黑洞裡的時間旅行者:穿越奇點、探索未來,物理學家的超時空冒險記!

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趙崢
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具体描述

  愛因斯坦:「上帝是不擲骰子的。」
  霍金:「上帝不僅擲骰子,而且有時還把骰子擲到人們看不見的地方去了。」
  上帝:???那好吧,你們倆打一架算了!
 
  科學界扛霸子大集合 × 熱門物理話題集錦
  一次讀懂物理學界的美麗與哀愁!
 
  ►會行走的百科全書
  人手一機的時代裡,大家都是萬事通。
  但回到19世紀初,工業革命還未全面啟動以前,
  誰才是「世界上最後一個什麼都知道的人」?
 
  ►「我最近在研究測不準原理。」
  2020大選前夕,被問到是否角逐總統寶座的柯市長,
  為什麼突然提起海森堡的測不準原理?
  所謂的「測不準」原理,到底又有多「不準」呢?
 
  ►東西方偉人的時間大發現
  孔子:「逝者如斯夫,不舍晝夜。」
  牛頓:「絕對時間就像河流一樣流逝。」
  他們彼此不知道,卻悄悄一拍即合的時間觀……
  時間到底是什麼?讓科學家們解釋給你聽!
 
  ►聲明狼藉的彗星
  《你的名字》,瀧和三葉因彗星分裂而結緣;
  《千萬別抬頭》,核彈級彗星直接毀滅地球。
  現代天文迷拚命想趕上的年度盛事,
  卻是古人避之唯恐不及的可怕凶兆!
  彗星是福是禍,還是一團髒兮兮的雪球?
 
  ►門捷列夫:「何不燒鈔票?」
  1866年,「週期表之父」門捷列夫兩赴油田,
  透過實地考察尋找更有效利用重油的新方法。
  面對想燒石油來發電的蘇聯政府,門捷列夫說:
  「與其燒石油,還不如往灶裡扔鈔票。」
  即使放在今天也讓人覺得不可思議的言論,
  說出這句話的他到底在想什麼呢?
 
  ►繼續胡鬧吧!費曼先生
  打開放著原子彈機密文件的保險櫃;
  跑去賭城跟職業賭徒研究輸贏機率……
  被譽為「科學頑童」的理察.費曼,
  讓你曉得物理學家並不全都是老古板!
 
  ►科學史上的人道之光
  二戰期間,約里奧-居禮意外發現核連鎖反應。
  面對這項可能被用於戰爭的重大研究成果,
  科學家們是應該公諸於世,還是應該默默雪藏?
  兩相權衡之下,他們做了這樣的決定——
 
本書特色
 
  本書總結歷次講座和公開課的核心,以演講集的方式呈現給讀者,內容主要包含:愛因斯坦與相對論、彎曲的時空、黑洞、宇宙的演化、量子力學的建立與爭論、原子彈與核能的和平利用、天文學的若干知識、對時間本質的探索等。
 
