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精彩短评:
作者:茅不老 发布时间:2016-07-13 19:46:37
渣。。。。。。。。。。。。。。当年的老师吹得牛逼依旧回响在耳旁
作者:许大野 发布时间:2021-01-05 01:38:24
运气开了挂的老人。真是有意义的一生,一个理想主义者的一生。有一些段落特别有启发性。
作者:夷蛮戎狄夏 发布时间:2018-06-01 14:19:13
这书能在古代这么流行,除了被悬为功令,朱注的平易近人也是很重要的。
作者:杨美丽 发布时间:2021-05-16 12:06:00
有道精读营第5本。过程有点像经典故事书 小蝌蚪找妈妈 但是这本书着重描写了每一个妈妈的颜色 形状,告诉小朋友每种动物都有自己的特点 平时一定要仔细观察
作者:莉莉丝(Ojas) 发布时间:2024-01-07 13:44:05
可摊平。26个视频。有基础的对着文字就可以。中高阶进阶。男娃比较多。复古手推波和眼珠制作。教学细致。希望多出BJD,OB11,兽设玩偶教程书,人外BJD和OB11更好,俄罗斯,韩国,日本大触们的能出或者国内大触们的也请多出。只有玩和玩最重要。娃衣和各类玩偶也请多出。
作者:韦 发布时间:2018-03-02 09:50:27
作者挺可爱的,不过大家都是广东人最好不要分帮派嘛…
深度书评:
弦論和宇宙隱維的幾何 丘成桐
作者:敬之俊如 发布时间:2014-10-31 08:14:12
今天要講的,是數學和物理如何互動互利,這種關係在 Calabi-Yau 空間和弦論的研究中尤為突出。這個題目非出偶然,它正是我和 Steve Nadis 的新書《內空間的形狀》的主旨。書中描述了這些空間背後的故事,個人的經歷和幾何的歷史。
我寫這本書,是希望讀者透過它,了解數學家是如何看這世界的。數學並非一門不食人間煙火的抽象學問,相反地,它是我們認識物理世界不可或缺的工具。現在,就讓我們沿着時間-或更確切地、沿着時空-從頭說起。
I. 黎曼幾何學
1969 年,我到了 Berkeley 唸研究院。在那裏我了解到,十九世紀幾何學在高斯和黎曼的手上經歷了一塲翻天覆地的變化。黎曼的創見,顛覆了前人對空間的看法,給數學開闢了新途徑。
幾何的對像,從此不再局限於平坦而線性的歐幾里德空間內的物體。黎曼引進了更抽象的、具有任何維數的空間。在這些空間裏,距離和曲率都具意義。此外,在它們上面還可以建立一套適用的微積分。
大約五十年後,愛因斯坦發覺包含彎曲空間的這種幾何學,剛好用來统一牛頓的重力理論和狹義相對論,沿着新路邁進,他終於完成了著名的廣義相對論。
在研究院的第一年,我唸了黎曼幾何學。它與我在香港時學的古典幾何不一樣,過去我們只會討論在線性空間裏的曲線和曲面。在 Berkeley,我修了 Spanier 的代數拓撲、 Lawson 的黎曼幾何、Morrey 的偏微分方程。此外,我還旁聽了包括廣義相對論在內的幾門課,我如飢似渴地盡力去吸收知識。
課餘的時間都呆在圖書館,它簡直成了我的辨公室。我孜孜不倦地找尋有興趣的材料來看。聖誔到了,別人都回去和家人團聚。我卻在讀《微分幾何學報》上 John Milnor的一篇論文, 它闡述了空間裏曲率與基本群的關係。我既驚且喜,因為它用到了我剛剛學過的東西。
Milnor 的文筆是如此流暢,我通讀此文毫不費力。他文中提及 Preissman 的另一論文,我也極感興趣。從這些文章中可以見到,負曲率空間的基本群受到曲率強烈的約束,必須具備某些性質。基本群是拓撲上的概念。
