空間是什麼?我們大多數人一般不會問這個問題。空間是物理學的「住所」,物理學只能在空間里「玩耍」;事物在空間中存在,在空間中運動和形成。然而在過去的幾十年里,物理學家發現了一個奇特現象,它超越了空間和時間的管轄范圍。這個現象稱為「非定域性」,即兩個粒子無論相距多麼遙遠卻同步共舞,看起來像魔法。愛因斯坦看到這種現象時驚訝得找不出一個合適的詞,便稱之為「幽靈般的超距作用」。
最近這個現象顯得更加神秘,因為其他形式的非定域現象相繼被發現。在黑洞里、在粒子碰撞中甚至在引力的運作中,都發現了這種「幽靈般的超距作用」,潛在地它威脅了我們對物理現實的最基本的理解。如果空間不是我們以為的那個樣子,那麼空間到底是什麼?
在《幽靈般的超距作用:重新思考空間和時間》中,著名科學作家喬治 ? 馬瑟試着回答這一問題。馬瑟對非定域性問題進行了大膽探索,采訪了試圖解釋這個問題的科學家。他帶領我們踏上史詩般崎嶇漫長之旅,走進觀察粒子的實驗物理學家的生活,走進觀察星系各向均勻性的天文學家的生活,走進揭開大爆炸之謎的宇宙學家的生活。他考察了 20
世紀科學的重大發現和重大混亂,跟蹤了非定域性這個非常有爭議的話題,展示了盡管實驗證據無可爭議,但科學家們卻提出了截然不同的解釋。科學家們的結論不僅挑戰我們對空間和時間的理解,而且也挑戰宇宙起源的解釋。那些卓有見識的物理學家提出了新的物理學大統一理論。
喬治•馬瑟,獲獎記者,《科學美國人》(Scientific American)撰稿人、編輯。曾榮獲美國天文學會喬納森•埃伯哈特行星科學新聞獎和2011年美國物理科學普及獎科學寫作獎。着有The Complete Idiot’’s Guide to String
Theory一書,2014—2015年任麻省理工學院騎士科學新聞學家,經常出現在CNN、NPR、BBC等媒體上。他與妻子和女兒住在美國新澤西州。
目錄
引言:愛因斯坦的空中樓閣
第1章 形形色色的非定域性
閉嘴,好好算!
觀天者與攀冰者
玩水泥的人和雕塑家的女兒
地下室里的粒子
第2章 非定域性的起源
機械的宇宙
機器里的魔法
引力論戰
質疑牛頓爵士
定域性的新麻煩
第3章 愛因斯坦的定域性
定域性讓物理學保持理性
量子力學的奇特橫空出世
物質的波
1927年的大辯論
1930年的大辯論
EPR論文
第4章 大辯論
非定域性這個案子
分歧緣於動機
選擇一:放棄自由意志?
選擇二:粒子是占卜水晶球
選擇三:平行宇宙
選擇四:放棄現實主義
德累斯頓會議上的唇槍舌劍
讓我們務實一些
超越量子思考
披着別名的非定域性
不管怎樣,空間走向終結
第5章 非定域性和物理學的統一
量子場論
與粒子分道揚鑣
永別了,場
超強糾纏
橫跨規范
愛因斯坦的引力理論
量子引力
回到黑洞
第6章 時空的終結
現實的「膠水」
當空間不是那個「地方」時
互聯成網生成空間
在矩陣內部
全息的現實
矩陣中的毛刺
結語:幅面體
更像青少年
參考文獻
致謝
第1章 形形色色的非定域性
閉嘴,好好算!
觀天者與攀冰者
玩水泥的人和雕塑家的女兒
地下室里的粒子
第2章 非定域性的起源
機械的宇宙
機器里的魔法
引力論戰
質疑牛頓爵士
定域性的新麻煩
第3章 愛因斯坦的定域性
定域性讓物理學保持理性
量子力學的奇特橫空出世
物質的波
1927年的大辯論
1930年的大辯論
EPR論文
第4章 大辯論
非定域性這個案子
分歧緣於動機
選擇一:放棄自由意志?
選擇二:粒子是占卜水晶球
選擇三:平行宇宙
選擇四:放棄現實主義
德累斯頓會議上的唇槍舌劍
讓我們務實一些
超越量子思考
披着別名的非定域性
不管怎樣,空間走向終結
第5章 非定域性和物理學的統一
量子場論
與粒子分道揚鑣
永別了,場
超強糾纏
橫跨規范
愛因斯坦的引力理論
量子引力
回到黑洞
第6章 時空的終結
現實的「膠水」
當空間不是那個「地方」時
互聯成網生成空間
在矩陣內部
全息的現實
矩陣中的毛刺
結語:幅面體
更像青少年
參考文獻
致謝
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