通向实在之路：宇宙法则的完全指南

作者: [英] 罗杰·彭罗斯著 , 王文浩译

出版社: 湖南科技出版社

出版时间: 2013-11

版次: 2

ISBN: 9787535778420

定价: 98.00

装帧: 精装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 816页

字数: 653千字

正文语种: 简体中文

原版书名: The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe

分类: 自然科学

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　　《通向实在之路：宇宙法则的完全指南》是最近二三十年里非常重要、极富有雄心大志的科学著作。它为物理宇宙研究提供了详尽的各种可能的解释，并给出了其基本数学理论的要点。
　　罗杰.彭罗斯的目标是要尽可能清晰地描述当代对宇宙的认识，揭示出其中深刻的美学意蕴和哲学内涵，以及复杂的逻辑关联。《通向实在之路：宇宙法则的完全指南》极富挑战性.语言娓娓道来，叙事非常流畅，更兼有几百幅作者手绘的精美插图。它不要求读者具有专门的背景知识，书的前几章提供的重要的数学基础为探索后面的物理理论做了准备。
　　从这里，我们能够了解物理学各个不同门类在科学上所起的作用；学到微积分和现代几何学的众多神奇概念；知晓量子力学的基础和冲突；明了什么是粒子物理学标准模型；什么是宇宙学、大爆炸、黑洞；什么是热力学第二定律的深刻挑战；何谓弦论和！VI理论，何谓圈量子引力；看到各种科学新潮以及新的发展方向。
　　这部由世界著名科学家所撰的煌煌巨著为我们认识宇宙的富丽堂皇提供了一个全面而无与伦比的指南。　　罗杰·彭罗斯，牛津大学的Rouse Ball数学讲席终身荣誉教授。他获得过许多奖项，包括1988年与斯蒂芬·霍金一道因对宇宙学做出的重大贡献而获得的沃尔夫物理奖。他的著作还有《皇帝新脑》（The Emperor’s New Mind）和《宇宙的轮回》（The Cycles of Time）等。前言符号说明引子第一章科学的根源 1.1　探寻世界的成因 1.2　数字真理 1.3　柏拉图的数学世界“真实”吗？ 1.4　三个世界与三重奥秘 1.5　善、真、美第二章古代定理和现代问题 2.1　毕达哥拉斯定理 2.2　欧几里得公设 2.3　毕达哥拉斯定理的相似面积证明 2.4　双曲几何：共形图像 2.5　双曲几何的其他表示 2.6　双曲几何的历史渊源 2.7　与物理空间的关系第三章物理世界里数的种类 3.1　毕达哥拉斯灾难？ 3.2　实数系 3.3　物理世界里的实数 3.4　自然数需要物理世界吗？ 3.5　物理世界里的离散数第四章奇幻的复数 4.1　魔数“i” 4.2　用复数解方程 4.3　幂级数的收敛 4.4　韦塞尔复平面 4.5　如何构造曼德布罗特集第五章对数、幂和根的几何学 5.1　复代数几何 5.2　复对数概念 5.3　多值性，自然对数 5.4　复数幂 5.5　与现代粒子物理学的某些关联第六章实数微积分 6.1　如何构造实函数？ 6.2　函数的斜率 6.3　高阶导数；C光滑函数 6.4　“欧拉的”函数概念 6.5　微分法则 6.6　积分第七章复数微积分 7.1　复光滑，全纯函数 7.2　周线积分 7.3　复光滑幂级数 7.4　解析延拓第八章黎曼曲面和复映射 8.1　黎曼曲面概念 8.2　共形映射 8.3　黎曼球面 8.4　黎曼映射定理第九章傅里叶分解和超函数 9.1　傅里叶级数 9.2　圆上的函数 9.3　黎曼球面上的频率部分 9.4　傅里叶变换 9.5　傅里叶变换的频率剖分 9.6　哪种函数是适当的？ 9.7　超函数第十章曲面 10.1　复维和实维 10.2　光滑，偏导数 10.3　矢量场与1形式 10.4　分量，标题积 10.5　柯西-黎曼方程第十一章超复数 11.1　四元数代数 11.2　四元数的物理角色 11.3　四元数几何 11.4　转动如何叠加 11.5　克利福德工数 11.6　格拉斯曼代数第十二章 n维流形 12.1　为什么要研究高维流形？ 