幽灵般的超距作用:重新思考空间和时间pdf下载

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简介:幽灵般的超距作用:重新思考空间和时间
出版社:人民邮电出版社
出版时间:2017-03-01
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内容介绍

编辑推荐
  1. 《幽灵般的超距作用:重新思考空间和时间》介绍了现代物理学前沿的知识,对我们重新认识时间和空间的本质具有非常关键的作用,并且对我们深入认识大爆炸、粒子碰撞、引力、黑洞等有重要意义。本书所介绍的内容远非我们通常所能想象的,将改变人们的传统观念。 2. 本书作者是知名科学传播者,在本书中他将物理学前沿的复杂概念神奇般地转换为通俗而又富有激情的文字,讲述了数十位科学家在这一领域中的工作、经历和困惑,展现了物理学和量子力学的魅力,文笔优美,引人入胜。
内容简介
  空间是什么?我们大多数人一般不会问这个问题。空间是物理学的“住所”,物理学只能在空间里“玩耍”;事物在空间中存在,在空间中运动和形成。然而在过去的几十年里,物理学家发现了一个奇特现象,它超越了空间和时间的管辖范围。这个现象称为“非定域性”,即两个粒子无论相距多么遥远却同步共舞,看起来像魔法。爱因斯坦看到这种现象时惊讶得找不出一个合适的词,便称之为“幽灵般的超距作用”。 **近这个现象显得更加神秘,因为其他形式的非定域现象相继被发现。在黑洞里、在粒子碰撞中甚到在引力的运作中,都发现了这种“幽灵般的超距作用”,潜在地它威胁了我们对物理现实的**基本的理解。如果空间不是我们以为的那个样子,那么空间到底是什么? 在《幽灵般的超距作用:重新思考空间和时间》中,科学作家乔治·马瑟试着回答这一问题。马瑟对非定域性问题进行了大胆探索,采访了试图解释这个问题的科学家。他带领我们踏上史诗般崎岖漫长之旅,走进观察粒子的实验物理学家的生活,走进观察星系各向均匀性的天文学家的生活,走进揭开大爆炸之谜的宇宙学家的生活。他考察了 20 世纪科学的重大发现和重大混乱,跟踪了非定域性这个非常有争议的话题,展示了尽管实验证据无可争议,但科学家们却提出了截然不同的解释。科学家们的结论不仅挑战我们对空间和时间的理解,而且也挑战宇宙起源的解释。那些卓有见识的物理学家提出了新的物理学大统一理论。
作者简介
  乔治·马瑟:获奖记者,《科学美国人》(Scientific American)撰稿人、编辑。曾荣获美国天文学会乔纳森·埃伯哈特行星科学新闻奖和2011年美国物理科学普及奖科学写作奖。著有The Complete Idiot's Guide to String Theory一书,2014~2015年任麻省理工学院骑士科学新闻学家,经常出现在CNN、NPR、BBC等媒体上。他与妻子和女儿住在美国新泽西州。
目录
关于本书的评论
引言:爱因斯坦的空中楼阁
第1章 形形色色的非定域性
闭嘴,好好算!
观天者与攀冰者
玩水泥的人和雕塑家的女儿
地下室里的粒子
第2章 非定域性的起源
机械的宇宙
机器里的魔法
引力论战
质疑牛顿爵士
定域性的新麻烦
第3章 爱因斯坦的定域性
定域性让物理学保持理性
量子力学的奇特横空出世
物质的波
1927年的大辩论
1930年的大辩论
EPR论文
第4章 大辩论
非定域性这个案子
分歧缘于动机
选择一:放弃自由意志?
选择二:粒子是占卜水晶球
选择三:平行宇宙
选择四:放弃现实主义
德累斯顿会议上的唇枪舌剑
让我们务实一些
超越量子思考
披着别名的非定域性
不管怎样,空间走向终结
第5章 非定域性和物理学的统一
量子场论
与粒子分道扬镳
永别了,场
超强纠缠
横跨规范
爱因斯坦的引力理论
量子引力
回到黑洞
第6章 时空的终结
现实的“胶水”
当空间不是那个“地方”时
互联成网生成空间
在矩阵内部
全息的现实
矩阵中的毛刺
结语:幅面体
参考文献
致谢
媒体评论
  宇宙两端的两个亚原子粒子真的有瞬间链接吗?是不是任何预言这种链接的理论必然是有缺陷的或不完整的?显示这种链接的实验结果是否被误解了?这样的问题挑战了我们基本的空间距离和时间概念。在本书中,乔·马瑟优雅地穿行于这些极其烧脑的难题之中,探讨它们的历史、科学和哲学,阐述了科学领域前沿的思想。
  —马里奥·利维奥,天体物理学家,畅销书《巨人铸成大错》《黄金比例》作者
  马瑟是一位机敏的作家。他的这部新闻写作风格的图书文笔流畅,通过丰富的人物访谈,触及了科研人员的内心世界,其中穿插着他们的生活小插曲,读起来令人愉快。作为一个实验物理学家,我从中学到了很多,对这个曾经令我困惑的领域有了新的想象、新的理解和新的洞察。
  —詹姆斯·米伦,《物理世界新闻》杂志
  不懈追问现代物理学遇到的众多难解之谜,而这些谜团的解决可能解释量子粒子和黑洞的怪异现象,揭示自然的内在统一性。
  —《科克斯书评》
  乔治·马瑟巧妙地追踪了我们探索这个奇异现象的历史,书中涵盖了从弦论到多重宇宙以及物理学统一理论等诸多富有挑战性的话题。
  —《科学》杂志

