基本信息

書名：理論之夢

定價：49.00元

作者： 斯蒂芬·溫伯格,李泳

齣版社：湖南科學技術齣版社

齣版日期：2018-02-01

ISBN：9787535795076

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：32開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

世界zui重要的理論物理學傢之一、諾貝爾物理學奬得主溫伯格，用浪漫的筆觸講述瞭物理學傢追求大一統理論之路。作者在敘述中糅閤瞭許多的物理學概念，沒有教科書式生硬說教，因此對於文科生也相當友好。
　　《終*理論之夢》是物理係列其中之一，溫伯格被稱為科學傢中的“詩人”，本書就是一本充滿詩意又嚴謹的科普著作。
　　2018年新版的全新設計瞭版式、封麵，提升瞭閱讀體驗，讓讀科普不再艱難。隨書附贈價值39.6元由汪潔、吳京平掰開揉碎,帶你懂科學好書的《經典科普解讀課》6摺券。

內容提要

本書講的，是一場的理性的曆險，去找尋大自然的終*理論。終級理論的夢想激發瞭今天許多高能物理學的研究，雖然還不知道那終*理論會是什麼樣子，也不知道還要過多少年纔能找到它，但我們相信已經開始模模糊糊地看到瞭它的身影。
　　諾貝爾物理學奬獲得者、《初三分鍾》的作者溫伯格講述瞭對自然的統一理論的追求――一個能解釋從原子內部的聯結到太陽與地球的吸引等不同的力的理論。全書令人眼花繚亂卻清澈透明，引導著我們從相對論和量子力學走到今天的超弦以及可能與我們同在的彆的宇宙。

目錄

章 序幕

第2章 一支粉筆

第3章 為還原論歡呼

第4章 量子力學和它的遺憾

第5章 理論和實驗的故事

第6章 美妙的理論

第7章 反對哲學

第8章 20世紀的布魯斯

第9章 弦上的理論

第 10章 直麵

第 11章 上帝又如何

2章 落戶埃利斯

新版後記 超級對撞機：一年後

注 釋

名詞索引

人名索引

譯後記

重印後記

溫伯格自述小傳

作者介紹

斯蒂芬·溫伯格是得剋薩斯大學Josey Regental科學教授。由於他的研究成就，他榮獲瞭許多奬勵，其中包括1979年的諾貝爾物理學奬，1991年的美國國傢科學奬章，還有數學物理學的Heinemann奬金以及普林斯頓大學的Madison奬章，他被選為美國科學院院士，英國皇傢學會會員，美國哲學學會會員，美國藝術和科學院院士。他的科學著作有《引力和宇宙學》和三捲本的《量子場論》。他為一般讀者寫的書有《初三分鍾》（現已被譯為23種文字)、《基本粒子和物理學定律》(與費曼閤著）、《亞原子粒子的發現》還有文集《仰望蒼穹：科學和它的文化對手》，溫伯格教授還經常為《紐約書評》和其他知名期刊撰寫文章。
　　

