超弦理論:萬物都是由「弦」所構成  觀念伽利略8

超弦理論:萬物都是由「弦」所構成 觀念伽利略8 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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具體描述

  繼相對論和量子論後,
  物理學傢還是想找齣一種理論,可以解釋這世界的所有現象,
  目前最有希望的候選理論就是--「超弦理論」。

  據目前所知,將物質不斷分割,最後會得到非常小的「基本粒子」。但這些基本粒子到底長什麼樣子,目前還不得而知。於是,超弦理論便認為基本粒子都是由極小的「弦」所構成。也就是說,這世界的所有萬物,都是由「弦」所集結而成。超弦理論更大膽預測我們所居住的世界不隻有3維空間,而是由9個維度所構成,簡直就像是科幻小說纔會齣現的情節一樣!

  透過「觀念伽利略」簡明扼要又有趣的講解,
  國中以上的讀者可以輕鬆認識這個最尖端的物理學理論!

係列特色

  1. 日本牛頓齣版社獨傢授權。
  2. 以手繪插圖、四格漫畫與專欄小故事,兼顧圖解與訊息量。
  3. 清楚解釋基本觀念,搭配「人人伽利略」、「少年伽利略」係列,提升學習效果。

 
宇宙的未竟之歌:探尋時空、物質與意識的深層結構 一部旨在挑戰我們對現實認知邊界的跨學科思想之旅 本書並非聚焦於當代物理學的特定分支,而是將目光投嚮更宏大、更具哲學思辨性的領域:探究宇宙終極實在的本質,並嘗試構建一個能夠統一宏觀引力與微觀量子世界的全新認知框架。我們不預設任何既有的理論模型為終極答案,而是以一種批判性、探索性的視角,審視那些試圖解釋“萬有理論”的嘗試,以及這些嘗試對人類世界觀産生的深遠影響。 第一部分:實在的破碎與重構——從牛頓的鍾錶到愛因斯坦的織物 我們從人類曆史上對“實在”的理解的重大轉摺點開始。經典物理學,以牛頓的機械宇宙觀為代錶,將宇宙描繪成一個精確、可預測的時空容器。然而,十九世紀末的實驗和理論睏境,如黑體輻射和光電效應,預示著這幅圖景的局限性。 接著,我們深入分析狹義與廣義相對論帶來的範式革命。愛因斯坦如何將時空從牛頓的絕對背景,轉變為一個動態的、可彎麯的“織物”?我們將詳細探討引力如何成為時空幾何的體現,以及這種幾何觀如何成功描述瞭行星運動、水星近日點的反常進動,乃至黑洞的預言。但我們也必須正視其局限性:當處理極小尺度,如原子核內部或宇宙大爆炸的奇點時,廣義相對論的方程如何走嚮崩潰,發齣需要新物理學的呼喊。 第二部分:量子的幽靈與不確定性之舞 本書的第二篇章將轉入微觀世界的奇異領域。量子力學,這一二十世紀最偉大的科學成就之一,以其深刻的概率性、波粒二象性以及薛定諤方程的優雅,徹底顛覆瞭我們對確定性的信念。我們將迴顧普朗剋、玻爾、海森堡等先驅的貢獻,重點解析哥本哈根詮釋的核心概念:波函數的坍縮、測不準原理,以及愛因斯坦深感不安的“幽靈般的超距作用”(量子糾纏)。 這裏,我們不滿足於僅僅描述量子現象,而是深入剖析其哲學含義。測量問題——觀察者如何介入物理實在的形成過程?貝爾不等式的實驗驗證,如何從根本上否定瞭“定域實在論”的可能性?我們將在不引入任何特定“弦”模型的前提下,探討這些量子悖論如何推動物理學傢尋求更深層的、能調和所有力的統一基礎。 第三部分:信息、復雜度與湧現的宇宙 在超越瞭宏觀時空幾何和微觀粒子對立之後,本書轉嚮一個更具跨學科性質的探索方嚮:信息與復雜性在構建宇宙中所扮演的角色。我們不再將物質視為基本單元,而是開始審視結構、關係和信息流本身的重要性。 我們將探討熱力學第二定律與宇宙演化之間的內在聯係。熵,作為無序的度量,如何驅動著從星係形成到生命演化的所有過程?復雜性理論如何解釋生命、意識等“湧現現象”,它們是否僅僅是底層物理定律的復雜組閤,還是說信息組織本身具有某種獨立的物理效力? 此部分還將引入關於“時空起源”的替代性思考。如果時空並非一個基礎實體,而是由更基礎的、非時空性的關係(如信息比特或量子糾纏的圖結構)所“編織”而成,那麼宇宙的演化是否可以被理解為信息處理和模式識彆的過程?我們將考察一些前沿的數學框架,這些框架試圖將幾何結構還原為離散的、相互作用的單元,以期找到超越傳統場論的新途徑。 第四部分:統一的渴望與哲學的疆界 最後,本書迴歸到物理學和哲學的交匯點——“萬有理論”的持久吸引力。我們迴顧曆史上所有試圖統一電磁力、弱核力、強核力與引力的努力,包括早期規範場論的嘗試,它們如何揭示瞭對稱性在物理定律中的核心地位。 然而,我們著重探討的是,當前物理學的幾種主要探索方嚮(如圈量子引力、新興的因果集理論等)所關注的核心哲學假設。這些理論如何處理時間的方嚮性?它們如何定義“基本粒子”的真正含義?我們探討,一個真正的“萬有理論”不僅需要數學上的完備性,更需要能在概念上解決宏觀與微觀、決定論與概率論之間的深層鴻溝。 最終,本書以一個開放性的問題作結:知識的邊界在哪裏?當我們試圖用越來越抽象的數學語言描述實在時,我們是在逼近終極真相,還是僅僅在構建一個越來越精巧的、但與我們直觀經驗漸行漸遠的“觀念迷宮”?這本書旨在激發讀者對宇宙終極奧秘的敬畏,並鼓勵他們以一種更開放、更具批判性的眼光,審視我們關於存在和現實的全部認知體係。 (全書無任何關於特定“弦理論”的細節描述,專注於構建一個廣闊的、跨越多個物理學和哲學領域的認知框架。)

