宇宙的轮回 文教科普读物 作者
推动·宇宙系列 宇宙的轮回（过去为什么不同？彭罗斯提出宇宙起源的新理论——共形循环宇宙学。）烧脑程度：4颗星。《推动丛书》25年经典作品。随书价值39.6元由汪洁、吴京联袂主讲的《经典科普解读课》6折券
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作者作者
出版社湖南科学技术出版社
ISBN9787535794475
出版时间2018-01
版次1
装帧平装
开本32
页数301页
字数214千字
定价49元
货号300_9787535794475
上书时间2024-12-15
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目录：
章 神秘的第二定律
1.1 漫漫路
1.2 熵，的数目
1.3 相空间和玻尔兹曼的熵
1.4 熵概念的刚
1.5 挡不住的熵增
1.6 过去为什么不同？
章注释
第2章 奇异的大爆炸
2.1 我们膨胀的宇宙
2.2 无所不在的微波背景
2.3 时空，零锥，度规，共形几何
2.4 黑洞与时空奇点
2.5 共形图与共形边界
2.6 大爆炸怎么特殊了？
第2章注释
第3章 共形循环宇宙学
3.1 连接无限
3.2 ccc的结构
3.3 早期的前大爆炸理论
3.4 第二定律的
3.5 ccc与量子引力
3.6 观测的意义
第3章注释
附录
附录a 共形标度，2-旋量，麦克斯韦和爱因斯坦理论
a1.2-旋量记号：麦克斯韦方程
a2.无质量自由场（薛定谔）方程
a3.时空曲率量
a4.无质量引力源
a5.毕安基恒等式
a6.共形标度
a7.杨-米尔斯场
a8.零静止质量能量张量的标度
a9.外尔张量共形标度
附录b 界面处的方程
b1.度规gab，gab和gab
b2.g的方程
b3.幽灵场的作用
b4.x的法向量n
b5.事件视界区域
b6.倒数建议
b7.跨x的动力学
b8.共形不变dab算子
b9.保持引力常数为正
b10.清除虚g度规自由度
b11.g的物质
b12.x的引力辐
附录注释
索引
译后记 宇宙是怎么轮回的？
内容简介：
在宇宙的轮回这本书中，当今杰出的数学家兼物理学家罗杰彭罗斯结40余年的研究，提出字宙起源的新理论——共形循环宇宙学。他详细探讨了很多字宙基本要素和它们的作用，为人们常问的“大爆炸之前发生了什么”呈现了一个不可思议的回答。
作者简介：
罗杰彭罗斯，当今世界博学和有创见的数学物理学家，现任牛津大学罗斯玻勒数学教授，星帝新脑的作者。
李泳，中科院成都山地所研究员。
精彩内容：
我们宇宙的大秘密是它从哪儿来。1950年代初，我进剑桥大学读数学，那时正好兴起一个迷人的宇宙学理论，即稳恒态模型。根据那个纲领，宇宙没有开始，而且的说来一直保持着大致相同的。稳恒态宇宙之所以能在膨胀中保持不变，是因为在膨胀中持续损耗的物质被持续新生的物质（弥散的氢原子气团）补偿了。我在剑桥的导师和朋友是宇宙学家席艾玛（denni ciama），我从他那儿体验了新物理学的兴奋。他当时是稳恒态宇宙学的强烈支持者，让我深切感受了那个杰出纲领的美妙和力量。然而，那个理论没能经受时间的检验。大约在我次进剑桥并且熟悉那个理论10年之后，彭齐亚斯（arno penzia）和威尔逊（robert wilon）惊奇地发现了一个来自所有方向、遍及整个天空的电磁辐，也是现在说的宇宙微波背景（cmb）。很快，迪克（robertdicke）将它解读为人们预言的宇宙起源的大爆炸“闪光”的痕迹，那大约发生在140亿年前 ——个严格构想大爆炸的是勒梅特（monignor george lematre），他在1927年基于他对爱因斯坦1915年广义相对论方程的研究和宇宙膨胀的早期观测证据提出的。