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量子空間

這既是一本關(guān)于圈量子引力的科普讀物。對(duì)于不熟悉這個(gè)名詞的大眾來(lái)說(shuō),這是一本從另一個(gè)角度為我們講述的“萬(wàn)物理論”。人類一直追求萬(wàn)物起源這一問(wèn)題,希望了解萬(wàn)物是從哪兒來(lái)的,基本規(guī)律是什么。直到今天,這個(gè)問(wèn)題都還是物理學(xué)的根本,也是物理學(xué)的基礎(chǔ)問(wèn)題。時(shí)至今日,在很多人的印象中,人類已經(jīng)回答了這個(gè)問(wèn)題。我們有基本粒子的“標(biāo)準(zhǔn)模型”,有牛頓的萬(wàn)有引力理論,還有愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論,這些已經(jīng)把我們的世界解釋得清清楚楚,很讓人滿意了。但實(shí)際上不是這樣的。在標(biāo)準(zhǔn)模型提出40年后的今天,沒(méi)有一個(gè)物理學(xué)家認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)模型是基本理論,大家都認(rèn)為它只是一個(gè)近似的有效理論。圈量子理論是除了弦論之外萬(wàn)物理論的另一個(gè)候選,相對(duì)小眾,在學(xué)界受到的關(guān)注不及弦論,在大眾層面更是較少為人所知,實(shí)際上有些非常有趣的理論,值得向公眾介紹。作者吉姆·巴戈特稱之為“少有人走的路”,在本書中,他介紹了圈量子引力理論領(lǐng)域中兩位杰出的科學(xué)家——李·斯莫林(LeeSmolin)和卡洛·羅韋利(CarloRovelli)的職業(yè)生涯和開(kāi)創(chuàng)性工作。這是一本關(guān)于物理學(xué)理論前言的普及讀物,更是一場(chǎng)引領(lǐng)普通人推翻既定印象,領(lǐng)略對(duì)世界的另一種可能的解釋的探索之旅。在這本書中,物質(zhì)、時(shí)間、空間都有了全新的理解可能。而認(rèn)識(shí)的過(guò)程,就是科學(xué)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,文筆和敘述都盡量做到科普化,注重對(duì)科學(xué)知識(shí)做出平易近人的解釋,同時(shí)為寫作加入故事性,保證了本書的可讀性。

(英)吉姆·巴戈特 ·物理學(xué) ·19.6萬(wàn)字

量子力學(xué)的真相

春天的早晨,從窗戶涌進(jìn)來(lái)的空氣帶著花園里的清新氣息,這個(gè)“奇跡”是如何發(fā)生的?分子如何被微風(fēng)吹動(dòng),又如何經(jīng)鼻子轉(zhuǎn)化成令人感到愉悅的氣味?每天早晨醒來(lái)的“我”是誰(shuí)?當(dāng)這個(gè)“我”睜開(kāi)雙眼時(shí),周圍的宇宙又是什么?……在這個(gè)量子力學(xué)的時(shí)代,關(guān)于我們的存在以及我們與這個(gè)世界之間關(guān)系的這些基本的問(wèn)題,仍是未解之謎。而愛(ài)因斯坦和其他現(xiàn)實(shí)主義者相信:量子力學(xué)理論是不完備的。在《量子力學(xué)的真相》一書中,斯莫林教授用3幕故事帶領(lǐng)我們走進(jìn)量子力學(xué)的世界,了解那些自量子力學(xué)誕生以來(lái)就一直困擾著人們的概念問(wèn)題和嚴(yán)重分歧。第一幕他會(huì)講述我們?cè)谔骄苛孔恿W(xué)發(fā)展軌跡時(shí)所需的基本的量子力學(xué)概念。第二幕他將帶我們追溯了從20世紀(jì)50年代開(kāi)始的現(xiàn)實(shí)主義量子力學(xué)方法的復(fù)興,并且闡述它們的優(yōu)缺點(diǎn)。斯莫林認(rèn)為:正確且完備的量子力學(xué)理論不僅能夠解決量子引力的問(wèn)題,還能給出一套完整的宇宙學(xué)理論。第三幕斯莫林將介紹包括自己在內(nèi)的當(dāng)代物理學(xué)家為構(gòu)建現(xiàn)實(shí)主義的萬(wàn)物理論所付出的努力。量子力學(xué),是一個(gè)充滿悖論與神秘色彩之地,歡迎所有人來(lái)到新的科學(xué)時(shí)代。

(美)李·斯莫林 ·物理學(xué) ·17.2萬(wàn)字

信息、生命與物理學(xué)