12.2　流形与坐标拼块 12.3　标题、矢量和余矢量 12.4　格拉斯曼积 12.5　形式的积分 12.6　外导数 12.7　体积元，求和规则 12.8　张量：抽象指标记法和图示记法 12.9　复流形第十三章对称群 13.1　变换群 13.2　子群和单群 13.3　线性变换和矩阵 13.4　行列式和迹 13.5　本征值与本征矢量 13.6　表示理论与李代数 13.7　张量表示空间：可约性 13.8　正交群 13.9　酉群 13.10　辛群第十四章流形上的微积分 14.1　流形上的微分 14.2　平行移动 14.3　协变导数 14.4　曲率和挠率 14.5　测地线、平行四边形和曲率 14.6　李导数 14.7　度规能为你做什么 14.8　辛流形 15 纤维丛与规范联络 15.1 纤维丛的物理背景 15.2 丛的数学概念 15.3 丛的截面 15.4 克利福德丛 15.5 复矢量丛、（余）切丛 15.6 射影空间 15.7 丛联络的非平凡性 15.8 丛曲率 16 无限的阶梯 16.1 有限域 16.2 物理上需要的是有限还是无限几何？ 16.3 无限的不同大小 16.4 康托尔对角线法 16.5 数学基础方面的难题 16.6 图灵机与哥德尔定理 16.7 物理学中无限的大小 17 时空 17.1 亚里士多德物理学里的时空 17.2 伽利略相对性原理下的时空 17.3 时空的牛顿动力学 17.4 等效原理 17.5 嘉当的“牛顿时空” 17.6 确定不变的有限光速 17.7 光锥 17.8 放弃绝对时间 17.9 爱因斯坦广义相对论的时空 18 闵可夫斯基几何 18.1 欧几里得型与闵可夫斯基型四维空间 18.2 闵可夫斯基空间的对称群 18.3 洛伦兹正交性；“时钟悖论” 18.4 闵可夫斯基空间的双曲几何 18.5 作为黎曼球面的天球 18.6 牛顿能量和（角）动量 18.7 相对论性能量和（角）动量 19 麦克斯韦和爱因斯坦经典场 19.1 背离牛顿动力学的演化 19.2 麦克斯韦电磁理论 19.3 麦克斯韦理论中的守恒律与通量定律 19.4 作为规范曲率的麦克斯韦场 19.5 能量动量张量 19.6 爱因斯坦场方程 19.7 进一步的问题：宇宙常数；外尔张量 19.8 引力场能量 20 拉格朗日量与哈密顿量 20.1 神奇的拉格朗日形式体系 20.2 更为对称的哈密顿图像 20.3 小振动 20.4 辛几何的哈密顿动力学 20.5 场的拉格朗日处理 20.6 如何从拉格朗日量导出现代理论 21 量子粒子 21.1 非对易变量 21.2 量子哈密顿量 21.3 薛定谔方程 21.4 量子理论的实验背景 21.5 理解波粒二象性 21.6 什么是量子“实在”？ 21.7 波函数的整体性质 21.8 奇怪的“量子跳变” 21.9 波函数的概率分布 21.10 位置态 21.11 动量空间描述 22 量子代数、几何和自旋 22.1 量子步骤U和R 22.2 U的线性性以及它给R带来的问题 22.3 幺正结构、希尔伯特空间和狄拉克算符 22.4 幺正演化：薛定谔绘景与海森伯绘景 22.5 量子“可观察量” 22.6 YES / NO测量；投影算符 22.7 类光测量；螺旋性 22.8 自旋与旋量 22.9 二态系统的黎曼球面 22.10 高自旋：马约拉纳绘景 22.11 球谐函数 22.12 相对论性量子角动量 22.13 一般的孤立量子客体 23 纠缠的量子世界 23.1 多粒子系统的量子力学 23.2 巨大的多粒子系统态空间 23.3 量子纠缠：贝尔不等式 23.4 玻姆型EPR实验 23.5 哈迪的EPR事例：几乎与概率无关 23.6 量子纠缠的两个谜团 23.7 玻色子与费米子 23.8玻色子与费米子的量子态 23.9 量子隐形传态 23.10 量子纠缠 24 狄拉克电子与反粒子 24.1 量子理论和相对论之间的张力 24.2 为什么反粒子意味着量子场？ 24.3 量子力学里的能量正定性 24.4 相对论能量公式的困难 24.5 ?/?t的非不变性 24.6 波算符的克利福德－狄拉克平方根 24.7 狄拉克方程 24.8 正电子的狄拉克途径 25 粒子物理学的标准模型 25.1 现代粒子物理学的起源 25.2 电子的zigzag图像 25.3电弱相互作用；反射不对称性 25.4 正反共轭、宇称和时间反演 25.5 电弱对称群 25.6 强相互作用粒子 25.7 “色夸克” 25.8 超越标准模型？ 26 量子场论 26.1 QFT在现代物理中的基础地位 26.2 产生算符与湮没算符 26.3 无穷维代数 26.4 QFT中的反粒子 26.5 备择真空 26.6 相互作用：拉格朗日量与路径积分 26.7 发散的路径积分：费恩曼响应 26.8 构建费恩曼图；S矩阵 26.9 重正化 26.10 拉格朗日量的费恩曼图 26.11 费恩曼图与真空选择 27 大爆炸及其热力学传奇 28 早期宇宙的推测性理论 29 测量疑难 30 量子态收缩中的引力角色 31 超对称、超维和弦