雖然,拓撲也是一種研究空間的學問,但它不涉及距離。從這角度來看,拓撲所描繪的空間並沒有幾何所描繪的那樣精細。幾何要量度兩點間的距離,對空間的屬性要知道更多。這些屬性可以由每一點的曲率表達出來,這便是幾何了。
舉例而言,甜甜圈和咖啡杯具有截然不同的幾何,但它們的拓撲卻無二樣。同樣,球面和橢球面幾何迥異但拓撲相同。作為拓撲空間,球面的基本群是平凡的,在它上面的任何閉曲線,都可以透過連續的變動而縮成一點。但輪胎面則否,在它上面可以找到某些閉曲線,無論如何連續地變動都不會縮成一點。由此可見,球面和輪胎面具有不同的拓撲。
Preissman 定理討論了幾何 (曲率) 如何影響拓撲 (基本群),我作了點推廣。在影印這些札記時,一位數學物理的博士後 Arthur Fisher 嚷着要知道我幹了甚麽。他看了那些札記後,說任何把曲率與拓撲扯上關係的結果,都會在物理學中用上。這句話在我心中留下烙印,至今不忘。
II. 廣義相對論
狹義相對論告訢我們,時間和空間渾為一體,形成時空,不可分割。愛因斯坦進一步探究重力的本質,他的友人 Marcel Grossman 是數學家,愛氏透過他認識到黎曼和 Ricci 的工作。黎曼引進了抽象空間的概念,並且討論了其上的距離和曲率。愛因斯坦利用這種空間,作為他研究重力的舞臺。
愛因斯坦也引用了 Ricci 的工作,以他創造的曲率來描述物質在時空的分布。Ricci 曲率乃是曲率張量的迹,是曲率的某種平均值。它滿足的比安奇恆等式,奇妙地可以看成一條守恆律。愛因斯坦利用了這條
守恆律來把重力幾何化,從此我們不再視重力為物體之間的吸引力。
新的觀點是,物體的存在使空間產生了曲率,重力應當看作是這種曲率的表現。
對歷史有興趣的讀者,愛因斯坦的自家說辭更具說服力。他說:「這套理論指出重力塲由物質的分佈决定,並隨之而演化,正如黎曼所猜測的那樣,空間並不是絕對的,它的結構與物理不能分割。我們宇宙的幾何絕不像歐氏幾何那樣孤立自足。」
講到自己的成就時,愛因斯坦寫道:「就學問本身而言,這些理論的推導是如此行雲流水,一氣呵成,聰明的人花點力氣就能掌握它。然而,多年來的探索,苦心孤詣,時而得意,時而氣餒,到事竟成,其中甘苦,實在不足為外人道。」
愛因斯坦研究重力的經歷,固然令人神往,他的創獲更是驚天動地。但是黎曼幾何學在其中發揮的根本作用,也是昭昭然不可抹殺的。
半個多世紀後,我研習愛因斯坦方程組,發現物質只能决定時空的部分曲率,為此心生困惑,自問能否找到一個真空,即沒有物質的時空,但其曲率不平凡,即其重力為零。
當然,著名愛因斯坦方程 Schwarzschild 解具有這些性質。它描述的乃是非旋轉的黑洞,這是個真空,但奇怪地,異常的重力產生了質量。然而這個解具有一個奇點,在那裏所有物理的定律都不適用。
我要找的時空不似 Schwarzschild 解所描繪的那樣是開放無垠的,反之,它是光滑不帶奇點,並且是緊而封閉的。即是說,有沒有一個緊而不含物質的空問-即封閉的真空宇宙-其上的重力卻不平凡?這問題在我心中揮之不去,我認為這種空間並不存在。如果能從數學上加以論証,這會是幾何學上的一條美妙的定理。
III. Calabi 猜想
從上世紀七十年代開始,我便在考慮這個問題。當時,我並不知道幾何學家 Eugenio Calabi 早已提出差不多同樣的問題。他的提問透過頗為複雜的數學語言來表述,其中牽涉及 Kaehler 流形、Ricci 曲率、陳類等等,看起來跟物理沾不上邊。事實上,Calabi 抽象的猜想也可以翻過來,變為廣義相對論裏的一個問題。
新的內容乃是要求要找的時空具有某種內在的對稱性,這種對稱物理學家稱之為超對稱。於是上述的問題便變成這樣:能否找到一個緊而不帶物質的超對稱空間,其中的曲率非零 (即具有重力)?
