統一場論(第五PLUS版) (電子書)

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胡萬炯
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具体描述

  約翰霍普金斯大學博士透過嚴謹的數理推導,深入淺出探討二十一世紀物理學的兩朵烏雲──暗物質與暗能量
 
  ◎作者以其雙博士學識及任職無數物理、化學及數學相關機構專業,做出嚴謹數理推導。
 
  ◎這次的五版PLUS版主要點是提出U(1)的希格斯機制使電子與質子獲得質量並經由電子或質子質量推導出基本電荷的大小,並且推導出廣義相對論的洛倫茲不變性是為時空對稱以及透過高斯絕妙定理推導廣義相對論的內部對稱性是為規範場論,證明宇宙的形狀是為3-sphere,CP對稱為何耦合以及為何光子是自身反粒子且能穩定存在,用古典物理證明電子為什麼g-factor=2,並用電磁耦合常數1/137及弱力耦合常數1/1836推導三代夸克質量大小減少標準模型所需參數,提供微分幾何與規範場論關係之統整,更正重旋力馬克士威方程以及重力波簡諧運動公式,並對今年諾貝爾物理獎發現提出獨到見解,另外對納維史托克方程存在及光滑性問題都做了重要探討,將納維史托克方程化為拉普拉斯方程及帕松方程來求解並證明光滑性。
 
  ◎本書與其姊妹作「萬物理論」榮獲2021/4/17&2021/4/24國立教育廣播電臺「今天不看書」節目好書介紹推介並對作者做專訪,不看書用聽的了解此二書。
 
  ◎各大專業學者推薦,引起讀者好奇心,開啟另一方認識世間萬物本質觀點的佳作。
 
  ★★本書在2015年榮獲教育部評選為高中資優補充教材★★
  
  作者為約翰霍普金斯大學博士,經年累月不斷地鑽研各種物理學理論,透過嚴謹的數理推導,終於解決了二十一世紀物理學的兩朵烏雲──暗物質與暗能量。
  
  作者提出「光壓就是暗能量」的觀點,以電荷相對論解釋螺旋星系如銀河之形成並依此與盎魯霍金效應辯證暗物質不存在,並用強光交互作用解決標準模型之缺憾,解釋了宇宙的開始和結束;同時說明了光是電磁波也是重力波,證明愛因斯坦重力波與筆者的重旋力波等效,真正徹底解決了二十世紀的烏雲─以太問題,並對另一個二十世紀的烏雲─量子問題,提出時間與空間量子化,賦予時空嶄新的定義。
 
  整合廣義相對論、電荷相對論和光壓張量的4x4二階張量之宇宙場方程式,完全融入狹義及廣義相對論精神,在4x4四維時空矩陣中詳細論證重力場、電場、磁場、以及光壓對時間及空間的相對論效應。而在統一重力場(A)、電場(E)、磁場(B)、旋力場(S)、以及熱場(H)的統一場方程式中,用相對論作出場源在運動情況下的校正,此公式為BxExAxS=gamma*Pi*H*c^2。(gamma為洛倫茲因子,Pi為圓周率,c為光速)。本書並用撓率統一強力、弱力、及電磁力三種作用力,最後再與曲率的重力場完成用幾何方式統一場論。並以理論推導宇宙誕生和命運、統一場論一書極富研究參考價值,值得熱愛物理的讀者一探究竟。
 
好評推薦
 
  引用愛因斯坦的一段話:「想像力比知識更重要。因為知識是有限的,而想像力無限,它包含了一切,推動著進步,是人類進化的源泉。」本書所提出的許多獨到見解是非常有趣而吸引人的,所展現的創造力與想像力更讓人驚艷。——國立高雄大學化學工程及材料工程學系教授/呂正傑
 
  這本書由推導旋力出發,接著是熾力、電荷相對論、電強弱交互作用以及統一場論,內容相當精采。本書用盎魯霍金效應推導了暗物質不存在,螺旋星系的成因乃是基於電荷相對論,並提出光壓就是熾力就是暗能量,解決了二十一世紀物理學兩朵烏雲:暗物質與暗能量之謎。——國立中山大學機械與機電工程學系教授/朱訓鵬
 
  胡博士用幾何的方法用嶄新的觀點將重力及電磁力場做一融合,以曲率張量描述重力場以及用撓率張量描述電磁場,最後再用幾何的方式統一曲率和撓率完成統一場論的工作,這是非常有意義的工作。——美國約翰霍普金斯大學數學博士、美國 Stonehill College 數學系教授暨系主任/蘇信豪
 
  在新的第五版中更詳細解釋了中子和質子質量的完整由來,並透過電流及動量四向量詳細解釋為何電力及重力的傳播速度就是光速。——前中央研究院基因體中心研究員、現任醣基生醫總經理/吳宗益
 