内容简介:
　　《通向实在之路：宇宙法则的完全指南》是最近二三十年里非常重要、极富有雄心大志的科学著作。它为物理宇宙研究提供了详尽的各种可能的解释，并给出了其基本数学理论的要点。
　　罗杰.彭罗斯的目标是要尽可能清晰地描述当代对宇宙的认识，揭示出其中深刻的美学意蕴和哲学内涵，以及复杂的逻辑关联。《通向实在之路：宇宙法则的完全指南》极富挑战性.语言娓娓道来，叙事非常流畅，更兼有几百幅作者手绘的精美插图。它不要求读者具有专门的背景知识，书的前几章提供的重要的数学基础为探索后面的物理理论做了准备。
　　从这里，我们能够了解物理学各个不同门类在科学上所起的作用；学到微积分和现代几何学的众多神奇概念；知晓量子力学的基础和冲突；明了什么是粒子物理学标准模型；什么是宇宙学、大爆炸、黑洞；什么是热力学第二定律的深刻挑战；何谓弦论和！VI理论，何谓圈量子引力；看到各种科学新潮以及新的发展方向。
　　这部由世界著名科学家所撰的煌煌巨著为我们认识宇宙的富丽堂皇提供了一个全面而无与伦比的指南。
作者简介:
　　罗杰·彭罗斯，牛津大学的Rouse Ball数学讲席终身荣誉教授。他获得过许多奖项，包括1988年与斯蒂芬·霍金一道因对宇宙学做出的重大贡献而获得的沃尔夫物理奖。他的著作还有《皇帝新脑》（The Emperor’s New Mind）和《宇宙的轮回》（The Cycles of Time）等。
目录:
前言符号说明引子第一章科学的根源 1.1　探寻世界的成因 1.2　数字真理 1.3　柏拉图的数学世界“真实”吗？ 1.4　三个世界与三重奥秘 1.5　善、真、美第二章古代定理和现代问题 2.1　毕达哥拉斯定理 2.2　欧几里得公设 2.3　毕达哥拉斯定理的相似面积证明 2.4　双曲几何：共形图像 2.5　双曲几何的其他表示 2.6　双曲几何的历史渊源 2.7　与物理空间的关系第三章物理世界里数的种类 3.1　毕达哥拉斯灾难？ 3.2　实数系 3.3　物理世界里的实数 3.4　自然数需要物理世界吗？ 3.5　物理世界里的离散数第四章奇幻的复数 4.1　魔数“i” 4.2　用复数解方程 4.3　幂级数的收敛 4.4　韦塞尔复平面 4.5　如何构造曼德布罗特集第五章对数、幂和根的几何学 5.1　复代数几何 5.2　复对数概念 5.3　多值性，自然对数 5.4　复数幂 5.5　与现代粒子物理学的某些关联第六章实数微积分 6.1　如何构造实函数？ 6.2　函数的斜率 6.3　高阶导数；C光滑函数 6.4　“欧拉的”函数概念 6.5　微分法则 6.6　积分第七章复数微积分 7.1　复光滑，全纯函数 7.2　周线积分 7.3　复光滑幂级数 7.4　解析延拓第八章黎曼曲面和复映射 8.1　黎曼曲面概念 8.2　共形映射 8.3　黎曼球面 8.4　黎曼映射定理第九章傅里叶分解和超函数 9.1　傅里叶级数 9.2　圆上的函数 9.3　黎曼球面上的频率部分 9.4　傅里叶变换 9.5　傅里叶变换的频率剖分 9.6　哪种函数是适当的？ 9.7　超函数第十章曲面 10.1　复维和实维 10.2　光滑，偏导数 10.3　矢量场与1形式 10.4　分量，标题积 10.5　柯西-黎曼方程第十一章超复数 11.1　四元数代数 11.2　四元数的物理角色 11.3　四元数几何 11.4　转动如何叠加 11.5　克利福德工数 11.6　格拉斯曼代数第十二章 n维流形 12.1　为什么要研究高维流形？ 12.2　流形与坐标拼块 12.3　标题、矢量和余矢量 12.4　格拉斯曼积 12.5　形式的积分 12.6　外导数 12.7　体积元，求和规则 12.8　张量：抽象指标记法和图示记法 12.9　复流形第十三章对称群 13.1　变换群 13.2　子群和单群 13.3　线性变换和矩阵 13.4　行列式和迹 13.5　本征值与本征矢量 13.6　表示理论与李代数 13.7　张量表示空间：可约性 13.8　正交群 13.9　酉群 13.10　辛群第十四章流形上的微积分 14.1　流形上的微分 14.2　平行移动 14.3　协变导数 14.4　曲率和挠率 14.5　测地线、平行四边形和曲率 14.6　李导数 14.7　度规能为你做什么 14.8　辛流形 15 纤维丛与规范联络 15.1 纤维丛的物理背景 15.2 丛的数学概念 15.3 丛的截面 15.4 克利福德丛 15.5 复矢量丛、（余）切丛 15.6 射影空间 15.7 丛联络的非平凡性 15.8 丛曲率 16 无限的阶梯 16.1 有限域 16.2 物理上需要的是有限还是无限几何？ 