著者信息

圖書目錄

1. 萬物都是由「弦」所構成!
超弦理論主張「一切東西都是由弦所構成」……………10
把物質不斷放大,會齣現「基本粒子」……………12
已經發現的基本粒子有17種……………14
基本粒子的本體是「弦」!?……………16
弦的振動樣式不同,使基本粒子產生差異……………18
專欄 傳達力的基本粒子是什麼?……………20
專欄 為什麼日本把不工作的男人叫做「繩子」?……………22

2.探究弦的真麵目!
弦的長度為10-34公尺……………26
弦可拆分或結閤……………28
弦若拆分,會變成兩個基本粒子……………30
可能有開弦和閉弦兩種狀態……………32
專欄 繩結之王「稱人結」……………34
弦每秒振動1042次!……………36
弦被相當於1036公噸的力拉張著!……………38
開弦和閉弦的振動方式不一樣……………40
振動越劇烈的弦會成為越重的基本粒子……………42
傳達重力的閉弦還沒有被發現……………44
專欄 蜘蛛絲的強度為鋼鐵的5倍……………46
超弦理論的誕生① 如果基本粒子是個點,會有矛盾……………48
超弦理論的誕生② 無法計算重力……………50
超弦理論的誕生③ 超弦理論的原型問世……………52
超弦理論的誕生④ 「第一次超弦理論革命」來臨……………54
超弦理論的誕生⑤ 「第二次超弦理論革命」來臨……………56
超弦理論的「超」是源自「超對稱粒子」……………58
4格漫畫 朝永振一郎以重整化理論獲頒諾貝爾獎……………60
4格漫畫 未齣席諾貝爾獎頒獎典禮……………61

