六極物理:極快、極大、極重、極小、極熱、極冷,探索極限世界

六極物理:極快、極大、極重、極小、極熱、極冷,探索極限世界 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

嚴伯鈞
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具体描述

  穿越六個極限世界,讓科學延伸你的感知力!

  極快〉哥哥從太空回來後,年紀變得比弟弟小?
  透過狹義相對論發現接近光速的神奇現象。

  極大〉宇宙會有終結的一天嗎?
  快速了解天體,探索全宇宙的奧妙。

  極重〉地球被壓縮成雞蛋大小,就可以變成黑洞嗎?
  從《星際效應》講述廣義相對論的時空機密。

  極小〉人縮到質子的大小,就可以穿越時空嗎?
  原子的內部世界影響著全世界。

  極熱〉如果不能違反熱力學第二定律,宇宙會變成一鍋熱湯嗎?
  掌握攝氏一億度就可以和石油說再見。

  極冷〉如果完成室溫超導體,石油產業會終結嗎?
  從絕對零度發現超導體,再也不用交流電。

  73位偉大科學家、47則物理學原理和定理、25個物理實驗和思想實驗、44種物理學理論、541個物理學與數學概念,一本讓人終身受益的科普讀物。

  從看懂科幻電影到理解最新科技,物理早已深入你我的生活各領域,但多數人卻覺得物理學艱深晦澀,深奧之處通常體現在複雜的數學計算上,其核心思想往往大道至簡。

  本書有故事、有趣味、有漫畫,繞開複雜的數學計算,用通俗的語言向讀者解釋核心的物理思想。所謂「六極」,是從人類直接的感知出發,延伸到極快、極大、極重、極小、極熱、極冷的極限狀態,盡數展現前沿的物理學精髓,讓每個人都能拋開繁瑣的數學,體會物理學的精妙。

  以人能感知的世界為線索,把現有的物理學重新拆解一番:生活環境中的所有物理參數都是適中、溫和的,否則生命無法存續;肉眼看不見宇宙的深處和微觀世界的原子、分子和細菌;地球上的氣溫不會太高,也不會太低,否則我們不被熱死也要被冷死……因此,如果要讓物理學的現象變得明顯,方法之一是把環境參數調到極限,才能看到其中的神奇表現。

  《六極物理》絕非你對科學好奇心和求知欲的終點,而是讓你把從中學到的物理學思維做為求知的起點,從此奔向更加廣闊的、神祕的海洋,送給每位讀者的物理啟蒙書。

名人推薦

  過去的數千年間,人類不斷地在打臉別人與被別人打臉的過程中找尋通往天堂的道路,而所謂的「天堂」,也許正是嚴博士所說的「六極物理」。——廖彥朋

  廖彥朋 京都大學醫科學博士
  蔣正偉 國立臺灣大學物理系教授
  韓殿君 國立中正大學物理系教授
  簡麗賢 臺北市立第一女子高級中學物理科教師
  專業推薦(依姓氏筆畫排序)
 
