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編輯推薦

　　當前物理學領域有趣活躍的研究課題之一
　　弦論是一個迷，它聲稱所有物質的基本對象不是粒子，而是弦。
　　弦，尺寸如此之小，以至於我們用最先進的粒子加速器都無法探測到

內容簡介

　　弦論是一個謎。它是所謂的萬有理論（the theory of everything）。但它還沒有得到實驗的驗證。
　　它是如此的深奧。在弦論裏到處是額外維度，量子漲落和黑洞。
　　弦論是一個謎，它的參與者們承認他們並不理解這個理論。但一個接一個的計算卻帶來瞭齣人意料的漂亮的有關聯的結果。
　　弦論是一個謎。它把很多天纔從其他迷人的領域吸引過來，同時，它還有響亮的反對者

作者簡介

　　斯蒂文·斯科特·古布澤，普林斯頓大學物理係教授，弦理論研究領域的主要專傢之一，曾撰寫瞭大量物理界取得相關成就的文章。

目錄

1　能量/ 001
長度、質量、時間和速度/ 003
E=mc2 / 006
2　量子力學/ 011
不確定性/ 015
原子/ 017
光子/ 023
3　引力和黑洞/ 029
黑洞/ 033
廣義相對論/ 040
黑洞不黑/ 043
4　弦論/ 047
引力對戰量子力學/ 051
時空中的弦/ 055
弦的時空/ 064
目錄
2 弦理論
5　膜/ 071
第二次超弦革命/ 073
D- 膜和對稱性/ 077
D- 膜的湮滅/ 090
膜和黑洞/ 093
M- 理論中的膜和世界的邊緣/ 100
6　弦對偶/ 107
一個維度在這裏，一個維度在那裏，誰在數？ / 115
引力和規範理論/ 121
7　超對稱和大型強子對撞機/ 129
超對稱奇特的數學/ 135
可能的萬有理論/ 141
粒子，粒子，粒子/ 148
8　重離子和第五維/ 157
地球上最熱的東西/ 160
五維空間中的黑洞/ 168
尾聲/ 180
關鍵術語英漢對照錶/ 184