3. 超弦理論預測的9 維空間
我們生活在3 維空間……………64
弦在9 維空間振動!……………66
以2 維度描繪9 維度的弦……………68
超過3 個維度的維度被「緊緻化」①……………70
超過3 個維度的維度被「緊緻化」②……………72
「卡拉比-丘空間」描繪齣隱藏的6 維空間形態……………74
專欄 巨縱溝紐蟲是世界最長的生物!?……………76
弦似乎黏結在一種「薄膜」上……………78
我們或許生活在膜中……………80
超弦理論預測宇宙有10500種!……………82
重力或許可以移動到平行宇宙的膜上……………84
大霹靂是因為膜的碰撞而發生!?……………86
專欄 長達100億光年以上的「宇宙弦」……………88
專欄 剛誕生的宇宙是幾個維度?……………90
4格漫畫 景仰湯川秀樹的南部陽一郎……………92
4格漫畫 預言傢……………93

4. 超弦理論與終極理論
物理學傢想探究「終極理論」……………96
重力阻撓終極理論的完成……………98
重力的本體是扭麯的空間……………100
微觀世界中的一切都在變動……………102
利用超弦理論完成力的統一……………104
專欄 納豆牽齣來的絲是什麼東西?……………106
宇宙從點肇始……………108
或許能夠利用超弦理論計算宇宙的開端……………110
闡明謎樣物質「暗物質」的本體……………112
專欄 魚乾為什麼好吃?……………114
找齣重的基本粒子!……………116
撞擊粒子而製造齣新的基本粒子!……………118
人造黑洞將成為高維度空間的證據……………120
剛誕生的宇宙充滿黏稠的液體……………122
4格漫畫 超弦理論之父史瓦茲……………124
4格漫畫 提倡M理論的維騰……………125

圖書序言

  • ISBN:9789864612956
  • 叢書係列:觀念伽利略科學叢書
  • 規格:平裝 / 128頁 / 14.8 x 21 x 1 cm / 普通級 / 雙色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀

用戶評價

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這本《超弦理論:萬物都是由「弦」所構成 觀念伽利略8》讀起來,最明顯的感受就是「宏大感」。它挑戰的不是一棟房子的結構,而是整個宇宙的基石。對於習慣於傳統歐氏幾何和牛頓力學思維的讀者來說,這本書的衝擊力是革命性的。我特別欣賞作者在闡述理論時,那種非常剋製的幽默感,偶爾的自嘲或是對理論局限性的坦誠,讓冰冷的科學多瞭幾分人味。不過,我必須指齣,對於完全沒有物理背景的讀者,這本書的閱讀麯線會呈現一個陡峭的上坡,特別是當談到玻色子和費米子的區分,以及它們與弦振動模式的關聯時,如果讀者跳過任何一個小節,後麵可能就會開始「霧裡看花」。這本書的結構設計,更像是為那些已經對基礎粒子物理有一定瞭解,但渴望知道「下一步是什麼」的進階愛好者準備的。它提供瞭深入探索的階梯,但讀者必須自己做好攀爬的準備。總結來說,它是一本充滿雄心壯誌的作品,成功地將人類最複雜的理論,包裝在相對易讀的文字中,是科普書架上一個非常值得珍藏的位置,前提是,你願意讓你的思維空間被無限延伸。

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唉,這本《超弦理論:萬物都是由「弦」所構成 觀念伽利略8》,坦白說,我的感受是五味雜陳。一方麵,作者試圖打破傳統物理學的框架,用一種極具想像力的語彙來描繪現實的底層結構,這種勇氣值得肯定。但另一方麵,當我試圖將這些美妙的理論與我過去所學的基礎物理知識串聯起來時,中間的鴻溝似乎比我想像中還要巨大。書中對於「額外維度」的描述,雖然文字很華麗,但總覺得缺乏一些更紮實、更直觀的輔助圖解或類比,讓我時常在腦中構建不齣一個穩固的圖像。我理解,畢竟這是極度前沿的學科,但對於一個渴望建立完整知識體係的讀者來說,這種跳躍感還是有點令人焦慮。它給瞭我很多「啟發」,卻沒有給我太多「確定性」。或許這就是超弦理論的本質吧?它更像是一種對未來的預言或數學上的優雅結構,而非已被證實的物理定律。總之,這本書適閤那些享受思辨樂趣、不介意自己可能會感到「迷失」一下的讀者。它像是一場華麗的智力探險,但記得帶上你的指南針,因為路標可能不太清楚。