我與其他人一起試圖証明 Calabi 猜想所描述的空間並不存在,花了差不多三年。這猜想不僅指出封閉而具重力的真空的存在性,而且還給出系统地大量構造這類空間的途徑,大家都認為世間那有這樣便宜的東西可撿。可是,縱然不乏懷疑 Calabi 猜想的理由,但沒人能夠反証它。
一九七三年我出席了在 Stanford 舉行的國際幾何會議。這會議是由 Osserman 和陳省身老師組織的。或是由於我與兩人的關係,我有幸作出兩次演講。在會議期間,我告訴了一些相識的朋友,說已經找到了Calabi 猜想的反例。消息一下子傳開了,徇眾要求,當天晚上另作報告。那晚三十多位幾何工作者聚集在數學大樓的三樓,其中包括 Calabi,陳師和其他知名學者。我把如何構造反例說了一遍,大家似乎都非常滿意。
Calabi 還為我的構造給出一個解釋。大會閉幕時,陳師說我這個反例或可視為整個大會最好的成果,我聽後既感意外,又與奮不已。
可是,真理總是現實的。兩個月後我收到 Calabi 的信,希望我釐清反例中一些他搞不清楚的細節。看見他的信,我馬上就知道我犯了錯。接着的兩個禮拜,我不眠不休,希望重新構造反例,身心差不多要垮掉。每次以為找到一個反例,瞬即有微妙的理由把它打掉。經過多次失敗後,我轉而相信這猜想是對的。於是我便改變了方向,把全副精力放在猜想的証明上。花了幾年工夫,終於在一九七六把猜想証明了。
在 Stanford 那個會上,物理學家 Robert Geroch在報告中談到廣義相對論中的一個重要課題-正質量猜想。這猜想指出,在任何封閉的物理系統中,總質量/能量必須是正數。我和 Schoen 埋頭苦幹,利用了極小曲面,終於把這猜想証明了。
這段日子的工作把我引到廣義相對論,我們証明了幾條有關黑洞的定理。與相對論學者交流的愉快經驗,使我更能開放懐抱與物理學家合作。至於參與弦論的發展,則是幾年之後的事了。
在証明 Calabi 猜想時,我引進了一個方案,用以尋找滿足 Calabi 方程的空間,這些空間現在通稱為 Calabi-Yau 空間。我深深地感到,我無心插柳,已經進入了一界數學高地。它必定與物理有關,並能揭開
自然界深深埋藏的隱秘。然而,我並不知道這些想法在那裏會大派用塲,事實上,當時我懂得的物理也不多。
IV. 弦論
1984 年,我接到物理學家 Gary Horowitz 和 Andy Strominger 的電話。他們興冲冲地談到有關宇宙真空狀態的一個模型,這模型是建基於一套叫弦論的嶄新理論上的。
弦論的基本假設是,所有最基本的粒子都是由不斷振動的弦線所組成的,這些弦線非常非常細小。某些弦論要跟量子力學相容不排斥,時空必須容許某種超對稱性。同時時空必須是十維的。
我在解决 Calabi 猜想時証明存在的空間得到 Horowitz 和 Strominger 的喜愛。他們相信這些空間會在弦論中擔當重要的角色,原因是它們具有弦論所需的那種超對稱性。他們希望知道這種看法對不對,我告訴他們,那是對的。他們聽到後十分高興。
不久,Edward Witten 打電話給我,我們是上一年在 Princeton 相識的。他認為就像當年量子力學剛剛面世那樣,理論物理學最激動人心的時刻來臨了。他說每一位對早期量子力學有貢獻的人,都在物理學史上留名。
早期弦學家如 Michael Green 和 John Schwarz 等人的重要發現,有可能終究把所有自然力統一起來。愛因斯理在他的後半生花了三十年致力於此,但至死也未竟全功。
當時 Witten 正與 Candelas, Horowitz 和 Strominger 一起,希望搞清楚弦論中那多出來的六維空間的幾何形狀。他們認為這六維捲縮成極小的空間,他們叫這空間為Calabi-Yau 空間,因為它源於 Calabi 的猜想,並由我証明其存在。
弦論認為時空的總數為 10。我們熟悉的三維是空間,加上時間,那便是愛因斯坦理論中的四維時空。此外的六維屬於Calabi-Yau 空間,它獨立地暗藏於四維時空的每一點裏。我們看不見它,但弦論說它是存在的。