  作者力圖把科學家們作為有血有肉的人展現在大家面前,使讀者看到真實的歷史和鮮活的人物形象,從而了解到科學家不一定是完人,但都是創造歷史的偉人。
《时间之河的彼岸:未解之谜与宇宙的边界》 一场跨越光年,触及存在本质的思辨之旅 在这部宏大叙事中,我们暂时告别了那些熟悉的星辰与引力定律,转而潜入宇宙深处那些最令人心神震撼的谜团。这不是一本关于个人英雄主义的史诗,而是一次对人类认知极限的集体探索,一次对“我们如何知晓”这一根本问题的深层叩问。本书的笔触细腻而有力,带领读者在物理学的前沿地带穿梭,聚焦于那些尚未被完全驯服的自然力量,以及它们对我们世界观的颠覆潜力。 第一部分:遗失的拼图——量子引力的迷宫 本书的开篇,便将焦点投向了现代物理学的两大支柱——广义相对论与量子力学——之间那道深刻的鸿沟。我们不会深入探讨任何特定的奇点旅行案例,而是审视这个“量子引力”的困境本身。 1. 空间与时间的“颗粒化”: 我们首先考察了普朗克尺度下的时空图景。如果时间不再是平滑流淌的长河,而是由最小的、不可分割的“时间原子”构成,那么我们对连续性的理解将如何崩塌?书中详尽分析了圈量子引力(LQG)的几何学观点,探讨了时空是否可能在极小尺度上呈现出“泡沫状”的结构,以及这种结构如何暗示了我们日常经验的表象性。这并非关于旅行,而是关于旅行的“轨道”本身是否稳定。 2. 超越弦的振动: 接着,我们转向了对弦理论及其多维宇宙观的理性审视。我们探讨了卡拉比-丘流形(Calabi-Yau Manifolds)的复杂拓扑结构,它们是如何在数学上“卷曲”起来,从而在宏观上产生了我们所感知的四维时空。书中深入解析了“紧致化”的概念,强调了这些额外维度虽然在理论上是必需的,但其存在与否,以及如何影响宇宙的物理常数,仍然是悬而未决的数学挑战,而非已被证实的经验事实。我们关注的是理论的优雅性与实验的疏离。 3. 信息悖论的阴影: 我们详细梳理了黑洞信息悖论的哲学意义,而非其事件视界内部的细节。如果信息不能被销毁,那么在引力坍缩的终点,信息的命运是什么?书中对比了霍金辐射的半经典计算与信息守恒的量子要求,探讨了“防火墙”假说等激进的解决方案,以及它们对因果律这一基本逻辑的冲击。这部分的核心在于探讨:物理定律是否允许彻底的“遗忘”。 第二部分:宇宙的宏伟尺度——超越可观测的边界 在这一部分,我们将视角从微观的量子泡沫拉伸至宇宙的整体结构,探索那些远超我们目前观测能力的领域。 4. 暗物质的“缺失”签名: 我们详细剖析了当前暗物质探测实验(如地下氙探测器和直接/间接探测卫星)所面临的困境。书中清晰地梳理了WIMP(弱相互作用重粒子)、轴子(Axions)以及MOND(修正牛顿动力学)等主要竞争模型的理论基础、实验证据的缺乏,以及它们各自在解释星系旋转曲线和宇宙微波背景辐射上的优势与劣势。我们关注的是“看不见的力量”的身份之谜,而非其对任何特定时空路径的扰动。 5. 暗能量与宇宙的加速膨胀: 宇宙加速膨胀的发现是二十世纪末的重大突破,但其驱动力——暗能量——仍然是最大的谜团。书中深入探讨了宇宙学常数(Lambda)的真空能量密度问题,即理论预测值与观测值之间惊人的$10^{120}$倍的差异。我们探讨了“精细调节问题”——为何宇宙的参数如此精确地允许了复杂结构的诞生?以及如何理解这种“负压”的力量如何主宰着宇宙的最终命运。 6. 多重宇宙的数学景观: 告别我们熟悉的单一宇宙模型,本书进入了多重宇宙(Multiverse)的思辨领域。我们探讨了永恒暴胀理论(Eternal Inflation)如何自然地产生无限多个“泡泡宇宙”,以及这些宇宙可能拥有截然不同的物理定律和常数。同时,我们审视了通过弦理论景观(String Theory Landscape)所暗示的、可能存在$10^{500}$种稳定真空态的数学可能性。这部分内容是对“我们的宇宙为何如此”这一问题的终极哲学回应。 第三部分:边界之外的哲学反思——认识论的重塑 最后,本书将目光从物理方程转向了知识的本质。我们探索了这些前沿物理学理论对人类理解现实、因果性和确定性的冲击。 7. 决定论的黄昏: 面对量子力学的内在随机性与广义相对论的严格因果律,本书探讨了物理学中“决定论”概念的衰落。如果宇宙在最基本的层面上是概率性的,那么我们对“未来”的预测能力究竟能达到何种程度?我们审视了贝叶斯概率在物理学中的作用,以及它如何取代了经典物理学中对完美预测的痴迷。 8. 理论的有效性与边界: 本书强调了所有物理理论的局限性。爱因斯坦的相对论在奇点附近失效,牛顿力学在高速下失效。那么,我们如何确定我们当前的“标准模型”或“量子场论”在面对更高的能量或更小的尺度时,也并非只是一个更宏大理论的低能近似?这是一种对科学谦逊的呼唤,认识到任何理论都可能仅仅是通往更深层实在的一段台阶。 9. 科学的叙事与人类的想象力: 最后,本书以对科学方法论的探讨收尾。我们思考了那些最抽象、最难验证的理论——如超对称性、额外维度——是如何在科学共同体中被接受和推崇的。这种对“美感”和“对称性”的追求,是否只是人类认知结构在宇宙中的投射?我们如何区分一个优雅的数学结构和一个真实的物理实在? 《时间之河的彼岸》是一次严谨、深刻的智力冒险,它不提供简单的答案,而是挑战读者去拥抱那些横亘在我们面前的、最宏伟、最令人敬畏的科学难题。它探索的是物理学的边界,而非穿越它们。

