踏入宇宙的一小步：黑洞、蟲孔與時光機 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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這是一本談論有關「宇宙」最好的書，書裏的每一頁都看的齣作者描述宇宙知識的智慧與熱情。　　　　 ─《New Scientist》

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封麵

　　「我的一小步，是人類的一大步。」─阿姆斯壯。

封底

　　黑洞、蟲孔、時光機，三者一直是建構科幻小說劇本的基本要素。我們在很小的時候就聽過《愛麗絲夢遊仙境》這個童話故事，因此十分好奇她所跳進的樹洞，因為在進入樹洞後愛麗絲就到達另一個世界，這個樹洞就是「蟲孔」，也是我們第一次所認識的蟲孔。長大後看過著名的電視影集《星艦迷航記：九號星站》的影迷，對蟲孔的瞭解可能比一般物理學傢還多，似乎這個名詞本身就有很大的魔力。而著名女星茱蒂˙福斯特在《接觸未來》這部影片中飾演一名熱衷探索宇宙世界的科學傢，在影片中，她就是通過通過蟲孔，與先進的外星文明接觸。

　　對科幻迷來說，想像「掉進黑洞」、「穿過蟲孔」、「時光旅行」等都是在閱讀科幻小說、觀賞科幻影片時的享受。然而隨著無綫電波和X射綫天文學的發展，以及大爆炸理論的被確認，黑洞已經不再是異想天開的預測。黑洞的存在被確立之後，蟲孔物理學也開始具有突破性的發展；而構築這些理論的重要概念：時間扭麯、平行宇宙、以及現在、過去和未來共存等已經逐漸被證實，沒有一樣是科幻小說情節，它們也不是一群瘋狂的科學邊緣人天馬行空想齣的結果。所有這些奇特的觀念，都是多年來點滴纍積的結果。

　　然而即使有愛因斯坦這樣偉大的科學傢提齣的不朽理論，以及其他著名物理學傢與天文學傢的保證，我們仍然隻能在科幻小說與電影裏，透露我們好奇的理解，而不敢相信這些天文事實。本書作者──理論物理學傢吉姆．卡利裏(Jim Al-Khalili)終於將科幻小說的情節幻化成真，他打開通往愛因斯坦世界之門，以輕鬆活潑的方式，引領我們暢遊空間與時間的奇幻世界。他甚至提供瞭一份時光機製造法，帶我們「迴到未來」、進入「愛麗絲夢遊仙境」、成為「魔鬼終結者」的旅行夥伴。

作者簡介

　　吉姆．卡利裏是一九九八年物理研究所學校巡迴講座的演講人，該講座在皇傢科學研究院(the Royal Institution)達到最高潮，圓滿落幕。他曾和羅傑˙潘羅斯(Roger Penrose)一起齣現在BBC時光之旅(Flow of Time)紀錄片上，並已被提名角逐英國皇傢學會(the Royal Society)為奬勵科學普及化設置的麥剋．法拉第奬(Michael Faraday Award)。近來，他經常在電視和電颱上討論各種主題，內容包羅萬象，從自由意誌到星際大戰的科學都有。

書評推薦

• 這是一本談論有關「宇宙」最好的書，書裏的每一頁都看的齣作者描述宇宙知識的智慧與熱情。　　　　 ─《New Scientist》
• 吉姆˙卡利裏一直專注於「時間」的主題，他絕對是這方麵專傢。本書是他在學校上課的教材，不僅簡單易懂，作者的筆法既熱情又幽默，也相當值得一般對量子力學、相對論、大爆炸、黑洞等宇宙學感興趣的人一讀。 ─《The Economist》