生命是什么?1943年,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、量子力學(xué)的重要奠基人薛定諤提出了這個(gè)問(wèn)題,并指出需要一種全新的物理學(xué)來(lái)給出答案。這是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)問(wèn)題之一,至今各領(lǐng)域科學(xué)家仍在不斷嘗試解答。理論物理學(xué)家、宇宙學(xué)家、天體生物學(xué)家保羅·戴維斯受到薛定諤提出的偉大問(wèn)題啟發(fā),結(jié)合香農(nóng)的信息論、達(dá)爾文的演化論和近年來(lái)多學(xué)科的前沿研究發(fā)現(xiàn),重新深入探尋生命的內(nèi)在邏輯。與薛定諤一樣,他認(rèn)為生物體清楚表明了更深層次的新物理學(xué)原理的存在,并指出這種新物理能讓物質(zhì)與信息、整體與部分、簡(jiǎn)單性與復(fù)雜性交織在一起。保羅·戴維斯指出,生命的內(nèi)在邏輯是信息。掌握信息可以降低不確定度,這使生命脫離了無(wú)序,與非生命區(qū)分開(kāi)來(lái)。串聯(lián)起生物體物質(zhì)復(fù)雜性(生命的“硬件”)的東西,是更令人驚嘆的信息復(fù)雜性(生命的“軟件”)。在信息領(lǐng)域,我們才邂逅了生命真正的創(chuàng)造力。信息網(wǎng)絡(luò)和邏輯計(jì)算,正是生命這臺(tái)精妙機(jī)器具有“魔力”的根本原因。

(英)保羅·戴維斯 ·物理學(xué) ·15.5萬(wàn)字

雙縫實(shí)驗(yàn)和量子力學(xué)

諾貝爾獎(jiǎng)得主、著名物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼曾說(shuō):“雙縫實(shí)驗(yàn)包含了量子世界的全部奧秘?!蔽覀?cè)谥袑W(xué)物理課都會(huì)學(xué)到,一道光穿過(guò)兩道狹縫后將會(huì)發(fā)生干涉形成明暗條紋,這就是眾所周知的雙縫實(shí)驗(yàn)。如果只讓單個(gè)光子進(jìn)入設(shè)備,光子竟然也會(huì)自己與自己發(fā)生干涉,在多次實(shí)驗(yàn)后同樣形成明暗條紋。更神奇的是,一旦研究者試圖探測(cè)光子到底通過(guò)了哪道狹縫,干涉條紋即刻就消失了,仿佛能感知到我們的意識(shí)一般。托馬斯·楊在19世紀(jì)早期設(shè)計(jì)了這個(gè)模型,以證明光像波一樣運(yùn)動(dòng),這與艾薩克·牛頓的粒子觀點(diǎn)形成了鮮明的對(duì)比。近一個(gè)世紀(jì)后,阿爾伯特·愛(ài)因斯坦證明了光以量子或粒子的形式存在,這個(gè)實(shí)驗(yàn)成為愛(ài)因斯坦和尼爾斯·玻爾之間關(guān)于現(xiàn)實(shí)本質(zhì)的激烈辯論的關(guān)鍵。可以說(shuō),雙縫實(shí)驗(yàn)串起了人類對(duì)物質(zhì)世界規(guī)律,乃至現(xiàn)實(shí)本質(zhì)的探索。十年又十年,一個(gè)又一個(gè)假設(shè),科學(xué)家們以這個(gè)實(shí)驗(yàn)為藍(lán)本,回答了關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)的越來(lái)越深的問(wèn)題,它也催生了2022年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。在這本書中,作者周游世界,穿越歷史,深入探索了我們尚未了解的物質(zhì)現(xiàn)實(shí)的最小尺度,為讀者展現(xiàn)了一幅兼具科學(xué)與美感的畫卷。

(印)阿尼爾·阿南塔斯瓦米 ·物理學(xué) ·14.2萬(wàn)字

反事實(shí)

蹺蹺板,計(jì)算機(jī),燈塔與港口不遠(yuǎn)處的船帆。信息,知識(shí),量子信息,下一代熱機(jī)和納米機(jī)器人。看似風(fēng)馬牛不相及的現(xiàn)象和事物,在牛津大學(xué)物理學(xué)家奇亞拉·馬爾萊托看來(lái),可以被統(tǒng)一于一個(gè)新概念之下,用它解釋,以它勾連,甚至可能由它啟迪和創(chuàng)造。這個(gè)令我們耳目一新的概念,叫“反事實(shí)”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),反事實(shí)就是關(guān)于可能和不可能的科學(xué),是關(guān)于什么可能發(fā)生,什么不可能發(fā)生的科學(xué)。馬爾萊托用凝練的論證為我們描摹出了反事實(shí)是什么以及它的強(qiáng)大魔力。在如今的基礎(chǔ)物理學(xué)存在的大多數(shù)未解問(wèn)題中,反事實(shí)屬性都是核心內(nèi)容。反事實(shí)屬性將那些表面看起來(lái)非物質(zhì)的抽象概念,比如信息和知識(shí),帶入了物理學(xué)領(lǐng)域。接受了反事實(shí)屬性,我們就可以用明確的定律描述那些傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為只能近似描述的實(shí)體,比如信息、能量、熱和功。這是一個(gè)新領(lǐng)域,一種新方法,一門能夠?yàn)槲覀兇蜷_(kāi)更新、更大也更有想象力的宇宙圖景的新科學(xué),幫助我們重新理解這個(gè)世界。

(英)奇亞拉·馬爾萊托 ·物理學(xué) ·12萬(wàn)字

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