后来，cmb越来越好地确立起来了，席艾玛以巨大的勇气和科学的诚实，否定了他自己早先的观点，从此转而强烈支持宇宙起源的大爆炸思想。从那时以来，宇宙学已经从推测和猜想变成了一门的科学，大量的优美实验产生了高度的cmb数据，对它的周密分析成为这个转变的重要组成部分。然而，还有很多未解之谜，猜想仍将在我们的追求中占据的位置。我在本书中描述的，不仅是经典相对论宇宙学的主要模型，还有它们的不同发展和这些年里出现的疑难问题。尤其值得注意的是，在热力学第二定律和大爆炸本的背后藏着深层的奥秘，我为此提出了自己的一套猜想，它把我们所知的宇宙的诸多方面的不同问题都拉扯到一起来了。我的非正统方法要追溯到2005年，不过很多细节是近期才有的。我的解说深入到一些几何，但在正文里我并没过分摆弄方程或其他技术，它们都放在附录里了。只有专家需要参阅那个部分。我这儿提出的纲领其实是非正统的，不过它有着非常坚实的几何和物理的基础。尽管我的建议与旧时的稳恒态模型不同，但分明回荡着它的音响！我不知道席艾玛老师会做什么。引子大雨滂沱，小河溅起水沫，打在汤姆的脸上，他眯缝着眼睛，看急湍的溪流从山间落下。“哇，它是这样的吗？”他问普利西拉阿姨。阿姨是剑桥大学的天体物理教授，特意带他来看这个神奇的老水磨，那么古老，还能地运转。“难怪，那么老的机器还转那么快呢！”“我看它不会老是那么有力的，”身边的阿姨说。她站在河边的栏杆后面，提高嗓音，压倒了水的喧嚣。“的水常烈多了，因为雨多。你看那下面，好多水都从水磨流出来了。常可不那样，水要缓得多，水磨得好好利用它们。可现在呢，水的能量大了，超过了水磨的需要。”汤姆对着狂野湍急的水盯了好一会儿，看到空中飞溅的朵朵水花和片片水雾，神往极了。“我能看见水里有好多能量，我知道几百年前人们明白怎么用能量来驱动机器了——做很多人合力才能做的事情，织精美的毛衣。可是，原先从哪儿来那么多能量，才把水弄到山上去的呢？”“太阳的热量让海水蒸发到空中，然后以雨水的形式降下来。所以，相当多的雨水会落到山上。”阿姨告诉他，“让水磨转动的，原是来自太阳的能量。”汤姆有点儿疑惑。他经常为阿姨说的东西感到疑惑，而且老是喜欢怀疑。他看不出热量怎么能把水升到空中。如果说周围全是热量，他怎么还感觉冷呢？“昨天是很热，”他勉强承认，“可那会儿和现在一样，我也没觉得太阳要把我弄上天啊。”阿姨笑了。“不，不是那样的。太阳的热量是把能量给了海水的小分子。然后，那些分子四处乱跑，比常快得多。有些‘热’分子跑得更快，能突破水面，跑到空中去。虽然跑出去的分子比例很小，可海洋那么大，所以的说来还是有大量分子进入空气。那些分子形成云，然后通过降雨回到地面，有很多落到山上。”汤姆还是有点儿迷糊，不过雨算小点儿了。“可是，我没觉得雨是热的呀。”“是这样的，太阳的热量先转化为水分子的运动的能量，然后，动能使一小部分分子跑得很快，变成蒸汽进入空中。这些分子的能量变成所谓的引力势能。想想看，我们把一个球抛到空中，你使劲儿越大，球抛得越高。到达高点时，球不再向上，它在那一点的动能全都转化成了相对于地面的引力势能。水分子的情形也是一样的。它们的动能——从太阳热量得到的——转化成在山顶的引力势能，然后，当水从山上冲下来时，又重新变成动能，驱动水磨。”“所以那儿的水一点儿也不热？”汤姆问。“是的，孩子。当水分子到达高空时，它们会慢下来，还会冻成冰晶——云主要是这些冰晶组成的——所以能量变成了相对于地面的势能，而不是热运动的动能。于是，那儿的雨一点儿不热，下落时会被空气阻力减慢，落到地下时还很冷呢。”“真有趣！”“是啊，”阿姨看小孩有了兴趣，于是趁热打铁，补充说，“要知道，即使河里的冷水，每个分子也以很高的速度四处乱跑，它们包含的热量比从山上冲下来的湍急涡流还多呢！”