統一場論(第五PLUS版) (電子書)

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鬍萬炯
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圖書描述

  約翰霍普金斯大學博士透過嚴謹的數理推導,深入淺齣探討二十一世紀物理學的兩朵烏雲──暗物質與暗能量
 
  ◎作者以其雙博士學識及任職無數物理、化學及數學相關機構專業,做齣嚴謹數理推導。
 
  ◎這次的五版PLUS版主要點是提齣U(1)的希格斯機製使電子與質子獲得質量並經由電子或質子質量推導齣基本電荷的大小,並且推導齣廣義相對論的洛倫茲不變性是為時空對稱以及透過高斯絕妙定理推導廣義相對論的內部對稱性是為規範場論,證明宇宙的形狀是為3-sphere,CP對稱為何耦閤以及為何光子是自身反粒子且能穩定存在,用古典物理證明電子為什麼g-factor=2,並用電磁耦閤常數1/137及弱力耦閤常數1/1836推導三代誇剋質量大小減少標準模型所需參數,提供微分幾何與規範場論關係之統整,更正重鏇力馬剋士威方程以及重力波簡諧運動公式,並對今年諾貝爾物理獎發現提齣獨到見解,另外對納維史托剋方程存在及光滑性問題都做瞭重要探討,將納維史托剋方程化為拉普拉斯方程及帕鬆方程來求解並證明光滑性。
 
  ◎本書與其姊妹作「萬物理論」榮獲2021/4/17&2021/4/24國立教育廣播電臺「今天不看書」節目好書介紹推介並對作者做專訪,不看書用聽的瞭解此二書。
 
  ◎各大專業學者推薦,引起讀者好奇心,開啟另一方認識世間萬物本質觀點的佳作。
 
  ★★本書在2015年榮獲教育部評選為高中資優補充教材★★
  
  作者為約翰霍普金斯大學博士,經年纍月不斷地鑽研各種物理學理論,透過嚴謹的數理推導,終於解決瞭二十一世紀物理學的兩朵烏雲──暗物質與暗能量。
  
  作者提齣「光壓就是暗能量」的觀點,以電荷相對論解釋螺鏇星係如銀河之形成並依此與盎魯霍金效應辯證暗物質不存在,並用強光交互作用解決標準模型之缺憾,解釋瞭宇宙的開始和結束;同時說明瞭光是電磁波也是重力波,證明愛因斯坦重力波與筆者的重鏇力波等效,真正徹底解決瞭二十世紀的烏雲─以太問題,並對另一個二十世紀的烏雲─量子問題,提齣時間與空間量子化,賦予時空嶄新的定義。
 
  整閤廣義相對論、電荷相對論和光壓張量的4x4二階張量之宇宙場方程式,完全融入狹義及廣義相對論精神,在4x4四維時空矩陣中詳細論證重力場、電場、磁場、以及光壓對時間及空間的相對論效應。而在統一重力場(A)、電場(E)、磁場(B)、鏇力場(S)、以及熱場(H)的統一場方程式中,用相對論作齣場源在運動情況下的校正,此公式為BxExAxS=gamma*Pi*H*c^2。(gamma為洛倫茲因子,Pi為圓周率,c為光速)。本書並用撓率統一強力、弱力、及電磁力三種作用力,最後再與麯率的重力場完成用幾何方式統一場論。並以理論推導宇宙誕生和命運、統一場論一書極富研究參考價值,值得熱愛物理的讀者一探究竟。
 
好評推薦
 
  引用愛因斯坦的一段話:「想像力比知識更重要。因為知識是有限的,而想像力無限,它包含瞭一切,推動著進步,是人類進化的源泉。」本書所提齣的許多獨到見解是非常有趣而吸引人的,所展現的創造力與想像力更讓人驚艷。——國立高雄大學化學工程及材料工程學係教授/呂正傑
 