著者信息

作者簡介
 
趙崢
 
  大學物理系教授。長期從事理論物理的教學與研究,在相對論、黑洞物理等領域發表多篇論文,並在黑洞熱性質、時空奇點、鐘速同步和熱力學的關係等方面有創新的研究。

图书目录

序言
第一講 愛因斯坦與物理學的革命
第一講附錄 狹義相對論的創立
 
第二講 彎曲的時空—廣義相對論
第二講附錄 愛因斯坦與廣義相對論
 
第三講 白矮星、中子星與黑洞
第三講附錄 漫談黑洞(Ⅰ)
 
第四講 霍金與黑洞
第四講附錄 漫談黑洞(Ⅱ)
 
第五講 膨脹的宇宙
 
第六講 時空隧道與時間機器
 
第七講 激動人心的量子物理
第七講附錄 玻爾對愛因斯坦光子實驗箱的答覆
 
第八講 比一千個太陽還亮
第八講附錄 湯川對介子質量的估計
 
第九講 漫步太陽系
 
第十講 時間之謎
插頁詩句的注釋與隨想
主要參考書目

图书序言

  • ISBN:9786263322707
  • 規格:平裝 / 364頁 / 17 x 23 x 1.82 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读

修訂版前言
 
  自本書第1版於2013年出版以來,相對論天體物理學的研究取得了突出的成就,受到科學界和廣大群眾越來越多的關注。
 
  最近幾年,諾貝爾獎評委會連續把物理學獎頒給這一領域的理論研究和觀測進展:2017年把此獎授予重力波的首次直接探測;2019年授予物理宇宙學的建立和太陽系外行星的探索;2020年又授予了黑洞和時空理論的研究,以及黑洞的天文探測。這些發現和進展大都與愛因斯坦的廣義相對論有關。
 
  隨著經濟和科學技術的快速發展,太空探索方面也取得了越來越多的成績,不僅建成了世界上最大的電波望遠鏡,而且加快了載人太空飛行及月球與行星探索的步伐。科學家們不僅成為了人類觀測宇宙的尖兵,而且加入了太陽系勘探、開發的行列。
 
  鑑於本書主要介紹相對論天體物理的內容,所以此次做了相應的修訂和補充,特別是增加了重力波的理論與探測,潘洛斯對黑洞和時空奇點研究的貢獻,以及如何評價潘洛斯和霍金的成就。
 
趙崢

用户评价

评分

不得不說,現在的科普書要能真正抓住讀者的眼球,真的不容易,因為網路上的資訊太碎片化了,大家都很難專注在一本厚厚的書上。但這本書的取徑我非常欣賞,它沒有直接丟給你一堆愛因斯坦的方程式,而是用「冒險記」這個詞來包裝,這立刻讓它從一堆嚴肅的物理著作中跳脫出來。我猜想,作者一定花了很多心思去設計情節,讓那些關於廣義相對論、量子力學邊緣的討論,都能巧妙地融入到主角的「旅程」之中。想想看,如果我們能真的看到時間在黑洞邊緣被扭曲、拉伸,那種視覺上的衝擊力絕對是無與倫比的。而且,由「物理學家」來主導這趟旅程,這點超重要。這表示,雖然情節是想像出來的,但背後的物理基礎一定是紮實的,不是那種隨便唬人的科幻小說。我希望能從書中學到,當科學家面對宇宙中最極端的謎團時,他們的思維模式是怎麼樣的?他們是如何在已知的理論框架中,大膽地提出假設並推導出「未來」的可能性?這本書的價值,就在於它成功地架起了理論物理的嚴謹性與大眾可讀性的橋樑,讓人讀起來既燒腦又過癮。