跃迁:维度织就的宇宙史诗 一部关于时空、物质与文明演进的宏大叙事,探寻存在本身的边界与可能性。 引言:视界之外的叩问 我们习惯于以日常经验构建世界,相信眼前的尺度、速度和温度构成了宇宙的全部图景。然而,真正的宇宙远比我们的直觉所能触及的更为广袤、更为极端。《跃迁:维度织就的宇宙史诗》不是对已知物理学的复述,而是一次对“边界”本身的深入考察。它将带领读者穿越物质的微观坍缩点,抵达时空的宏观奇点,审视在极端条件下,我们赖以生存的物理定律如何被重塑、甚至瓦解。 本书的核心驱动力,是对“不可能”的追问。我们不讨论“极限值”的测量,而是探讨在那些极限值附近,事物如何“跃迁”到新的存在状态。这不是一本纯粹的理论物理教材,而是一部结合了尖端科学猜想、历史哲学思辨和未来技术预测的跨学科著作。 第一部分:时空的褶皱与结构的崩解 (约400字) 本部分聚焦于时空几何的极端形变,探讨重力、惯性和时间流逝在非常规条件下的行为模式。 1. 超维度的投影: 传统的空间想象受限于三维视觉,但宇宙的结构可能隐藏着额外的、紧致化的维度。本书将剖析弦理论、M理论等前沿框架中,额外维度如何通过微小的“卷曲”效应,间接影响我们可观测的四维时空。我们将探讨的不是这些维度本身,而是它们如何通过修改普朗克尺度附近的真空能级,塑造出我们所见的物质基本力。 2. 零点场的波动与负能量密度: 量子真空并非一片虚无,而是涌动着零点能量的海洋。我们深入考察如何通过精密的场论调控,诱导出局域的负能量密度区域。负能量密度不仅是虫洞理论的理论基石,更是理解量子引力效应的关键。本书将详细梳理卡西米尔效应在宏观尺度的潜在应用,以及负能量在理论上对因果律的冲击。 3. 视界内外的因果链: 黑洞视界不仅是光无法逃逸的边界,更是因果关系的终结点。我们不着重于黑洞的质量或事件,而是专注于视界附近的“时间弯曲”现象。通过类比不同的时空度规,分析在强引力场中,信息是如何被“冻结”或“抹去”的,以及信息悖论的哲学意义——如果信息在宏观上消失,它是否在微观尺度上进行了某种形式的量子编码转移? 第二部分:物质的炼金术与信息熵的对决 (约550字) 在微观尺度,物质的基本构建块——夸克、轻子和玻色子——展现出令人难以置信的“集体智慧”。本部分将探索在极高密度、极高能量密度下,物质的相变与新奇态的涌现。 1. 简并物质的生命周期: 恒星演化的终极产物,如中子星和夸克星,是自然界中密度最高的稳定结构。本书详述了电子简并压、中子简并压的瓦解过程,以及夸克胶子等离子体在极端压力下的形成机制。我们关注的焦点是物质在压力下“被压缩”的方式,探讨是否存在一种超越夸克简并态的、更为紧凑的物质形式——如奇异夸克物质或拓扑缺陷物质。 2. 强相互作用的临界点: 夸克和胶子在自由状态下是如何存在的?我们研究色禁闭的解除,即在极高温度下,质子和中子的内部结构如何“融化”成夸克汤。这不是对标准模型粒子的简单罗列,而是对强核力场方程在极端能量下的数值模拟结果的定性解读,特别是涉及手征对称性破缺的恢复机制。 3. 费米子与玻色子的奇特混合: 在极低温下,物质表现出反直觉的集体行为,如超导与超流。本书考察了这些现象背后的配对机制,如库珀对的形成。但我们更进一步,探讨了费米子与玻色子在同一量子态下共存的可能性,以及这种混合状态在量子计算和精密测量中的潜在价值,侧重于其对熵增的抑制作用。 第三部分:文明的尺度与存在的阈值 (约550字) 物理定律的极限不仅存在于自然现象中,它们也构成了文明发展的潜在天花板。本部分将探讨在现有物理框架下,文明跨越尺度壁垒所面临的认知和工程挑战。 1. 信息的传递效率与“加速极限”: 信息是文明进步的血液。在任何可预测的宇宙中,光速是速度的绝对上限。本书分析了在长距离通讯和计算中,光速限制如何塑造星际文明的社会结构和知识积累速度。我们假设了一个“信息熵”的指标,来衡量一个文明在时空限制下对环境的有效控制力。 2. 能量获取的终极边际: 驱动高阶文明的动力源必然要求对能量的极致利用。我们审视了聚变能的工程瓶颈,并展望了从真空能、黑洞霍金辐射中提取能量的可能性。这里的探讨集中在“提取的效率”与“对局部时空稳定性的扰动”之间的平衡,即我们是否能在不破坏局部宇宙结构的前提下,实现指数级的能量增长。 3. 人类认知的“惯性”: 物理学的进步往往需要数学和哲学工具的范式转移。本书最后一部分,旨在揭示人类思维对“常数”和“定律”的依赖性。我们探讨了哥白尼式的谦卑:如果存在一个我们尚未理解的、更高层次的“元规律”,它如何使得当前的物理学理论在某些特定条件下失效?我们必须准备好接受的,不是更精确的测量,而是全新的世界观基础。 《跃迁:维度织就的宇宙史诗》 是一份邀请函,邀请最富好奇心的头脑,抛弃舒适的经验区间,直面宇宙最深处的悖论与奇迹。它不是提供答案,而是提供一个观测宇宙的全新透镜。

著者信息

作者簡介

嚴伯鈞


  擅長以嚴密的邏輯,輕鬆幽默地講解硬核科學知識。

  香港科技大學物理學、數學雙學士學位;香港科技大學物理學碩士;攻讀美國布朗大學物理學博士。

  物理競賽金牌獲獎者,文津獎得主,知識內容博主,全網粉絲數近一千萬,科普影片全平臺播放數逾二十億。
 
  2018年被《新週刊》評選為「十大網紅網路導師」之一。

  著有《六極物理》、《了不起的物理》等。
 

图书目录

序言 什麼是「六極」?
 