這個添了維數的空間夠神奇了,但弦理論並不止於此,它進一步指出 Calabi-Yau 空間的幾何,决定了這個宇宙的性質和物理定律。那種粒子能夠存在,質量是多少,它們如何相亙作用,甚至自然界的一些常數,都取决於 Calabi-Yau 空間或本書所謂「內空間」的形狀。
理論物理學家利用 Dirac 算子來研究粒子的屬性。透過分析這個算子的譜,可以估計能看到粒子的種類。時空具有十個維數,是四維時空和六維 Calabi-Yau 空間的乘積。因此,當我們運用分離變數法求解算子譜時,它肯定會受 Calabi-Yau 空間所左右。Calabi-Yau空間的直徑非常小,則非零譜變得異常大。這類粒子應該不會觀測到,因為它們只會在極度高能量的狀態下才會出現。
另一方面,具有零譜的粒子是可能觀測到的,它們取决於 Calabi-Yau 空間的拓撲。由此可見,這細小的六維空間,其拓撲在物理中是如何舉足輕重。
愛因斯坦過去指出,重力不過是時空幾何的反映。弦學家更進一步,大胆地說這個宇宙的規律,都可以由 Calabi-Yau 空間的幾何推演出來。這個六維空間究竟具有怎樣的形狀,顯然就很重要了。弦學家正就此問題廢寢忘餐,竭盡心力地研究。
Witten 很想知多一點 Calabi-Yau 空間。他從 Princeton 飛來 San Diego,與我討論如何構造這些空間。他還希望知道究竟有多少個
Calabi-Yau 空間可供物理學家揀選。原先,他們認為只有幾個-即少數拓撲類-可作考慮,是以决定宇宙「內空間」的任務不難完成。可是,我們不久便發現,Calabi-Yau 空間比原來估計的來得多。一九八零年初,我想它只有數萬個,然而,其後這數目不斷增加,迄今未止。
於是,决定內空間的任務一下子變得無比困難,假如稍後發現有無數 Calabi-Yau 空間的話,就更遙不可及了。當然,後者是真是假還有待驗証,我一直相信,任何維的 Calabi-Yau 空間都是有限的。
Calabi-Yau 空間的熱潮,始於 1984 年,當時的物理學家,開始了解到這些複空間或會用於新興的理論上。熱情持續了幾年,便開始減退了。可是到了上世紀 80 年代末期,Brian Greene、Ronen Plesser、Philip Candelas 等人開始研究「鏡象對稱」(mirror symmetry) 時,Calabi-Yau 空間又重新成為人們的焦點了。
鏡對稱乃是兩個具有不同拓撲的 Calabi-Yau 空間,看起來沒有甚麼共通點,但卻擁有相同的物理定律。具有這樣關係的兩個 Calabi-Yau 空間稱為「鏡象對」(mirror pair)。
數學家把物理學家發現的鏡象關係搬過來,成為數學上強而有力的工具。在某個 Calabi-Yau 空間上要解决的難題,可以放到它的鏡象上去考慮,這種做法往往奏效。
一個求解曲線數目的問題,懸空了差不多一個世紀,就是這樣破解的。它使數數幾何學 (enumerative geometry) 這一數學分枝,重新煥發了青春。這些進展令數學家對物理學家及弦論刮目相看。
鏡對稱是對偶性的一個重要例子。它就像一面窗,讓我們窺見 Calabi-Yau 空間的隱秘。利用它,我們確定了給定階數的有理曲線在五次面 (一個 Calabi-Yau 空間) 的總數,這是一個非常困難的問題。
這問題稱為 Schubert 問題。它源於十九世紀,德國數學家 Hermann Schubert 首先証明,在五次面上共有 2,875 條一階有理曲線。到了 1986 年,Sheldon Katz 証明了有 609,250 條二階曲線。1989 年前後,兩位挪威數學家 Geir Ellingsrud 和 Stein Stromme 利用代數幾何的技巧,一下子找到了 2,638,549,425 條三階曲線。