  這本書由推導鏇力齣發,接著是熾力、電荷相對論、電強弱交互作用以及統一場論,內容相當精采。本書用盎魯霍金效應推導瞭暗物質不存在,螺鏇星係的成因乃是基於電荷相對論,並提齣光壓就是熾力就是暗能量,解決瞭二十一世紀物理學兩朵烏雲:暗物質與暗能量之謎。——國立中山大學機械與機電工程學係教授/硃訓鵬
 
  鬍博士用幾何的方法用嶄新的觀點將重力及電磁力場做一融閤,以麯率張量描述重力場以及用撓率張量描述電磁場,最後再用幾何的方式統一麯率和撓率完成統一場論的工作,這是非常有意義的工作。——美國約翰霍普金斯大學數學博士、美國 Stonehill College 數學係教授暨係主任/蘇信豪
 
  在新的第五版中更詳細解釋瞭中子和質子質量的完整由來,並透過電流及動量四嚮量詳細解釋為何電力及重力的傳播速度就是光速。——前中央研究院基因體中心研究員、現任醣基生醫總經理/吳宗益
 
  科學的進展不隻需要嚴謹的理論架構及科學實證與觀察,也需要不受框架影響的開放探索心靈。誠摯並大力推薦這本書籍,尤其是對熱愛物理科學的讀者。——颱北醫學大學 醫學工程學院院長暨教授/康峻宏
 
  到底質子和中子的質量從何而來呢?鬍博士在本書中提齣一個新理論,……這個理論成功的解開瞭質子與中子質量來源之謎,相當精采,嚮大傢推薦此書。——國立中興大學化學係副教授/韓政良
 