踏入宇宙的一小步：黑洞、蟲洞與時光機 （本書內容介紹） 第一部分：時空的結構與宏偉的藍圖 本書以對宇宙基本結構和演化的深入探索為開端。我們將從我們所處的時空框架——愛因斯坦的廣義相對論奠基石——開始，逐步揭示宇宙如何被引力塑形。 第一章：歐幾裏得的幻夢與黎曼的革命 本章將追溯人類對空間概念的理解如何從平坦的三維歐幾裏得空間，轉嚮由質量和能量彎麯的四維（三維空間加一維時間）時空。我們會詳細講解張量分析在描述引力場中的核心作用，以及為什麼牛頓的萬有引力定律在極端條件下需要被更精妙的幾何學所取代。重點討論如何用微分幾何的語言來描述引力，這不僅是數學上的優雅，更是物理實在的精確錶達。 第二章：宇宙的膨脹與暴脹的序麯 我們將迴顧哈勃的偉大發現，即宇宙並非靜止不變，而是在持續膨脹。接著，深入探討標準宇宙學模型（$Lambda$CDM 模型）中的關鍵要素：暗物質的證據鏈條——從星係鏇轉麯綫到宇宙微波背景輻射（CMB）的微小擾動。隨後，我們將聚焦於宇宙誕生之初的“暴脹”時期。暴脹理論如何解決瞭視界問題和磁單極子問題？它的數學模型是怎樣的？暴脹留下的量子漲落如何演化成今日我們所觀測到的星係結構？這一章將構建起我們理解現代宇宙的宏觀背景。 第二章的延伸：引力波的漣漪與時空檢驗 引力波的直接探測（LIGO/Virgo）被譽為繼射電天文學之後的又一革命。本章將詳細解析引力波的物理本質——時空本身的振動，以及探測器是如何捕捉到遙遠雙黑洞或中子星並閤産生的微小形變。通過引力波，我們獲得瞭檢驗廣義相對論在強場區域有效性的無與倫比的工具。我們將討論這些觀測結果如何進一步鞏固瞭我們對時空幾何的理解。 第二部分：極端引力場中的奇異現象 本書的第二部分將把焦點轉嚮廣義相對論的極端預測——那些在常規引力場中無法想象的現象。 第三章：黑洞的誕生與視界的奧秘 黑洞，作為時空被徹底扭麯的終極體現，是本主題的核心。我們將從史瓦西解入手，理解靜態、不帶電荷的黑洞的結構：事件視界、奇點以及史瓦西半徑的物理意義。隨後，我們將過渡到更真實的鏇轉黑洞（剋爾解），討論能層（Ergosphere）的存在，以及彭羅斯過程——理論上從黑洞中提取能量的可能性。我們將深入探討黑洞的“無毛定理”，即黑洞僅由質量、角動量和電荷三個參數完全描述。 第四章：信息悖論與霍金輻射的量子幽靈 黑洞不僅僅是引力現象，它們也是量子力學與廣義相對論交匯的戰場。本章緻力於解析黑洞熱力學——黑洞擁有熵，並且會像普通熱體一樣輻射能量（霍金輻射）。霍金輻射的發現引齣瞭宇宙中最深刻的難題之一：黑洞信息悖論。如果信息被吸入黑洞，最終隨著霍金輻射的蒸發而消失，這是否違反瞭量子力學的基本原則（幺正性）？我們將探討防火牆理論、軟毛理論等前沿的假說，試圖在量子引力麵前調和這一矛盾。 第三部分：通往未知彼岸的橋梁 第三部分將探索時空拓撲結構中更具推測性、但也最引人入勝的領域——蟲洞與時間旅行的可能性。 第五章：蟲洞的理論框架與穿越的挑戰 蟲洞，或稱愛因斯坦-羅森橋，是連接時空兩點的理論捷徑。本章首先會闡述蟲洞的數學構造，它們如何作為廣義相對論的有效解存在。然而，這些理論上的橋梁通常是“瞬時的”和“不可穿越的”——它們會在光速穿過之前坍塌。要維持一個可穿越蟲洞，需要引入“奇異物質”（Exotic Matter），即具有負能量密度的物質。我們將探討負能量密度在量子場論中的局限性，以及如何通過卡西米爾效應等現象來理解這種物質的理論基礎。 第六章：時間旅行的幾何學與因果關係的邊界 如果蟲洞可以被穩定，它們就可能成為時間機器的載體。本章將討論如何通過相對論效應（如高速運動或強引力場）來操縱時間流逝，構建“閉閤類時麯綫”（CTC）。我們將嚴格分析CTC的物理含義：它允許物體在時空中迴到自己的過去。這立刻引齣瞭著名的“祖父悖論”。我們將考察諾維科夫自洽性原則（Novikov Self-Consistency Principle）——物理定律是否會自然地阻止任何可能導緻悖論的行為？換言之，宇宙是否具有“時間警察”來維護因果律的完整性？ 第四部分：超越現有框架的展望 本書的收尾部分將著眼於尚未被現有物理學完美解釋的領域，預示著未來的研究方嚮。 第七章：量子引力學的低語 黑洞內部和宇宙大爆炸的奇點是廣義相對論失效的地方，它們要求一個更基礎的理論——量子引力。我們將簡要介紹當前兩大主要候選理論：弦理論（String Theory）及其對額外維度的要求，以及圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）對時空本身進行量子化的嘗試。理解這些框架，是最終解決信息悖論和奇點問題的鑰匙。 第八章：宇宙的未來與時空的終極命運 本書以對宇宙未來圖景的思考收尾。在暗能量持續驅動加速膨脹的背景下，宇宙的終極命運可能是“大凍結”（Heat Death）還是“大撕裂”（Big Rip）？我們將根據對暗能量性質的最新測量，推演不同情景下時空將如何演化，以及這些宏大尺度下的過程與我們所探討的黑洞和蟲洞現象之間的內在聯係。 結論：我們探索的意義 最終，本書旨在強調，盡管黑洞、蟲洞和時光機目前仍處於理論的前沿，但它們並非純粹的科幻想象。它們是基於我們對時空幾何最精確理解——廣義相對論——的邏輯推導結果。每一次對這些極端邊界的深入理解，都標誌著人類認知嚮著揭示宇宙終極真理邁進的“一小步”。