文摘

粉筆是白的，為什麼有人馬上會說，它白是因為它不是其他顔色。這個答案會讓李爾王的那個弄臣高興，實際上離真正的答案也不太遠。在赫胥黎的時代，人們已經知道，彩虹的每種顔色與波長的光有關——較長的光波趨嚮光譜的紅端，較短的光波趨嚮光譜的藍端或紫端。白光是許多不同波長的光的混閤體。光照在不透明物質(如粉筆)上時，隻有部分被反射迴來，其餘的都被吸收瞭。具有確定顔色的物質，像許多青綠色的銅化閤物(例如綠鬆石裏的磷酸鋁銅)或紫色的鉻化閤物，之所以顯現那種顔色，是因為它們傾嚮於強烈吸收波長的光，我們通過從物質反射迴來的光看到的顔色，是沒有被強烈吸收的那些光的顔色。對組成粉筆的碳酸鈣來說，強烈吸收正好隻發生在不可見的紅外和紫外波段，所以從粉筆反射迴來的光簡直就跟照射它的光在可見波段的分布一模一樣。白色的感覺，不論來自雲朵、雪花還是粉筆，都是這樣産生的。
　　為什麼為什麼有的物質在特殊波段強烈吸收可見光而另一些物質不會呢答案與原子和光的能量有關。問題的認識是從愛因斯坦和玻爾在20世紀初20年的研究開始的。1905年，愛因斯坦首先認識瞭光綫是由無數粒子(後來叫光子)組成的粒子流。光子沒有質量，也沒有電荷，但每個光子都有的能量，與光的波長成反比。1913年，玻爾提齣原子和分子隻能存在於某些確定的狀態，也就是那些具有確定能量的穩定的組成形式。雖然原子常常被比作小小太陽係，但還是存在關鍵的區彆。在太陽係，如果一顆行星離太陽更遠或更近一點，它的能量都會增加或減少一點。但是原子的狀態卻是離散的——原子的能量隻能發生的有限的量的改變。原子或分子的正常狀態是能量低的狀態。當原子或分子吸收瞭光，它將從一個能量較低的狀態跳躍到一個能量更高的狀態(如果是發射光子，則發生相反的過程)。總的說來，愛因斯坦和玻爾思想告訴我們，原子或分子隻能吸收具有數值的波長的光。那些波長所對應的光子能量，正好等於原子或分子的正常狀態與某個能量較高的狀態之間的能量差。如果不是那樣，那麼當光子被原子或分子吸收時，能量就不守恒瞭。典型的銅化閤物顯現青綠色，是因為銅原子正好有一個比正常狀態的能量高2伏特的狀態，於是，銅原子很容易通過吸收1個能量為2伏特的光子發生躍遷。1 那樣的光子，波長為0.62微米，呈橘紅色，它們被吸收以後，便留下青綠色的反射光。 (這並不隻是在笨拙地重復講那些化閤物是青綠色的；即使用電子束或其他方式來給銅原子增加能量，我們還是會看到相同的原子能量模式。)粉筆之所以是白的，因為組成它的分子碰巧沒有一個狀態能特彆容易地通過吸收任何一種顔色的可見光來達到。
　　為什麼 為什麼原子和分子以離散的具有能量的狀態齣現為什麼是那樣一些數值的能量 為什麼光子一個一個地來，每一個還具有與光的波長成反比的能量 為什麼原子或分子的有些狀態特彆容易通過吸收光子而達到 光、原子和分子的這些性質，等到20世紀20年代中葉建立瞭一個新的物理學框架(即大傢知道的量子力學)以後纔可能為人們所認識。在量子力學裏，原子或分子的粒子是用所謂的波函數來描述的。波函數的行為有點兒像光波或聲波，但它的大小(準確說，是它的振幅的平方)給齣的是在某個位置找到一個粒子的概率。原子或分子的波函數隻能以的模式或量子態齣現，每個態都有各自的能量；這就像風琴裏的空氣，隻能以某些確定的模式振動，每種模式都有自己的波長。把量子力學方程用於銅原子，可以發現原子的高能外圍軌道上電子束縛較鬆，容易吸收可見光而跳躍到下一個能量更高的軌道上去。量子力學計算錶明，這兩個狀態的能量差是2伏特，等於一個橘紅色光子的能量。1另一方麵，粉筆裏的碳酸鈣分子正好沒有類似的能吸收任何特殊波長光子的鬆散電子。至於光子，以同樣的方式對它們應用量子力學原理，其性質也能得到解釋。結果發現，光子跟原子一樣，也隻能存在於具有確定能量的某些量子態。例如，波長為0.62微米的橘紅色光隻能存在於能量為0，2，4或6伏特……的那些量子態，我們說那些態分彆包含瞭0，1，2或3個光子……每個光子的能量為2伏特。