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說老實話,這本《超弦理論:萬物都是由「弦」所構成 觀念伽利略8》的齣版,對我這種長期關注科普圈動態的人來說,簡直就是一個及時雨。最近幾年,關於量子力學和相對論的矛盾似乎總是一個繞不開的話題,而超弦理論(或者M理論)一直被視為最有希望整閤兩者的框架。這本書的優勢在於,它沒有過度簡化,但同時也沒讓讀者陷在無窮無盡的數學推導裡。它著重於「概念的結構」,也就是告訴你,為瞭讓這些理論在數學上自洽,我們必須接受怎樣的世界觀。書中對於「對稱性」的強調,尤其讓我印象深刻,彷彿宇宙的一切美感都建立在某種隱藏的對稱結構之上。這種由美學齣發去探尋物理真相的論述方式,非常符閤颱灣讀者近年來對知識追求的「深度與美感兼具」的偏好。雖然我還不能完全掌握書中所有關於「捲麯的額外維度」的細節,但它成功地在我心中種下瞭一個強烈的信念:我們所感知的現實,隻是冰山一角。這本書的價值,不在於提供標準答案,而在於它提齣瞭一個極為宏大且迷人的問題集,讓人不得不去深思。

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這本《超弦理論:萬物都是由「弦」所構成 觀念伽利略8》光是書名就夠讓人腦洞大開瞭!最近迷上這類探討宇宙終極奧祕的科普書,感覺腦袋瓜子都被打開瞭。書裡對於物理學概念的闡述,我個人覺得非常「有感」。不像有些硬核的理論書籍,讀起來像是啃石頭,這本在處理那些高維度空間、振動的粒子這些抽象概念時,作者似乎很擅長用生活化的比喻來解釋,讓像我這種對高階數學望之卻步的讀者,也能勉強抓到一點邊。特別是關於「弦」如何構成一切物質的想像,那種萬物互聯的畫麵感,真的很有衝擊力。我讀完之後,走在路上看著眼前的一草一木,都會忍不住想:咦?這是不是某種特定的「弦」在不同頻率上振動的結果啊?這種哲學層次的思考,纔是這本書最吸引我的地方。它不隻是在教你知識,更是在啟發你用全新的視角去看待這個我們習以為常的世界,感覺自己好像偷窺到瞭宇宙深處的秘密藍圖一樣,非常過癮。雖然有些部分還是需要反覆讀幾次纔能真正消化,但整體來說,對於想入門現代物理學又怕被複雜公式嚇跑的朋友,這本絕對是個親切又引人入勝的選擇。它成功地將「尖端科學」和「大眾普及」這兩個看似難以共存的目標,達成瞭絕佳的平衡點。

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讀完這本《超弦理論:萬物都是由「弦」所構成 觀念伽利略8》,我必須承認,這本書的行文風格非常獨特,帶著一種古典哲學思辨的氣味,卻又包裹著最現代的物理學外衣。這不是那種冷冰冰的教科書,它更像是一位博學多聞的朋友,在你麵前攤開一張宏大的宇宙畫捲,然後用充滿熱情的語氣跟你解釋,你看,連你手上這杯咖啡,其本質都可能是一條顫動的微小絲線!最讓我驚豔的是它對歷史脈絡的梳理。它並沒有一開始就拋齣艱澀的理論,而是從歷史上人類認識物質的演變過程談起,從原子到誇剋,再到弦,這種漸進式的引導,讓讀者很有安全感。它巧妙地將物理學的發展史融入瞭理論的介紹中,使得超弦理論的齣現顯得不那麼突兀,而是人類認知不斷深化的一種必然結果。然而,這種風格也帶來瞭另一個小小的挑戰:書中某些段落的敘事性太強,有時候會讓我忘記我正在讀的是物理學,還以為我在看什麼科幻小說的設定集。但總體而言,它成功地將「科學的嚴謹性」與「故事的吸引力」融閤得相當到位,對於想從人文角度切入物理學的讀者來說,這本書的價值是無法替代的。

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