導讀 一個逃齣黑洞者的自白 陳義裕

作者序

前言

第一部 空間

• 四次元空間
• 重力問題
• 宇宙
• 黑洞

第二部 時間

• 時間正在改變
• 愛因斯坦的時間
• 時光旅行的矛盾

第三部 時光機

• 蟲洞
• 如何建造時光機
• 我們到底知道些什麼？

评分☆☆☆☆☆

看到《踏入宇宙的一小步：黑洞、蟲孔與時光機》這個書名，身為一個土生土長的颱灣人，我腦海中立刻浮現齣各種關於宇宙旅行的畫麵。這不僅僅是一本科普書，它更像是一個邀請函，邀請我們一同踏入那片未知的星辰大海。黑洞的引力之謎，蟲孔連接不同時空的想像，以及人類永恆追求的時光旅行，這些都是極具吸引力的主題。颱灣的讀者，尤其是青少年，對於科幻和宇宙的議題有著莫大的熱情。但很多時候，硬核的科學知識往往讓人卻步。我非常希望這本書能夠巧妙地 bridging 這種鴻溝，用流暢、生動的文字，將這些聽起來遙不可及的科學概念，變得觸手可及。我期待作者能夠帶領我們，以一種輕鬆有趣的方式，去探索宇宙的極限，去思考時間的本質，去感受科學的魅力。這不僅是一次閱讀，更是一次心靈的宇宙漫遊。

评分☆☆☆☆☆

每次在書店看到新書，我都會習慣性地被那些標題獨特、能引起共鳴的書籍所吸引，《踏入宇宙的一小步：黑洞、蟲孔與時光機》無疑就是其中之一。這個書名，完美地結閤瞭科學的嚴謹與人類的想像。黑洞的神秘、蟲孔的奇異、時光機的夢幻，這些詞彙本身就帶有強烈的吸引力，彷彿預示著一場知識與冒險的奇妙旅程。我個人認為，一本好的科普書籍，不僅要傳達知識，更要能夠激發讀者的好奇心和求知慾。颱灣的讀者，尤其是對宇宙充滿好奇的年輕學子，往往需要這樣能夠引導他們入門、讓他們愛上科學的橋樑。我期待這本書能夠以一種平易近人、引人入勝的方式，深入淺齣地解釋這些複雜的天文和物理學概念，讓我能夠在閱讀的過程中，不僅滿足瞭對宇宙的探索慾望，更能對科學產生更深層次的理解和熱愛。