  當閱讀鬍博士所著本書時,對他新穎的見地大感興趣,以新的理論與假設對以往的物理定律提齣更新一層的見解,同時也提齣瞭各項證明來佐證這新的觀點。——前國傢衛生研究院助研究員、現任藥騰有限公司執行長/柯屹又
好的,這是一本關於宇宙奧秘與前沿物理的探索之旅。 --- 宇宙的織錦:從微觀粒子到宏大結構 (一本關於量子引力、弦理論、圈量子引力及暗物質暗能量的深度導覽) 作者:[此處留空,或用一個虛構的、有學術背景的署名] 內容簡介: 本書旨在帶領讀者穿越現代物理學最前沿的迷霧,深入探索那些試圖統一自然界基本力量的宏偉理論框架。我們不再滿足於狹隘地描述宏觀的牛頓力學或微觀的量子力學,而是著眼於構建一個能夠解釋宇宙誕生、演化和終極命運的統一圖景。 第一部分:理論的基石與未解之謎 在物理學的殿堂中,我們擁有兩根看似堅不可摧的支柱:描述微觀世界的量子場論(QFT),以及描述宏觀引力的愛因斯坦廣義相對論(GR)。然而,當我們將這兩者置於同一個框架下,尤其是在黑洞的奇點或宇宙大爆炸的瞬間,數學公式便會崩潰,預言變得荒謬。本書的第一部分,將詳盡迴顧現代物理學的兩大支柱及其局限性,並清晰闡明“量子引力”這一終極難題的本質所在。 我們首先會迴顧標準模型的輝煌成就——對電磁力、弱核力和強核力的精確描述。通過對費曼圖、規範對稱性和希格斯機製的深入剖析,讀者將理解粒子物理學是如何取得革命性進展的。隨後,我們將轉嚮廣義相對論的優雅:時空的彎麯、引力波的漣漪,以及黑洞的奇特邊界。然而,正是黑洞內部信息的悖論,以及宇宙學中的暴脹階段,明確指齣瞭現有理論的不足,迫使我們必須尋找一個超越經典描述的理論。 第二部分:走嚮統一的宏偉藍圖 現代物理學界並未袖手旁觀,而是提齣瞭幾套雄心勃勃的候選理論,試圖彌閤量子與引力之間的鴻溝。本書將花費大量篇幅,以嚴謹而又不失生動的筆觸,細緻剖析其中最具影響力的兩大流派:弦理論(String Theory)及其分支M理論,以及圈量子引力(Loop Quantum Gravity, LQG)。 弦理論的維度之旅: 弦理論將基本粒子視為一維的、振動的“弦”,其不同的振動模式對應著不同的粒子和力。本書將探討超對稱(Supersymmetry)的引入如何幫助消除理論中的負能量態,以及卡拉比-丘(Calabi-Yau)流形在維度收縮(Compactification)過程中的關鍵作用。我們不僅討論瞭Type I, IIA, IIB等五種不同類型的超弦理論,更將重點解析M理論——那個試圖將所有五種弦理論統一起來的“母理論”——以及它對額外維度空間(Extra Dimensions)的深刻暗示。讀者將瞭解到,為什麼弦理論需要十維或十一維的時空纔能保持數學上的一緻性,以及“景觀理論”(The Landscape)對物理學預測能力的哲學挑戰。 圈量子引力的幾何革命: 與弦理論從粒子齣發不同,LQG選擇從引力的幾何本質入手,嘗試將時空本身進行“量子化”。本書將介紹史瓦西-狄拉剋(Ashtekar Variables)的變換,如何將廣義相對論轉化為更易於量化的形式。我們將深入探討“自鏇網絡”(Spin Networks)和“自鏇泡沫”(Spin Foams)的概念,理解它們如何描述離散化的、原子狀的時空結構。LQG的獨特優勢在於,它自然地解決瞭大爆炸的奇點問題,取而代之的是“大反彈”(Big Bounce)的預測,為宇宙的起源提供瞭一個無開端的新視角。 第三部分:宇宙的暗麵與新現象學 統一理論的構建並非純粹的數學遊戲,它必須與我們觀察到的宇宙現象相吻閤,特彆是那些占據宇宙絕大部分能量密度的“暗”成分。 本書的第三部分將聚焦於宇宙學觀測成果與前沿理論的交叉點。我們將分析標準宇宙學模型——Lambda-CDM模型——的成功之處與內在矛盾,並深入探討暗能量的本質。讀者將瞭解“宇宙學常數問題”的極端嚴重性,以及卡西米爾效應等量子效應與暗能量之間的微弱聯係。隨後,我們將轉嚮暗物質的探索,區分弱相互作用重粒子(WIMPs)、軸子(Axions)以及更奇特的理論模型(如MOND的修正)。我們不僅迴顧地下深處的直接探測實驗,還將分析間接探測和大型強子對撞機(LHC)的最新成果。 第四部分:未來的展望與實驗的界限 物理學的進步總是伴隨著對新實驗手段的渴求。本書的最後一部分,將展望未來十年內可能為量子引力提供綫索的實驗方嚮。從下一代引力波探測器(如LISA)對早期宇宙信號的捕捉,到對中子星閤並的精確分析,再到對基本對稱性破壞的超高精度測量,我們都在努力尋找理論預測的微小偏差。 我們還將探討量子信息論與引力理論的日益緊密的聯係,例如“ER=EPR”猜想,它暗示著蟲洞(Einstein-Rosen Bridge)可能與量子糾纏(Entanglement)存在深層同一性。 本書力求在保持科學準確性的同時,避免過度的數學推導,使對物理學前沿抱有濃厚興趣的愛好者、跨學科研究人員和高年級學生,都能清晰地理解當前人類理解自然界最深刻奧秘的努力與爭論。這是一場關於時空、物質和統一性的思想遠徵,它要求我們勇敢地超越直覺,去擁抱一個比我們想象中更奇特、更美麗的宇宙。

著者信息

作者簡介
 
鬍萬炯 MD PhD
 
  生於1973年,為颱大醫學係醫學士及約翰霍普金斯大學博士(教育部公費留學)。曾任中央研究院博士後研究員以及馬偕紀念醫院與新光紀念醫院神經科醫師,並且曾任或現任以下機構之會員:德國物理學會Deutsche Physikalische Gesellschaft(German Society of Physics)、美國數學協會Mathematical Association of America、美國地球物理聯盟American Geophysical Union、澳洲皇傢化學學會Royal Australian Chemical Institute、美國微生物學會American Society for Microbiology、澳洲物理學會Australian Institute of Physics、無國界醫師組織Médecins Sans Frontières(MSF)以及國際純粹與應用化學聯閤會International Union of Pure and Applied Chemistry(IUPAC)。
 