【極快篇The Fastest】
導讀 如果你以光速運動會看到什麼?
第一章 狹義相對論
第二章 狹義相對論中的悖論
第三章 人類提速之路
 
【極大篇The Largest】
導讀 宇宙的起源
第四章 宇宙的前世今生
第五章 宇宙裡有什麼
第六章 萬有引力
 
【極重篇The Most Massive】
導讀 廣義相對論
第七章 廣義相對論的基本原理
第八章 廣義相對論的驗證及應用
第九章 廣義相對論的預言--黑洞
 
【極小篇The Tiniest】
導讀 奇妙的微觀世界
第十章 原子物理
第十一章 量子力學
第十二章 核子物理
第十三章 粒子物理
第十四章 標準模型
 
【極熱篇The Hottest】
導讀 亂中有序的真實世界
第十五章 熱力學與統計力學
第十六章 高溫的世界
第十七章 複雜系統
 
【極冷篇The Coldest】
導讀 冷即秩序
第十八章 材料物理
第十九章 固體物理
第二十章 凝聚態物理
 
結語

图书序言

  • ISBN:9789571394848
  • 叢書系列:LEARN
  • 規格:平裝 / 416頁 / 17 x 23 x 2.08 cm / 普通級 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读

用户评价

评分

這本關於極限物理的書,真是讓人大開眼界!我讀完之後,腦袋裡簡直像跑過了一場高速公路的追逐戰,各種奇奇怪怪、違反直覺的現象在我眼前一一展開。作者的筆觸非常生動,把那些抽象的物理概念,像是時間膨脹、尺縮效應,透過精妙的比喻,讓一個對科學沒那麼「熟」的讀者也能輕鬆掌握。特別是關於「極快」的部分,光是想像光速下的世界,就讓人覺得時間軸被扭曲了,很有意思。書中不僅僅是介紹理論,更重要的是帶領讀者去思考,在這些極端條件下,我們熟悉的物理定律會如何「變臉」。讀這本書就像是打開了一個全新的宇宙觀,讓我對身處的這個世界有了更深一層的體會,感覺自己對宇宙的理解又往前推進了一大步。

评分

這本書的結構安排得相當巧妙,它不像傳統教科書那樣死板,而是像一部精彩的科幻小說,只不過裡面的情節都是真實的物理定律。我特別喜歡它在探討「極重」和「極小」時,那種抽絲剝繭的論證過程,讓人感覺自己好像真的參與了科學家的實驗一樣。作者很擅長鋪陳情境,讓讀者能夠產生強烈的代入感。舉例來說,當討論到接近絕對零度的世界時,那種「萬物靜止」的畫面感,配上作者細膩的文字描述,真是令人難忘。這不僅僅是一本知識的傳播,更是一種思維方式的啟發,它鼓勵我們跳脫日常經驗的框架,去想像那些超越感官極限的可能性。

评分

老實說,一開始看到「極大、極重、極小、極熱、極冷」這些詞彙,我還擔心會不會太過學術艱深,結果完全出乎意料。這本書的敘事節奏掌握得非常好,不會讓人覺得枯燥乏味。作者好像是一位經驗老到的導遊,帶著我們穿梭於黑洞的邊緣、宇宙的創始時刻,以及量子世界的微觀深處。那種探索未知的興奮感,讓我好幾天都沉浸其中。特別是描寫「極熱」與「極冷」的篇章,簡直是冷熱對比的極致饗宴,讓人驚嘆於自然界中存在著如此極端的對立統一。這本書的深度是足夠的,但表達方式卻是如此親民,是一本真正意義上的科普佳作,適合所有對宇宙奧秘懷抱好奇心的人。

评分

這本的文字功力確實了得,讀起來非常流暢,就像喝著一杯醇厚的咖啡,回味無窮。作者在處理「極限」這個主題時,展現了一種近乎詩意的筆觸,將物理的冰冷規律與宇宙的宏大敘事完美結合。我尤其欣賞它在探討不同極限之間相互關聯時所展現的洞察力,那種層層遞進的論述,讓人感覺整個物理世界是一個緊密相連的整體。這本書不僅僅是知識的累積,更是一種心靈的洗滌,它讓人學會用更謙卑的態度去面對自然界那無窮無盡的奧秘。總之,這是一次非常愉悅且富有啟發性的閱讀體驗,絕對是書架上不可或缺的一本!

评分

讀完這本,我對科學家的那種探索精神油然而生敬佩。書中對於「極限」的定義和探討,處處顯示出作者紮實的研究基礎和清晰的邏輯思維。它不迴避複雜的概念,但總能找到最貼切的比喻來解釋,讓原本高不可攀的理論變得觸手可及。例如,書中關於宇宙膨脹和時間極限的描述,讓我對「無限」這個詞有了更具體的想像。這本書的優點在於,它成功地平衡了學術的嚴謹性與大眾的閱讀樂趣,是一本能讓人願意一讀再讀的好書。它激發了我重新檢視許多過去習以為常的物理現象的慾望,非常值得推薦給喜歡深度思考的朋友們。

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