  科學的進展不只需要嚴謹的理論架構及科學實證與觀察,也需要不受框架影響的開放探索心靈。誠摯並大力推薦這本書籍,尤其是對熱愛物理科學的讀者。——台北醫學大學 醫學工程學院院長暨教授/康峻宏
 
  到底質子和中子的質量從何而來呢?胡博士在本書中提出一個新理論,……這個理論成功的解開了質子與中子質量來源之謎,相當精采,向大家推薦此書。——國立中興大學化學系副教授/韓政良
 
  當閱讀胡博士所著本書時,對他新穎的見地大感興趣,以新的理論與假設對以往的物理定律提出更新一層的見解,同時也提出了各項證明來佐證這新的觀點。——前國家衛生研究院助研究員、現任藥騰有限公司執行長/柯屹又
好的,这是一本关于宇宙奥秘与前沿物理的探索之旅。 --- 宇宙的织锦:从微观粒子到宏大结构 (一本关于量子引力、弦理论、圈量子引力及暗物质暗能量的深度导览) 作者:[此处留空,或用一个虚构的、有学术背景的署名] 内容简介: 本书旨在带领读者穿越现代物理学最前沿的迷雾,深入探索那些试图统一自然界基本力量的宏伟理论框架。我们不再满足于狭隘地描述宏观的牛顿力学或微观的量子力学,而是着眼于构建一个能够解释宇宙诞生、演化和终极命运的统一图景。 第一部分:理论的基石与未解之谜 在物理学的殿堂中,我们拥有两根看似坚不可摧的支柱:描述微观世界的量子场论(QFT),以及描述宏观引力的爱因斯坦广义相对论(GR)。然而,当我们将这两者置于同一个框架下,尤其是在黑洞的奇点或宇宙大爆炸的瞬间,数学公式便会崩溃,预言变得荒谬。本书的第一部分,将详尽回顾现代物理学的两大支柱及其局限性,并清晰阐明“量子引力”这一终极难题的本质所在。 我们首先会回顾标准模型的辉煌成就——对电磁力、弱核力和强核力的精确描述。通过对费曼图、规范对称性和希格斯机制的深入剖析,读者将理解粒子物理学是如何取得革命性进展的。随后,我们将转向广义相对论的优雅:时空的弯曲、引力波的涟漪,以及黑洞的奇特边界。然而,正是黑洞内部信息的悖论,以及宇宙学中的暴胀阶段,明确指出了现有理论的不足,迫使我们必须寻找一个超越经典描述的理论。 第二部分:走向统一的宏伟蓝图 现代物理学界并未袖手旁观,而是提出了几套雄心勃勃的候选理论,试图弥合量子与引力之间的鸿沟。本书将花费大量篇幅,以严谨而又不失生动的笔触,细致剖析其中最具影响力的两大流派:弦理论(String Theory)及其分支M理论,以及圈量子引力(Loop Quantum Gravity, LQG)。 弦理论的维度之旅: 弦理论将基本粒子视为一维的、振动的“弦”,其不同的振动模式对应着不同的粒子和力。本书将探讨超对称(Supersymmetry)的引入如何帮助消除理论中的负能量态,以及卡拉比-丘(Calabi-Yau)流形在维度收缩(Compactification)过程中的关键作用。我们不仅讨论了Type I, IIA, IIB等五种不同类型的超弦理论,更将重点解析M理论——那个试图将所有五种弦理论统一起来的“母理论”——以及它对额外维度空间(Extra Dimensions)的深刻暗示。读者将了解到,为什么弦理论需要十维或十一维的时空才能保持数学上的一致性,以及“景观理论”(The Landscape)对物理学预测能力的哲学挑战。 圈量子引力的几何革命: 与弦理论从粒子出发不同,LQG选择从引力的几何本质入手,尝试将时空本身进行“量子化”。本书将介绍史瓦西-狄拉克(Ashtekar Variables)的变换,如何将广义相对论转化为更易于量化的形式。我们将深入探讨“自旋网络”(Spin Networks)和“自旋泡沫”(Spin Foams)的概念,理解它们如何描述离散化的、原子状的时空结构。LQG的独特优势在于,它自然地解决了大爆炸的奇点问题,取而代之的是“大反弹”(Big Bounce)的预测,为宇宙的起源提供了一个无开端的新视角。 第三部分:宇宙的暗面与新现象学 统一理论的构建并非纯粹的数学游戏,它必须与我们观察到的宇宙现象相吻合,特别是那些占据宇宙绝大部分能量密度的“暗”成分。 本书的第三部分将聚焦于宇宙学观测成果与前沿理论的交叉点。我们将分析标准宇宙学模型——Lambda-CDM模型——的成功之处与内在矛盾,并深入探讨暗能量的本质。读者将了解“宇宙学常数问题”的极端严重性,以及卡西米尔效应等量子效应与暗能量之间的微弱联系。随后,我们将转向暗物质的探索,区分弱相互作用重粒子(WIMPs)、轴子(Axions)以及更奇特的理论模型(如MOND的修正)。我们不仅回顾地下深处的直接探测实验,还将分析间接探测和大型强子对撞机(LHC)的最新成果。 第四部分:未来的展望与实验的界限 物理学的进步总是伴随着对新实验手段的渴求。本书的最后一部分,将展望未来十年内可能为量子引力提供线索的实验方向。从下一代引力波探测器(如LISA)对早期宇宙信号的捕捉,到对中子星合并的精确分析,再到对基本对称性破坏的超高精度测量,我们都在努力寻找理论预测的微小偏差。 我们还将探讨量子信息论与引力理论的日益紧密的联系,例如“ER=EPR”猜想,它暗示着虫洞(Einstein-Rosen Bridge)可能与量子纠缠(Entanglement)存在深层同一性。 本书力求在保持科学准确性的同时,避免过度的数学推导,使对物理学前沿抱有浓厚兴趣的爱好者、跨学科研究人员和高年级学生,都能清晰地理解当前人类理解自然界最深刻奥秘的努力与争论。这是一场关于时空、物质和统一性的思想远征,它要求我们勇敢地超越直觉,去拥抱一个比我们想象中更奇特、更美丽的宇宙。