  部落格:iguts.blogspot.com

圖書目錄

學者教授推薦序
呂正傑博士 國立高雄大學化學工程及材料工程學係教授
硃訓鵬博士 國立中山大學機械與機電工程學係教授
蘇信豪博士 美國 Stonehill College 數學係教授暨係主任
吳宗益博士 前中央研究院研究員 現任醣基生醫總經理
康峻宏博士 颱北醫學大學 醫學工程學院院長暨教授
韓政良博士 國立中興大學化學係副教授
柯屹又博士 前國衛院助研究員 現任藥騰公司執行長
五PLUS版序
五版序
四PLUS版序
四版序
三版序
自序

壹、統一場論物理篇
一、萬有鏇力(Universal spinity)
二、重鏇力麥剋斯韋方程式(Gravitospinism Maxwell equations)
三、關於引力波(About gravitational wave)
四、慣性的起源(Origin of inertia)
五、飛行原理(Flight principle)
六、萬有熾力(Universal lightity)
七、盎魯-霍金效應(Unruh-Hawking effect)
八、電荷相對論(Charge relativity)
九、宇宙場方程式(Universe field equation)
十、成對產生(Pair production)
十一、宇宙的誕生和未來(Birth and fate of universe)

貳、統一場論數學篇
一、希格斯子──介子相互作用(Higgs-meson interaction)
二、強光統一作用(Strong light interaction)
三、納米爾史托剋和歐拉方程(Navier-Stokes and Euler equation)

總結
附件:修訂歷史

圖書序言

  • ISBN:9786267189542
  • EISBN:9786267189702
  • 規格:普通級 / 初版
  • 齣版地:颱灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平闆
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:46.6MB

圖書試讀

作者序
 
  今年十一月再齣第五PLUS版,這次改版是增加U(1)希格斯機製使質子和電子獲得質量並決定基本電荷,微分幾何與規範場論關係,地震與似雷射共振腔原理來增加最後急遽釋放的光波能量,廣義相對論規範場論及宇宙為3-sphere與高斯絕妙定理球麯率,光子反粒子可穩定存在推導,CP對稱為何耦閤,質量電荷及自鏇相對論不變性成因,電子磁矩為何g factor=2推導,三代誇剋質量比與1/137和1/1836之關係,以及更正重鏇力馬剋士威方程及更正重力波之簡諧運動波公式。本書主要完成於2022年9月紀念道爾頓、法拉第、以及楊振寧等大科學傢,預計於2022/11/8齣版用以紀念大科學傢馬剋士威爾與瑪莉居禮。而愛因斯坦於1905年奇蹟之年11月發錶質能等價公式E=mc2,敝人要對這位統一場論創始人緻以最高敬意。
 
鬍萬炯 2022-09-1 AM
lukluk73_2006@yahoo.com.tw

用户评价

评分

最終,一本關於“統一場論”的書,無論其數學多麼精妙,如果不能在某種程度上激發讀者的敬畏感和探索欲,那它就是失敗的。我期待的,是一種近乎宗教體驗的閱讀過程——在理解瞭那些極其復雜和微妙的相互作用後,會産生一種“原來如此,宇宙竟是如此精妙”的頓悟感。我關注的不是某個特定公式是否正確,而是作者是否成功地在字裏行間傳遞齣一種對自然秩序的深刻洞察和尊重。如果閱讀完畢後,我感覺自己對世界的基本構成有瞭更深層次的理解,即便有些細節仍需時間消化,那也說明這本書達到瞭極高的水準。我希望它能像黑夜中的燈塔,為那些在理論物理的迷霧中摸索前行的人們,提供一個堅實的、充滿啓發性的坐標。

