们最成功的两大物理学理论建立于不相容的时空观上,它们有着不同的结构:广义相对论的时空是在物理学定律的基础上与之共同产生的,而量子力学的时空则是事先预设的、绝对的。" "​虽然有这么两套互不相容的描述,但据我们所知(以及所能证明),我们的宇宙只有一个。广义相对论和量子理论的不相容性之所以是个问题,就是因为我们相信宇宙在诞生初期(大爆炸之时)处于量子尺度,自然应该能被量子力学解释。也许你觉得我们无法解释宇宙的起源以及其极早期的状态也没什么,但鉴于物理学在近百年里取得了如此辉煌的成就,我们理当对它有更高的期望。我们需要一个量子引力理论。" "​在过去的40年中,关于这两条路孰难孰易的判断分歧,已经将理论物理界分成了水火不容的两派。如果你尝试梳理一下所有尝试发展量子引力理论的方法的来龙去脉,就会发现这条分界线是清晰可见的,它分成了本质上不同的两支:一支是弦论,一支是圈量子引力理论。" "​本书从广义相对论出发,借用了量子色动力学(QCD)中的一些思想,也包含致力于让结果与量子场论相容的探索。在路的终点,我们会看到空间的结构变成了量子的,而非连续的。就像量子力学中的物质和辐射一样,它是一块一块的。这一结构是一种由互相连接的引力“圈”形成的“自旋网络”系统。这些圈的形状有根本上的限制,它定义了普朗克长度尺度上的面积量子和体积量子(普朗克长度约为1.6×10-35米,即质子直径的1020分之一)。" "​不同的自旋网络,也就是圈的不同连接方式,定义了空间形状的不同量子态。自旋网络的演化(即一种形状和下一种形状之间的连接的变化)就产生了自旋泡沫(spinfoam)。在叠加态中加入自旋泡沫,就产生了一个新出现的时空,即一种由量子物理学定律共同产生的结构。这就是圈量子引力理论,简称LQG。这一理论已经诞生30年了,目前全世界大概有30个研究组在研究它。" "时至今日,没有人在粒子对撞实验中看到过自由的夸克。如果夸克真的是组成物质的最基本的粒子,又在质子和中子之中闲散地游荡,它们为什么不跑出来呢?只能假设夸克拥有第三种性质,他们称之为色。" "精密的QCD计算表明,一个质子或者中子质量的约95%来自在夸克之间传递色力的无质量胶子的能量。" …… 空间在本质上是量子的,不是连续的,而是由互相连接的引力“圈”形成的“自旋网络”系统,有面积量子和体积量子。 时间从量子空间的几何形状,即自旋泡沫中以跳跃的演化序列的形式演生出来。 圈量子引力理论是除弦论之外通往“万物理论”的另一条途径。

★★★★★

光无需预知最短路径,它穿越遍布了从起点到终点的所有路径。单一维度的量子自旋泡沫看似无序,实则与其它维度对应的纠缠量子受控于同一波函数相对运动。同一空间与其他空间的自旋泡沫皆为参照镜像,共享信息后选取通往大冒险家的优雅路径悠哉跃迁... 空间物质看似连续实则因基本单位微小易于忽略,实现异空间转移需能量累积直至量子跃迁;异空间看似分离实则存在节点处的连接弦贯穿始终,万物归一,沿着此弦漫步便可自在穿越多彩异空间... 水桶实验——高质能抽离低质能,时刻谨记 看似离心实则归心。质能高至一定程度将扭曲周围空间,过近坍塌,致近膨胀。色力纠缠淡漠相近,远离强引。高能相撞必将变态,无需对抗随性而为,波粒二象一统自成!

★★★★★

“至大无外 至小无里”逍遥派主,两千多年前至理名言,用于量子空间及浩瀚宇宙的描述,迄今仍贴切! 但书中提到的大学、研究所、研究人员等与东方大国几乎毫不相干。 作者带我遨游太空、科普量子,限于智力,事是而非,阅读过程尽管很艰涩,挑战自我,很享受!