评分

哇塞,這本書的書名就讓人忍不住想一探究竟了!光是「黑洞裡的時間旅行者」這幾個字,就讓人腦袋裡自動跑出很多科幻電影的畫面,想像著那些超越我們日常經驗的物理現象。我最近迷上了一些關於宇宙學的科普影片,特別是對奇點(singularity)這個概念超級好奇,它到底是什麼?是時空的終點,還是另一個起點?這本書的副標題「穿越奇點、探索未來」聽起來就像是給了我們一張通往未知世界的門票,而且還是由一位物理學家親自領航,這可信度跟刺激程度都直接拉滿了!我總覺得,要真正理解這些極端的物理概念,光是看教科書那種嚴謹的論述可能太枯燥了,需要一個會說故事的人,把那些深奧的數學公式轉化成我們可以跟著心跳加速的冒險故事。我期待作者能用一種非常生動,甚至帶點哲學思辨的方式,帶領我們穿越那些我們平日只能在夢裡才敢想像的時空邊界,去感受一下當你真正觸碰到宇宙最深層次的奧秘時,那種震撼人心的體驗會是怎樣。這本書不只是一本純粹的知識傳遞,更像是一場心靈的探險,讓我們重新審視我們所處的現實,以及時間和空間的本質。

评分

我對「未來」的探討特別有興趣。黑洞通常被認為是時空的盡頭,但如果這趟旅程真的能「穿越」呢?這本書會不會觸及到關於宇宙終極命運的討論?比如說,大霹靂之前是什麼?或者,我們的宇宙是不是只是另一個更大結構中的一個氣泡?對我這種非專業人士來說,最引人入勝的就是那種「邊界條件」的探索。我們現在生活的世界,時間是線性的,因果關係是明確的,但一旦進入黑洞的事件視界(Event Horizon)之後,所有的規則可能都會被顛覆。我希望作者能詳細描繪出,當物理定律失效時,那位旅行者如何運用他們對基本原理的理解來應對危機,或者,他們是否發現了比我們現有物理學更深層次的規律。如果這本書能夠帶給我一些關於「存在」和「時間」的新看法,讓我在晚上抬頭看星星的時候,感覺世界變得更廣闊、更神秘,那就太成功了。這不是單純的知識累積,而是思維模式的重塑,這才是真正好書的標誌。

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說真的,這類型的書如果寫不好,很容易變成一本硬邦邦的理論講義,讓人讀到一半就想闔上。但光看書名給我的感覺,這本顯然是下了苦功在「敘事」上。我猜測,作者可能設計了一個非常引人入勝的主角,也許他是一位對既有理論感到困惑,於是決定親身去驗證的年輕學者,或者是一位抱著拯救人類使命感的資深科學家。這種角色驅動的敘事方式,能讓讀者更容易將情感投射在書中的角色身上,跟著他們一起經歷恐懼、興奮和頓悟。我特別期待看到作者如何處理資訊量龐大的物理概念,例如弦理論、多重宇宙等,是不是會用一些非常聰明且生活化的比喻來解釋?比如,用折疊的紙張來解釋維度的概念,或者用潮汐的變化來描述時空的彎曲。如果書中的「冒險」情節安排得當,每一次理論的突破都能對應到一次實際的危險解除,那閱讀體驗絕對是線性閱讀無法比擬的刺激。我希望能讀到那種,在某個關鍵時刻,主角突然領悟了某個定律,然後才能逃出生天的「啊哈!」時刻。

评分

從台灣讀者的角度來看,我們其實對科幻和哲學的結合一直都很感興趣,這本書顯然正好打中了這個甜蜜點。它不只是在解釋「這是什麼」,更在探討「這意味著什麼」。穿越奇點這件事,本身就充滿了形而上的意義。如果時間可以倒流或跳躍,那麼我們對「自由意志」的理解是不是也要跟著調整?物理學家在面對這種極端的理論時,他們對生命的意義會不會有更深刻的體悟?我希望書中能展現出這種人文關懷和科學探索的交匯點。很多時候,頂尖的科學發現,最終都會導向對人類自身定位的追問。這本書如果能做到這一點,讓我在讀完之後,不僅對黑洞有了更清晰的圖像,還對人類在浩瀚宇宙中的位置有了全新的感受,那就絕對是物超所值了。期待它能帶來一場既有嚴謹論證又充滿詩意的時空之旅,讓我一邊驚嘆於宇宙的奧秘,一邊思考生命的價值。

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