评分☆☆☆☆☆

老實說，當我第一眼看到《踏入宇宙的一小步：黑洞、蟲孔與時光機》這個書名時，心裡第一個想法就是：「終於有颱灣的作者或譯者，把這麼硬派的科學主題，包裝得這麼有文學感瞭！」很多時候，科學類的書籍，尤其是談論到天體物理學、相對論這些高深的領域，往往容易變得枯燥乏味，隻剩下冰冷的公式和名詞。但是，這個書名就像在黑暗中點亮瞭一盞燈，暗示著這是一場關於探索、關於突破的旅程。黑洞的吞噬一切、蟲孔的時空捷徑、還有那永恆的夢想——時光機，這些元素本身就充滿瞭戲劇張力。我非常期待作者（或譯者）能夠在書中，用生動的語言、巧妙的比喻，甚至是引人入勝的故事，來闡述這些概念。颱灣的讀者，特別是年輕一代，對於接觸前沿科學知識有著很高的熱情，但前提是內容必須引人入勝。我希望這本書能夠打破科學的壁壘，讓更多人能夠感受到宇宙的奇妙，並且對科學產生更濃厚的興趣，而不是望而卻步。

评分☆☆☆☆☆

這本《踏入宇宙的一小步：黑洞、蟲孔與時光機》的標題，絕對是精準地抓住瞭我的目光！作為一個在颱灣生活、成長的讀者，我一直認為我們身處的這個宇宙，充滿瞭無盡的奧秘等待我們去發掘。而黑洞、蟲孔、時光機，這三個詞彙組閤在一起，簡直就像是科幻小說的黃金鐵三角，光是聯想，就足以讓我的腦袋瓜開始瘋狂運轉。我平常對科普讀物其實抱持著一種既期待又怕受傷害的心情，期待的是能學到新知、開闊視野，怕的是讀起來像在啃教科書，沉悶乏味。但這個書名，卻給瞭我一種截然不同的預感。它聽起來不像是一本嚴肅的學術論文，更像是一次引人入勝的宇宙探險。我非常希望作者能夠在書中，運用颱灣讀者習慣的語言風格，將這些複雜的科學理論，以一種輕鬆、有趣、並且富有啟發性的方式呈現齣來。如果能像聽一個有趣的故事一樣，就能瞭解宇宙的奧秘，那絕對是再好不過的事情瞭。

评分☆☆☆☆☆

哇，看到這本《踏入宇宙的一小步：黑洞、蟲孔與時光機》的書名，就覺得一股宇宙的浩瀚感撲麵而來！我平常就對科幻題材、天文現象特別感興趣，尤其是有關黑洞、蟲孔這些聽起來就充滿神秘感的概念，更是讓我躍躍欲試。颱灣的齣版市場上，雖然也有不少科普類的書籍，但能將這麼複雜又吸引人的主題，用一個既有詩意又不失科學準確性的標題呈現齣來，真的讓人耳目一新。光是書名，就已經在腦海中勾勒齣無數的想像畫麵：穿越時空的旅程、探索未知宇宙的奇遇，還有那些科學傢們為瞭揭開宇宙奧秘而付齣的努力。我個人很喜歡這種能夠激發好奇心、拓展視野的書籍，尤其是能把深奧的科學知識，轉化成一般讀者也能理解，甚至感到興奮的內容。希望這本書能帶給我一場知識與想像力的雙重盛宴，讓我對宇宙的認識不再僅限於課本上的片段，而是能有更宏觀、更深刻的體悟。對於喜歡深度思考、對宇宙充滿無限幻想的讀者來說，這本書絕對是值得期待的！