著者信息

作者簡介
 
胡萬炯 MD PhD
 
  生於1973年,為台大醫學系醫學士及約翰霍普金斯大學博士(教育部公費留學)。曾任中央研究院博士後研究員以及馬偕紀念醫院與新光紀念醫院神經科醫師,並且曾任或現任以下機構之會員:德國物理學會Deutsche Physikalische Gesellschaft(German Society of Physics)、美國數學協會Mathematical Association of America、美國地球物理聯盟American Geophysical Union、澳洲皇家化學學會Royal Australian Chemical Institute、美國微生物學會American Society for Microbiology、澳洲物理學會Australian Institute of Physics、無國界醫師組織Médecins Sans Frontières(MSF)以及國際純粹與應用化學聯合會International Union of Pure and Applied Chemistry(IUPAC)。
 
  部落格:iguts.blogspot.com

图书目录

學者教授推薦序
呂正傑博士 國立高雄大學化學工程及材料工程學系教授
朱訓鵬博士 國立中山大學機械與機電工程學系教授
蘇信豪博士 美國 Stonehill College 數學系教授暨系主任
吳宗益博士 前中央研究院研究員 現任醣基生醫總經理
康峻宏博士 台北醫學大學 醫學工程學院院長暨教授
韓政良博士 國立中興大學化學系副教授
柯屹又博士 前國衛院助研究員 現任藥騰公司執行長
五PLUS版序
五版序
四PLUS版序
四版序
三版序
自序

壹、統一場論物理篇
一、萬有旋力(Universal spinity)
二、重旋力麥克斯韋方程式(Gravitospinism Maxwell equations)
三、關於引力波(About gravitational wave)
四、慣性的起源(Origin of inertia)
五、飛行原理(Flight principle)
六、萬有熾力(Universal lightity)
七、盎魯-霍金效應(Unruh-Hawking effect)
八、電荷相對論(Charge relativity)
九、宇宙場方程式(Universe field equation)
十、成對產生(Pair production)
十一、宇宙的誕生和未來(Birth and fate of universe)

貳、統一場論數學篇
一、希格斯子──介子相互作用(Higgs-meson interaction)
二、強光統一作用(Strong light interaction)
三、納米爾史托克和歐拉方程(Navier-Stokes and Euler equation)

總結
附件:修訂歷史

图书序言

  • ISBN:9786267189542
  • EISBN:9786267189702
  • 規格:普通級 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平板
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:46.6MB

图书试读

作者序
 
  今年十一月再出第五PLUS版,這次改版是增加U(1)希格斯機制使質子和電子獲得質量並決定基本電荷,微分幾何與規範場論關係,地震與似雷射共振腔原理來增加最後急遽釋放的光波能量,廣義相對論規範場論及宇宙為3-sphere與高斯絕妙定理球曲率,光子反粒子可穩定存在推導,CP對稱為何耦合,質量電荷及自旋相對論不變性成因,電子磁矩為何g factor=2推導,三代夸克質量比與1/137和1/1836之關係,以及更正重旋力馬克士威方程及更正重力波之簡諧運動波公式。本書主要完成於2022年9月紀念道爾頓、法拉第、以及楊振寧等大科學家,預計於2022/11/8出版用以紀念大科學家馬克士威爾與瑪莉居禮。而愛因斯坦於1905年奇蹟之年11月發表質能等價公式E=mc2,敝人要對這位統一場論創始人致以最高敬意。
 
胡萬炯 2022-09-1 AM
lukluk73_2006@yahoo.com.tw

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