16.3 无限的不同大小 16.4 康托尔对角线法 16.5 数学基础方面的难题 16.6 图灵机与哥德尔定理 16.7 物理学中无限的大小 17 时空 17.1 亚里士多德物理学里的时空 17.2 伽利略相对性原理下的时空 17.3 时空的牛顿动力学 17.4 等效原理 17.5 嘉当的“牛顿时空” 17.6 确定不变的有限光速 17.7 光锥 17.8 放弃绝对时间 17.9 爱因斯坦广义相对论的时空 18 闵可夫斯基几何 18.1 欧几里得型与闵可夫斯基型四维空间 18.2 闵可夫斯基空间的对称群 18.3 洛伦兹正交性；“时钟悖论” 18.4 闵可夫斯基空间的双曲几何 18.5 作为黎曼球面的天球 18.6 牛顿能量和（角）动量 18.7 相对论性能量和（角）动量 19 麦克斯韦和爱因斯坦经典场 19.1 背离牛顿动力学的演化 19.2 麦克斯韦电磁理论 19.3 麦克斯韦理论中的守恒律与通量定律 19.4 作为规范曲率的麦克斯韦场 19.5 能量动量张量 19.6 爱因斯坦场方程 19.7 进一步的问题：宇宙常数；外尔张量 19.8 引力场能量 20 拉格朗日量与哈密顿量 20.1 神奇的拉格朗日形式体系 20.2 更为对称的哈密顿图像 20.3 小振动 20.4 辛几何的哈密顿动力学 20.5 场的拉格朗日处理 20.6 如何从拉格朗日量导出现代理论 21 量子粒子 21.1 非对易变量 21.2 量子哈密顿量 21.3 薛定谔方程 21.4 量子理论的实验背景 21.5 理解波粒二象性 21.6 什么是量子“实在”？ 21.7 波函数的整体性质 21.8 奇怪的“量子跳变” 21.9 波函数的概率分布 21.10 位置态 21.11 动量空间描述 22 量子代数、几何和自旋 22.1 量子步骤U和R 22.2 U的线性性以及它给R带来的问题 22.3 幺正结构、希尔伯特空间和狄拉克算符 22.4 幺正演化：薛定谔绘景与海森伯绘景 22.5 量子“可观察量” 22.6 YES / NO测量；投影算符 22.7 类光测量；螺旋性 22.8 自旋与旋量 22.9 二态系统的黎曼球面 22.10 高自旋：马约拉纳绘景 22.11 球谐函数 22.12 相对论性量子角动量 22.13 一般的孤立量子客体 23 纠缠的量子世界 23.1 多粒子系统的量子力学 23.2 巨大的多粒子系统态空间 23.3 量子纠缠：贝尔不等式 23.4 玻姆型EPR实验 23.5 哈迪的EPR事例：几乎与概率无关 23.6 量子纠缠的两个谜团 23.7 玻色子与费米子 23.8玻色子与费米子的量子态 23.9 量子隐形传态 23.10 量子纠缠 24 狄拉克电子与反粒子 24.1 量子理论和相对论之间的张力 24.2 为什么反粒子意味着量子场？ 24.3 量子力学里的能量正定性 24.4 相对论能量公式的困难 24.5 ?/?t的非不变性 24.6 波算符的克利福德－狄拉克平方根 24.7 狄拉克方程 24.8 正电子的狄拉克途径 25 粒子物理学的标准模型 25.1 现代粒子物理学的起源 25.2 电子的zigzag图像 25.3电弱相互作用；反射不对称性 25.4 正反共轭、宇称和时间反演 25.5 电弱对称群 25.6 强相互作用粒子 25.7 “色夸克” 25.8 超越标准模型？ 26 量子场论 26.1 QFT在现代物理中的基础地位 26.2 产生算符与湮没算符 26.3 无穷维代数 26.4 QFT中的反粒子 26.5 备择真空 26.6 相互作用：拉格朗日量与路径积分 26.7 发散的路径积分：费恩曼响应 26.8 构建费恩曼图；S矩阵 26.9 重正化 26.10 拉格朗日量的费恩曼图 26.11 费恩曼图与真空选择 27 大爆炸及其热力学传奇 28 早期宇宙的推测性理论 29 测量疑难 30 量子态收缩中的引力角色 31 超对称、超维和弦