　　為什麼為什麼主宰原子中粒子的量子力學方程是那樣的為什麼物質由那些粒子(電子和原子核)組成還有，為什麼存在光那樣的東西在20世紀二三十年代，當量子力學初次用於原子和光時，那些事情還很神秘。近15年來，隨著所謂基本粒子和力的標準模型的成功，它們纔得到瞭很好的認識。這種新認識的一個重要前提，是量子力學與20世紀物理學的另一革命——愛因斯坦相對論，在40年代的結閤。量子力學的原理與相對論的原理幾乎是互不相容的，隻有在極有限的某些理論中纔可能共存。在20世紀20年代的非相對論量子力學裏，我們可以想象在電子和原子核中存在任何形式的力。但是，正如我們將看到的，在相對論的情形，就不是那麼迴事：粒子間的力隻能來自其他粒子的交換。而且，所有那些粒子都是各種類型的場的能量束，或者叫量子。像電場或磁場那樣的場，是空間的一種應力，跟固體中可能存在的各種應力差不多，不過場是空間本身的應力。
　　每一類基本粒子隻有一種場。在標準模型裏，有電子場，它的量子是電子；有電磁場(由電場和磁場組成)，它的量子是光子；原子核或者組成原子核的粒子(我們知道的質子和中子)，沒有相應的場；但被稱作誇剋的各種粒子(即組成質子和中子的粒子)卻都有各自的場；另外還有些場，我在這裏就不多講瞭。在像標準模型那樣的場理論中，方程不跟粒子打交道，而是跟場打交道；粒子是作為那些場的代錶齣現的。尋常物質由電子、質子和中子組成，隻不過是因為所有其他有質量的粒子都是極不穩定的。我們說標準模型是一種解釋，因為它不僅是計算機黑客所謂的雜牌電腦，把亂七八糟的零碎部件揉在一塊兒鬍亂地運行；實際上，隻要確定瞭標準模型應該包括的場的類型和決定它們相互作用的一般原理(如相對論原理和量子力學原理)，它的結構也就基本上固定下來瞭。
　　為什麼 為什麼世界隻有那麼一些場：誇剋的場、電子的場、光子的場…… 為什麼它們具有標準模型歸納的那些性質 還有，為什麼大自然遵從相對論和量子力學的原理 很抱歉—— 這些問題還沒有答案。在評論當今物理學現狀時，普林斯頓的理論傢格羅斯(DavidGross)提齣瞭以下幾個尚未解決的問題：“現在我們知道瞭它是如何發生作用的，我們於是要問，為什麼有誇剋和輕子？為什麼物質的模式重復錶現著三代誇剋和輕子？為什麼所有的力都來自規範對稱性為什麼？為什麼？為什麼”1(這些“為什麼”裏的術語在後麵的章節有解釋。)令基本粒子物理學傢如此興奮的，正是他們有希望迴答這些問題。
　　大傢都知道，“為什麼”是意思模糊的一個詞。哲學傢納格爾(Ernest Nagel)曾列舉10個問題，2每個問題裏的“為什麼”意思都不一樣。例如，“為什麼冰浮在水上”“為什麼卡西烏斯3謀害愷撒”“為什麼人類有肺”隨便還能想齣些“為什麼”的意思不同的問題，如“我為什麼齣生”這裏，我說“為什麼”的意思跟它在“為什麼冰浮在水上”裏的意思差不多，而沒有一點自我覺醒的意味。 即使如此，人們在迴答那種問題時究竟在做什麼，還難得說清楚。幸運的是，那沒有必要。科學解釋正如愛和藝術，是給我們帶來愉悅的事情。理解科學解釋的本質的好辦法，是切實去經曆一番，當你自己成功解釋瞭某件事情時，會感覺那是怎樣特彆的興奮。我並不是說，追求科學解釋可以像追求愛和藝術那樣不顧任何約束。實際上，這3種情形都存在著我們需要尊重的真理標準，盡管真理在科學跟愛和藝術中當然有不同的意思。我也不是想說，一般地描繪科學如何作為沒有一點兒意思，隻是在科學中，跟愛和藝術的情形一樣，那是不必要的。
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序言