  围绕着这个被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”的概念,科普作家乔治·马瑟进行了出色的研究,将曲折的历史故事和颠覆性的哲学猜想结合起来……证明这是科学领域中非常引人注目的争议之一。
  —《自然》杂志
精彩书摘
  恩里克·加尔韦斯的实验室在科尔盖特大学,大约有可放两辆车的车库那么大。像大多数的车库一样,实验室里面塞满了东西。沿墙有个工作台,其上堆满了工具箱和各种失修的电子齿轮。一进车库,左边是最常用的装置——咖啡壶。房屋中间是一对光具座装置——两个达到工业强度的钢制平台,每个大小都像餐厅里的餐桌一样。桌子上钉着带有小孔的板子,为的是装镜子、棱镜、透镜和滤光片。加尔韦斯说:“感觉就像再玩一遍 Erector 玩具。”加尔韦斯是一个敦厚的秘鲁人,长得特别像阿尔·弗兰肯。
  如果什么人愿意担当向世人展示量子纠缠的重任,那无疑非加尔韦斯莫属。量子纠缠是现代物理学家观察到的最著名的非定域现象之一,爱因斯坦觉得它很像幽灵,有不祥的预感。“纠缠”这个词取自爱情里的浪漫纠缠之意:一种特殊的、有潜在麻烦的关系。两个粒子纠缠在一起,意思并不是字面意义上的像线团那样互相缠绕,而是它俩之间有一种特殊的超越空间的暧昧关系。如果生成、偏转和测量的光束不是一般的手电光束,而是纠缠的光子形成的光束,你就能看见这种效应。这个实验的早年版本是20世纪70年代在伯克利和哈佛做出来的,里面有一些疯子科学家用的非常奇怪复杂的仪器:一个滚烫的炉子、一组玻璃窗格和一架哗啦作响的电子打字机。现在加尔韦斯利用了Blu-ray激光器和光学纤维,让这套装置最小化,以致它可以放在教室内的课桌上。
  大多数我见过的实验物理学家内心深处都是喜欢捣鼓小器具的手艺人,容易被一些酷玩意儿迷住,正如容易被宇宙的神秘性迷住一样。新加坡量子技术中心的一个实验物理学家告诉我,进入他的实验室的学生必须经过一个小测验,小测验里没有一道物理题目,而是讲故事,故事里必须讲你怎么把自己家里的电器拆掉,然后在家里人发现之前怎么设法组装回原状。显然,很多人选的是洗衣机。对加尔韦斯来说,他的童年对玩化学——那些各种各样的爆炸玩意儿——最有激情。他生长在秘鲁首都利马的一个中产阶级社区,一次他和朋友尝试着做火药,最后做成的是一个冒烟的炸弹,效果差不多。“(这)比爆炸的东西更有意思。”加尔韦斯边回忆边说,“就是有点危险。”
  加尔韦斯称自己几乎是很偶然地成为一名研究非定域性的物理学家的。和大部分物理学家一样,他当时对非定域现象没有想得太多。20世纪90年代末期,一个同事带着一个戏剧性的新闻来到他的办公室,告诉他说奥地利物理学家安东·塞林格和他的实验室用量子纠缠把粒子从一个地方瞬间传送到另一个地方。“瞬移?!”任何《星际迷航》 影迷听了这个都会精神一振。尽管塞林格团队只是一个个地传送光子,而不是一次传送整个飞船空降师,这个消息仍然很“酷”,比得上冒烟的炸弹,而且这个过程非常直截了当。假设你想把一个光子从实验室左边瞬移到右边,首先你需要准备好瞬移传送器,也就是生成一对彼此纠缠的光子,并且把它们分别放在实验室两边。然后,把要传送的光子拿出来,让它和左边的粒子产生交互作用。由于这两个纠缠的粒子之间有特殊的关系纽带,右边的粒子立即感受到这种交互作用,允许光子在右边重构。(有人怀疑这个过程不算真正的“瞬移”,他们认为这个过程神似“身份盗用”。实验者剥夺了左边粒子的性质,将这些性质推到右边的粒子上。但一个粒子无非就是它的所有属性的总和,所以这两组性质等同于同一个东西。)
精彩插图