超弦理论

内容简介：

“空间”和“时间”究竟是什么？

物质的本原不是点，而是弦？

黑洞、高维度空间应该如何解释？

“超弦理论”是继牛顿力学、爱因斯坦相对论之后，时空概念的“第三次革命”。“超弦理论”统一了引力理论与量子力学的矛盾，超越了“弦理论”的局限，解释“标准模型”中“费米子”与包括“上帝粒子”的“玻色子”的振动形态。本书中，大栗教授以通俗、风趣的语言讲解了量子物理基础、“弦理论”到“超弦理论”的最新发展、“超弦理论”的理论原理及证明，并在“超弦理论”下重新思考与探究了时空概念。

作者简介：

大栗博司

美国加州理工学院理论物理讲席教授，理论物理研究所所长，日本东京大学Kavli数学物理学联合宇宙研究机构（Kavli IPMU）研究主任。东京大学理学博士，发现了量子场论与超弦理论的深层数学构造，其研究曾获得美国数学学会大奖（2008年）、德国洪堡研究奖（2009年）、日本仁科纪念奖(2009年)、日本数学学会詹姆斯•西蒙斯奖（2012年），《超弦理论：探究时间、空间及宇宙的本原》获得2014年第30届日本讲谈社科学出版奖。

目录：

序言一9

序言二11

前　言13

第一章　为什么不是“点”？1

1.点是没有部分的4

2.物质是由什么组成的6

3.标准模型之问题一：暗物质与暗能量9

4.标准模型之问题二：无法解释引力10

5.诠释场力的不可思议的“场”13

6.点粒子引起的“无穷大”问题17

7.不放弃“点”的想法20

第二章　微观世界的“穷途末路”与“柳暗花明”25

1.解决无穷大的两种可能29

2.光既是“波”又是“粒子”30

3.“反粒子”也会引起无穷大35

4.“重整化”的作用超出了我们的预想38

5.“重整化”让“无知的分类”变为可能41

6.引力为“重整化”关上了一道门42

7.黑洞是结构层次的终点47

小专栏　思想实验50

第三章　从“弦理论”到“超弦理论”53

1.以根本解决方案为目标的弦理论56

2.17种基本粒子都是由一种“弦”组成的60

3.“开弦”是意大利干面条，“闭弦”是通心粉63

4.为什么弦可以消除无穷大66

5.光子是“开弦”的振动68

6.“闭弦”传递引力73

7.弦理论与超弦理论的区别76

8.什么是“超空间”78

9.什么是“超对称性”82

10.我们在超空间里吗?86

小专栏　南部阳一郎丢失的论文88

第四章　为什么是九维空间？91

1.为什么这个世界是三维的94

2.弦理论适用的空间为二十五维！95

3.光子没有质量97

4.“真空量子涨落的能量”并不为098

5.“光子的质量”之探究方法100

6.不可思议的公式推导出二十五维103

7.为什么超弦理论的维度是九维105

小专栏　所谓的“了解”107

第五章　力的统一原理111

1.力有共通的原理114

2.电磁场与金融市场相似116

3.电场与利率118

4.磁场与汇率119

5.金融市场中也存在“电磁感应”122

6.电磁场中也存在“货币”123

7.电磁场的“标尺”是旋转的圆126

8.关于“高维度的货币”的杨-米尔斯理论（Yang-Mills theory）131

小专栏　金本位制与希格斯玻色子136

第六章　第一次超弦理论革命139

1.被抛弃的超弦理论143

2.不破坏宇称对称性的Ⅱ型超弦理论146

3.“疾病”缠身的Ⅰ型超弦理论150

4.标准模型的异常被抵消151

5.“三十二维的旋转对称性”153

6.超弦理论与弦理论的“联姻”——杂交弦理论157

7.用“卡拉比-丘成桐空间”紧化九维161

8.“卡拉比-丘成桐空间”的欧拉数决定“世代数”！165

9.对人择原理的抵抗170

小专栏　学术的多样性174

第七章　拓扑弦理论177

1.无法忘记第一次超弦理论革命给我带来的感动179

2.在距离都无法测量的空间内能干什么？181

3.发现了计算方法184

4.拓扑四人组186

5.加利福尼亚州的第二次超弦理论革命187

第八章　第二次超弦理论革命191

1.威腾的不满195

2.一种理论的五种化身197

3.结合两种Ⅱ型理论的“T对偶性”199

4.异端之美——十维的超引力理论203

5.从一维的弦到二维的膜206

6.可以从十维的理论导出九维的理论吗？209

7.“强度”改变维度！210

8.“对偶网”与M理论214

9.维度是什么？空间是什么？217

小专栏　宇宙数学219

第九章　空间的呈展性221

1.出现在十维空间内的五维物体224

2.“主角”不再是弦226

3.开弦缠着D膜230

4.弦的复活232

5.“开弦”是“黑洞的分子”！235

6.视界是电影的银幕238

7.引力的全息术（holography）241

8.空间的呈展性243

9.被证实的预言246

10.空间是由什么组成的？249

第十章　时间是什么？253

1.空间是什么？256

2.时间是什么？259

3.为什么时间有“方向”263

4.知晓宇宙开始的引力波和中微子267

5.继续挑战超弦理论272

后　记277

附　录　欧拉的公式281

文章试读：同是来自古希腊的哲学家德谟克利特认为，万物的本原是点状粒子“原子”，原子在真空中运动。他认为，物质所具有的颜色和气味等并不是原子本身特有的属性，而是数量庞大的原子聚集后产生的。德谟克利特之所以会产生这个想法，是因为如果组成海水的基本单元原本就具有“蓝”色的话，那么就无法解释海浪产生的白色泡沫了。 德谟克利特的原子论遭到了亚里士多德的批判。亚里士多德不认同德谟克利特提出的“原子在真空中运动”这一观...

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