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對於電子書這種載體,用戶體驗至關重要。一本厚重的理論書籍,如果排版不佳,光是查找和迴顧特定公式就會成為一場災難。我十分注重那些細節上的改進。例如,交叉引用係統是否足夠智能和流暢?在涉及復雜圖示或數學推導鏈條時,是否能提供一鍵跳轉到相關定義或前提假設的功能?如果“PLUS版”隻是簡單地掃描或轉換瞭舊版的PDF,那體驗感無疑是糟糕的。我希望它能真正擁抱電子媒介的優勢,比如提供動態的可視化工具來輔助理解某些高維或抽象的空間結構。畢竟,理論物理的睏難很大程度上來自於我們大腦中對四維時空以上的直觀理解受限,如果這本書能利用電子技術的優勢來彌補這一不足,那麼它在實際應用和學習效率上,將會遠超任何紙質版本。

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坦白說,當我拿到這本電子書,並打算深入鑽研其中的內容時,我最關注的是它的可讀性與闡釋深度之間的平衡。理論物理,尤其是涉及到場論的著作,往往會陷入兩種極端:要麼是過於晦澀艱深的數學推導堆砌,讓人望而卻步,如同在迷宮中被無數希臘字母和張量包圍;要麼就是為瞭迎閤大眾而過度簡化,失去瞭理論的嚴謹性和原有的韻味。我非常好奇“第五PLUS版”是如何處理這個微妙的界限的。一個真正優秀的理論書籍,應該能夠像一位技藝高超的魔術師,在展示令人眼花繚亂的技巧(復雜的數學)的同時,又能清晰地解釋背後的原理,讓讀者既能感受到其深邃,又不會感到被完全隔絕在外。如果它能提供大量詳實的、經過現代計算驗證的案例分析,來佐證那些抽象的概念,那就太棒瞭。我希望這次的“PLUS”能夠體現在對前沿實驗結果的整閤上,而不是僅僅停留在純粹的紙上談兵。

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這本號稱是最終極版本的著作,理應具備極強的曆史厚度和前瞻視野。作為一名長期關注理論物理發展脈絡的研究者,我總是在尋找那種能將曆史碎片化知識點串聯起來的“主綫”。我期待的評價標準,在於它是否成功地構建瞭一個清晰的“知識地圖”,能夠讓讀者清晰地看到,從麥剋斯韋的經典場論,到標準模型,再到那些試圖統一自然力的前沿猜想,所有這些努力是如何逐步匯聚並最終導嚮這個“統一場論”的。如果這本書隻是孤立地展示某些最新的數學工具,而沒有深入剖析這些工具是如何解決曆史上遺留問題的,那麼它的價值就會大打摺扣。我關注的重點是其敘事結構——它是否能像一部史詩一樣,講述物理學傢們為尋求自然界終極法則所付齣的漫長而艱辛的努力,並提供一個令人信服的、具有解釋力的終極藍圖。

评分

這本據說是物理學領域集大成之作的“第五PLUS版”,光是這個名字就充滿瞭令人敬畏的意味,仿佛預示著它不僅是對前作的簡單迭代,更是對現有知識體係的一次顛覆性重構。從封麵設計——那極簡卻又暗藏玄機的幾何圖形布局來看,我能感受到作者團隊試圖在視覺上就建立起一種超脫於日常經驗的邏輯框架。我原本期待著它能以一種全新的、近乎哲學思辨的方式,去探討宇宙最深層次的統一性問題,那種試圖用一套優雅的數學語言去駕馭一切物理現象的野心,是真正吸引我的地方。我希望看到的,是作者如何巧妙地化解那些長期睏擾理論物理學界的矛盾點,比如量子力學與廣義相對論在極端條件下的不相容性,是否在這“PLUS”版中找到瞭一個令人信服的調和點。那種閱讀體驗,不應僅僅是信息的接收,而應該是一場智力的攀登,需要讀者沉下心來,跟隨作者構建的精密邏輯鏈條,一步步逼近真理的邊界。如果它隻是重復已有的理論,僅僅是修修補補,那這個宏大的標題就顯得有些言過其實瞭,我更期待的是那種能讓我重新審視整個物理學大廈的“範式轉移”。

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