★★★☆☆

讲的是引力量子化问题,介绍了宇宙终极理论圈量子引力理论的发展,爱因斯坦开始……纯粹是对青年时代对物理的怀念,已经越来越看不懂了

★★★★★

个人阅读的第二本量子物理科普,刚好符合当前对该领域的认知水平与求知需求。真正热爱物理的学者的写作逻辑从来不令人担心,结尾部分的后记以及附录宝藏部分已经对该书充分总结延展,作为读者,享受兴趣指引下的奇妙旅程即可。impressive

★★★★★

看完突然魔怔了,看到:上神牛顿一手擎着机械宇宙的大时钟掌控着宇宙,另一手握着的偏光镜,突然从偏光镜里射出七彩神芒穿过时空变身量子幽灵,回头就把大时钟劈成两半,一半跌落人间隐入高楼大厦类的宏观大结构里,一半去了丹麦的哥本哈根,立在爱因斯坦和波尔两神对轰之间身消道殒涅槃重生--相对论和量子论。欧洲人看到七彩神芒里的量子幽灵认为是绝世法器出世,于是用数学造出各种辅助法器,如同为千里马配好鞍,以求驾御它穿越虚空,继牛顿成为新的上神... 万物有灵,敬畏'上神',实在不实,虚空不虚,空即是色,色即是空... 以为的质,希格斯场;以为的场,二象性量;以为的力,玻色子胶;以为的空间,卡拉比丘图像...普朗克尺度,引力波场,圈量子网,时空物质,自旋网络,算符弦膜,量子涨落,虚空化物,边界全息,CPT对称性法力无边时侯,开始认为时间可能是一种和物质联动守恒的实体虚空燃料... 曾经的宇宙大爆炸已经进了历史博物馆,因为,宇宙微波背景辐射和圈量子引力模型拟合得更好更加亲密无间有夫妻相,包括普朗克常量,那么以后宇宙大爆炸改名'宇宙大反弹'。但是这些都是文明树上枝叶,都是蚁群的信道,正是这些智慧先驱才带领人类不断攀高! 在制备量子方面,产生信息编码进量子纠缠,那么古代大巫可不可以'沟通量子'真的通灵? 再不能看远离生活的科幻了,半天回不了现实!

★★★★★

这是我没有触及过的部分,补齐了我的知识板块。自QED和粒子物理标准模型之后,科学家都在做什么?学术圈在做什么?20世纪80/90年代之后到现在有什么新的科学成就?这本书给你答案。我是之前读过作者的《物质是什么》觉得写的不错,然后读了另一个作者的《量子迷宫》之后,才读的这本书。不管是文笔,还是知识体系,都是最好的。 这本书和《量子迷宫》写的有点类似,同样是两个物理学家,一个理论体系,但是这本书的文笔更好,角度更好,更偏向于知识内容。也可能费曼的名声太大吧,所以《量子迷宫》写科学家比重有点大。 《量子迷宫》结合费曼和其导师惠勒这两个物理学家的一生,向读者阐述了20世纪后半夜关于量子场论(QED)的知识内容;这本书结合斯莫林和罗伟利这两个理论物理学家的科学贡献,向大家介绍了圈量子理论(LQD),这是科学家像将广义相对论和量子力学结合起来的努力尝试。 我们都知道20世纪最伟大的两大科学成就就是广义相对论和量子力学,但是这两种理论是很多地方是不相容的。所以后来的物理学家都想讲这两张理论合二为一,建立一个可以兼容的理论。其中最著名的就是弦论,它是从量子力学出发去兼容广义相对论,目前弦论被冷落了,因为它只是一种现在谈不上成功的尝试。另一种理论是圈量子理论,它是从广义相对论出发,通过把空间量子化而达到两种理论的兼容。而且圈量子宇宙学得到的宇宙可以避免黑洞奇点,从而避免了宇宙大收缩,宇宙就像一个弹簧一样,它会膨胀然后收缩,然后再膨胀,而不是寂灭。学术研究肯定会一直向前,无穷无尽。