精彩書摘

　　幾年前一個美好的夏天，我和父親開車去格羅托壁，一個離科羅拉多白楊鎮不遠的攀岩聖地。我們的目標是爬一個叫雙隙的經典中等難度路綫。順利完成後，我又有瞭新主意：器械攀登一個叫科萊奧貞尼的更有挑戰的路綫。器械攀登意味著你要往岩石縫裏塞進一個個岩石塞以支撐你的重量，而不是僅靠你的手和腳去支撐。你把你自己拴在繩索上，然後把繩索穿進那些岩石塞裏，這樣一旦你腳下的岩石塞滑脫瞭，它下麵的岩石塞將會阻止你下落。
　　科萊奧貞尼在我看來是練習器械攀登理想的地方，因為它幾乎都是突齣的。如果掉下來的話，你將不會在墜落的時候痛苦地撞到岩石；你會先往下掉一段然後就被繩索拽住。或者你會一直往下掉，直到落地——但這看起來可能性不大。科萊奧貞尼的另外一個好處，在我看來，就是它有一個兩指寬的縫隙，一路嚮上，幾乎一直通到頂上，這樣我就可以盡我所需地往裏麵放岩石塞瞭。
　　父親欣然同意，於是我往上攀，在嚮上的路綫上跳躍。隻有到瞭這時我纔意識到我的計劃有點不妙。縫隙裏的岩石不是很好。它消耗瞭我很多裝備，同時我還不能把岩石塞放得很牢靠。盡管隻是個短坡，卻用掉瞭很多岩石塞，當快到頂的時候，我已經非常缺乏那些最有效的裝備瞭。最後一段很難自由攀登，而我已經幾乎沒有岩石塞瞭。但我幾乎已經到頂瞭！我在一個喇叭形的岩石縫隙裏放進一個半月形岩石塞。我踩著它嚮上，它支撐住瞭。我在相同的縫隙裏又放進瞭一個六角形岩石塞。我踩著六角形岩石塞繼續嚮上，它滑脫瞭，我掉瞭下來。接下來發生的就是一瞬間的事情，我已經不記得瞭，但很容易重構。第一個岩石塞被拔脫。我落入瞭空中。下一個也被拔脫。攀岩者稱這種現象為“拉拉鏈”，因為它就像拉開一條拉鏈。如果足夠多的岩石塞被拔齣來，你最後就會落到地上。每當一個岩石塞被拔齣，它下麵的那個就必須要能夠吃住更大的拉力，因為你在下落的過程中會積攢更多的速度和動量。猛地一拽，我被掛在瞭下一個裝置上。這次是一個機械塞，它是攀岩者武器庫中最復雜的一件裝備。它放得並不穩妥，但支撐住瞭。我父親，當時他正坐在下麵的地上拉著繩子，被我們之間的繩子拉緊滑著嚮前。
　　整個過程就是這樣。我花瞭些時間研究最終拉住我的那個機械塞。它看起來被拉動並轉瞭一點點，但還能用。我加強瞭下麵的幾個岩石塞，然後開始往下爬。下來後我四處走走，放鬆瞭幾分鍾，還是地上牢靠啊。接著我沿繩索又爬瞭上去，迴收瞭大部分裝備，一天就這樣結束瞭。
　　我們能從這次科萊奧貞尼的經曆中學到什麼呢？嗯，首先就是在我們器械攀登的時候，一旦你用完裝備你就應該停下來。其次，下落並不是問題。落地纔是問題。我能毫發無傷地離開是因為我並沒有撞在地麵上。(幾分鍾後我確實流鼻血瞭。)掛在機械塞上的感覺就是猛烈的一拽，但和撞在地麵上相比它還是屬於比較溫和的一類。從下落中我們可以學到關於引力的深奧道理。當你嚮下落的時候，你感覺不到引力。這就是失重。坐電梯下行的時候，我們會有失重的感覺，當然沒那麼明顯。在有瞭對下落的親身體驗後我覺得我對引力有瞭一些更深入的理解。當然不是在科萊奧貞尼，我當時或者沒工夫去迴味這個經曆，或者太興奮瞭以至於我的理性思維還無法介入。黑洞
　　假設掉進一個黑洞，你會怎樣呢？會有一次可怕的、破壞性的撞擊發生嗎？或者就是一次永遠的下落？我們先簡要迴顧一下黑洞的性質，再來迴答這個問題。首先，黑洞是這樣一個物體，光沒法從它裏麵跑齣來。“黑”錶示的就是這種物體的絕對黑暗。黑洞的錶麵叫做黑洞的視界，因為視界外麵的人是沒法看見視界裏麵發生的事情的。這是因為看和光有關，沒有光能從黑洞裏跑齣來。一般認為黑洞存在於大多數星係的中央。黑洞也被認為是質量很大的恒星演化到最後的階段。
　　圖3.1我們所在的銀河係，在它的中心可能有一個黑洞。黑洞的質量據信是太陽質量的四百萬倍。從地球上看，它處於人馬星座的方嚮上。它距離我們有26000光年。黑洞的尺寸比我們這裏畫齣來的要小很多，它四周被恒星環繞的空白區域也同樣如此。
　　關於黑洞最奇特的事情是除去中央的“奇點”外，黑洞的裏麵是空的。這看起來很扯：星係中質量最大的物體竟然是空的？原因是黑洞裏麵所有的質量都已經坍塌到奇點上瞭。實際上我們並不知道在奇點上發生瞭什麼。我們知道的是奇點讓時空扭麯，並在它周圍形成一個視界。任何掉進視界裏的物質最終都會落到奇點上。
　　設想一個倒黴的攀岩者掉進瞭一個黑洞。穿越視界並不能使他受到任何傷害，因為那裏什麼都沒有：隻有真空。攀岩者甚至可能都不知道他穿過瞭視界。麻煩的是，再也沒有什麼東西可以阻止他的下落瞭。首先，這裏沒有任何可供支撐的東西——記住，在黑洞裏除瞭奇點以外全都是空的。攀岩者唯一的希望是他的繩索。但即使把繩索拴到有史以來最牢固的(黑洞外的)岩石塞上也是徒勞。假設岩石塞可以堅持得住，繩索也會斷裂，或者它會被拉長、拉長，一直到攀岩者墜到奇點上為止。
　　當這一切發生的時候，可以設想將會有一次可怕的、破壞性的撞擊發生。但我們無法知道確切的細節，除瞭攀岩者沒有人能夠看到這一切。因為沒有光能夠從黑洞裏跑齣來。從以上討論我們可以看齣黑洞裏麵引力的拉拽是絕對不可抗拒的。一旦穿過瞭視界，我們不幸的攀岩者除非能讓時間停止否則他就無法阻止自己的下落。同時，在他落到奇點上之前也沒有什麼能“傷害”到他。在此之前，他僅僅是在真空中下落而已。他將感覺自己失重瞭，就像我在科萊奧貞尼的那次墜落一樣。這就凸顯瞭廣義相對論中的一條基本假設：一個自由下落觀察者的感覺和他在真空裏的感覺是一樣的。下麵是另一個可能會有所幫助的類比。假設山上有個湖，湖水由一個很小、流速很快的水流排齣。湖裏的魚知道不要離危險太近，即不要離那個水流的入口太近，因為一旦它們進入下降的水流，它們就無論如何也遊不齣那個水流迴到湖裏瞭。不小心進入水流的魚也不會受傷(至少暫時不會)，但它們彆無選擇隻有順著水流嚮下。湖水就像黑洞外的時空，而黑洞裏麵就像水流。奇點對應的則是那些尖銳的岩石，水流落在上麵並被擊碎，麵對尖銳的岩石，水流裏麵的魚會立刻粉身碎骨。你也可以設想其他的可能性：比如，水流也許會帶著魚安全、舒適地來到另外一個湖。類似地，也許在黑洞裏壓根就沒有什麼奇點，而是一個通嚮另外宇宙的隧道。這聽起來有些牽強，但考慮到我們並不理解奇點而且我們除非親自掉進去也無法知道在黑洞裏到底發生瞭什麼，所以我們也不能徹底排除這種可能性。
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課外書小孩喜歡就好，可以豐富小孩閱讀興趣

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現代科學最令人疑惑的前沿。

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很早之前就想知道有關玄理論的事情瞭，這次買瞭也算是瞭瞭一個小小願望吧

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