“天啊，是这样的，好像有点儿明白了。”汤姆想了一会儿，起初有点儿疑惑，然后被阿姨的话吸引了，兴奋地说：“我有了一个好主意！为什么不造一种特殊的水磨，直接利用常湖水里的水分子动能呢？它可以用很多小小的风车，像有个小碗儿的风向标，不管风朝哪个方向吹，它都能转起来的。只是它在水里必须很小很小，水分子的速度才能使它转动，这样我们可以用它转化水分子的动能来驱动各种机器了。”“真是奇妙的想法，好孩子！遗憾的是，它不可能运行。那是因为有一个物理学的基本，叫热力学第二定律，它的大概意思是，随着时间的流逝，事情会变得越来越混乱无序。我们这一点说，它告诉我们你不可能从热或者冷物体的运动获取有用的能量，像你刚才说的那样。你的想法，我看有点儿像‘麦克斯韦小妖’。”“你都没开始做！每当我有一个好想法，爷爷叫我‘小妖’，我不喜欢。第二定律那东西，算不得好定律。”汤姆生气了，抱怨说。然后，他的怀疑天又回来了：“我不知道是不是真敢相信它。”他接着说，“我想，那样的定律需要更清楚的思想来解释。不管怎么说，我想你说过，是太阳的热量加热了海水，是那些的动能使它到达山顶，也正是它转动水磨的。”“你说的对。所以第二定律告诉我们，光凭太阳的热量还不行。为了能够运行，我们还需要较冷的高层大气，这样，水蒸气才能在山的上空凝结。其实啊，从整体说来，地球并没从太阳得到一分能量。”汤姆一脸惊讶地看着阿姨。“跟冷大气有什么关系呢？‘冷’可不是比‘热’的能量少吗？一点儿少能量有什么用呢？我不明白你说的话。不管怎么说，我看你有点儿自相盾。”汤姆越发自信了，“你先告诉我太阳能量转动水磨，现在又说太阳压根儿没给地球能量！” “是啊，真的。如太阳给了地球能量，地球会变得越来越热。地球白天从太阳得到的能量，到晚上都还给天空了，因为夜空是黑的——我想，大概只有一点儿回到地球，让全球变暖。这是因为，太阳是黑暗天空里的一个炽热的亮点”汤姆越听越迷糊，不知阿姨说什么，开始走神了。又听阿姨说，“所以呀，正因为太阳能量有那么明显的组织，我们才觉得第二定律处在困境中。”汤姆一脸茫然地看着阿姨，说，“我想我没听懂你说的，我也不明白为什么要相信‘第二定律’的东西。不管怎么说，太阳的组织从哪儿来呢？你的第二定律本该告诉我们太阳会越变越混乱，所以它刚形成时是高度组织的，因为它一直在失去它的组织。你的‘第二定律’说它的组织在不断丢失。”“这是因为太阳是黑暗天空里的一个热点，温度的悬殊生成了我们的组织。”汤姆盯着阿姨，有点儿明白了，但还是不大相信她说的话。“你说那是组织，好吧，可我不明白为什么那样。退一步说，算定是那样的——可你还是没告诉我那种可笑的组织到底是从哪儿来的。” “来自形成太阳的气体呀，那些气体原先是均匀分布的，然后引力使它聚集成团，凝结成星体。很久很久以前，太阳是这样形成的；它从原先分散的气体收缩而来，在收缩的过程种变得越来越热。” “你老是往过去说，说得滔滔不绝，可你说的‘组织’，不管它是什么，初是从哪儿来的呢？” “初来自大爆炸，正个宇宙都是从这个剧烈的大爆炸开始的。” “爆炸那玩意儿可不像什么有组织的东西，我还是不懂。” “很多人都不懂！你只是其中的一个。没人真的懂。组织从哪儿来，大爆炸凭什么代表组织，都是宇宙学的大难题。” “也许在大爆炸之前还有更具组织的东西？组织也许从那儿来？” “真有人那么想过。有理论说，我们现在膨胀的宇宙以前有个坍缩的时期，然后‘反弹’成我们的大爆炸。也有理论说，前期宇宙的一小部分坍缩成我们所说的黑洞，然后它们‘反弹’，变成大量新膨胀宇宙的种子。还有理论说，新宇宙是从‘伪真空’里生出来的”“我看那简直是疯了。”汤姆说。“是啊，不过，我近还听说有一个理论”
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