★★★★☆

未来理论物理会是以AI和超级计算为辅助建模,背后是想象力的竞争。电子对撞机也得让位给模拟计算。量子世界解释不通,只好跌进哲学的漩涡,翻出<道德经>说,我就说嘛宇宙是无中生有的嘛!一生二,二生三,三生万物……

★★★★★

总以为阅读科普,能读懂些东西的,但全然忘了早年读混沌的科普,前后隔了10年读了两次才明白。第二次犹如醍醐灌顶,那感觉——好极了——如同读诗歌读出了美的感觉! 若推荐有细分,本书不建议普通读者阅读。所谓普通读者,指在经典世界生活日久,经典思维顽固不化,出了学校后那点儿经典力学知识就开始熵化,对量子力学双缝实验或许听说过,可又讲不清或神秘化波粒二象性的大多数人。 就自己,对量子力学的了解大约止于贝尔不等式被证伪——也即上帝掷了骰子——量子力学影响一切,能翻翻笔记说明白量子纠缠和通信应用,也许可再诌几句量子隧穿,深奥点可以聊聊“我思故我在”究竟对量子有没影响,另外就是大约知道场、弦、超弦这些个名词,仅此。至于涉及物理量的计算,别找我! 此书算是给圈量子理论两位创立者写的小传。圈量子理论与背景无关、非局域性(理解所限,大概指无需坐标系——但全局性三字不好嘛,另也不知可否理解为放诸宇宙——这样是不是背景又会回来),符合爱因斯坦广义相对论要求。此理论中,宇宙不是由奇点大爆炸诞生,而是反复膨胀、收缩(感觉像马赫杯,只是尺度够大),宇宙从来就在那里。虽然,波函数围绕质子坍缩,不会产生奇点,但这种情况的灾难性后果也不亚于奇点:若原子不能稳定存在,那宇宙中任何物体都不存在了。总之,万物生息轮回肯定的,下一轮智慧生命谁上,看上帝抛个骰子吧! 和弦论一样,圈量子也希望统一量子力学和广义相对论,两者有紧密关联,但方法和表述各自不同。弦论已有钻入牛角之感了,但圈量子也还只是小众理论,但也不失为一种假想。如书中所言,现有的所有理论都存在无数悬而未决的问题,且很多都缺乏实证支持。所有量子引力理论,学界也没有某种共识,认为其中某一种途径优于其他途径。 ——到这,想戏谑地说,量子力学理论界大约也波粒二象了:弦——波、圈量子——粒子。内心一点小不安,我们这种0.75阶文明大概永远没机会用实证来支持理论,因为实验所需能量实在太费了! 书中有大量物理名词,几乎涵盖整个物理学的方方面面。因为很多名词背后涉及物理量的常数、公式、计算、涵义等,所以有物理领域经验也许阅读更顺畅。书末有词汇表,简直是个宝藏,比前面的内容简短、有趣。 所谓内行看门道,外行看热闹,傻白甜看个一场空。 注: 量子力学入门了解,建议《量子概论:神奇的量子世界之旅》or《上帝掷骰子吗:量子物理史话》; 圈量子理论具体内容,建议创立者李·斯莫林的《量子力学的真相》。

★★★★★

微量构成堪忍这世界 因缘生灭如梦皆心受 贪嗔痴慢喜怒与哀乐 业力纠结波粒二象中 🙏🙏🙏🙏🙏🙏🙏😄

书籍信息

作者吉姆·巴戈特
译者齐师傍
出版社中信出版集团
出版时间2019-11-01
ISBN9787521710540
分类科学技术-自然科学
格式EPUB
完结状态连载中
章节数30