可是另一方面,以 Candelas 為首的一組物理學家,卻利用弦論找到317,206,375 條曲線。他們在尋找的過程中,用了一條並非由數學推導出來的適用於任意階數曲線的公式。這公式的真確與否,還有待數學家驗証。
1990 年 1 月,在 Isadore Singer 的敦促下,我組織了弦學家和數學家首次的主要會議。大會在 Berkeley 的數理科學研究所舉行。會議上擁 Ellingsrud-Stromme 和擁 Candelas 團隊的人分成兩派,壁壘分明,各不相讓。這局面維持了幾個月,直到數學家在他們的編碼程式中發現錯誤,經修正後,結果竟與物理學家找到的數目完全吻合。經此一役,數學家對弦學家深刻的洞察力,不由得肅然起敬。
這一幕還說明了鏡象對稱自有其深厚的數學基礎。人們花了好幾年,到了1990中後期,鏡象對稱的嚴格數學証明,包括 Candelas 等人的公式,才由 Givental 和 Lian-Liu-Yau 各自獨立地完成。
V. 結語
話說回來,我們必須緊記,弦「論」畢竟是一套理論而已,它還未給實驗所實証。事實上,有關的實驗還沒有設計出來。弦論是否真的與原來設想的那樣描述自然,還是言之過早。
如果要給弦論打分的話,從好的方面來說,弦論啓發了某些極之精妙而有力的數學理論,從中獲得的數學式子已經有了嚴格的証明,弦論的對錯與否,都不能改變其真確性。弦論縱使還沒有為實驗所証實,它始終是現存的唯一能夠统一各種自然力的完整理論,而且它非常漂亮。試圖统一各種自然力的嘗試,竟然導至不同數學領域的融合,這是從來沒有想過的。
現在要作總結還不是時候,過去二千年間,幾何學屢經更替,最終形成今天的模樣。而每次重要的轉變,都基於人類對大自然的嶄新了解,這應當歸功於物理學的最新進展。我們將親眼看到廿一世紀的重要發展,即量子幾何的面世,這門幾何把細小的量子物理和大範圍的廣義相對論結合起來。
抽象的數學為何能夠揭露大自然如許訊息,實在不可思議,令人驚歎不已,《內空間的形狀》一書的主旨乃在於此。不僅如此,我們還希望透過本書,使讀者知道數學家是如何進行研究的。他們不必是奇奇怪怪的人,就像在電影《心靈捕手》(Good Will Hunting) 中的清潔工般,一面在打掃地板,另一面卻破解了懸空百年的數學難題。傑出的數學家也不必如另一部電影和小說描述的那樣,是個精神異常、行為古怪的人。(引者注:是描写John F.Nash,Jr 的 “A Beautiful Mind”.)
數學家和做實驗的學者同樣研究自然,但他們採用的觀點不同,前者更為抽象。然而,無論數學家或物理學家,他們的工作都以大自然的真和美為依歸。數學和物理互動時迸發的火花,重要的想法如何相互滲透,偉大的新學說如何誕生,如此種種,作者都會在書中娓娓道來。
就弦論而言,我們看到幾何和物理如何走在一起,催生了美妙的數學、精深的物理。這些數學是如此的美妙,影響了不同的領域,使人們相信它在物理中必有用武之地。
可以肯定的是,故事還會繼續下去。本人能在其中擔當一角色,與有榮焉。今後並將傾盡心血,繼續努力。
二零一一年八月五日
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作者:伦2008 发布时间:2021-11-08 19:24:01
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- 网友 宫***玉: ( 2025-01-02 10:02:38 )
我说完了。
- 网友 薛***玉: ( 2024-12-17 07:26:40 )
就是我想要的!!!
- 网友 冯***丽: ( 2024-12-18 12:38:28 )
卡的不行啊
- 网友 瞿***香: ( 2024-12-18 10:30:29 )
非常好就是加载有点儿慢。
- 网友 师***怀: ( 2025-01-08 13:32:18 )
好是好,要是能免费下就好了
- 网友 汪***豪: ( 2024-12-17 00:55:09 )
太棒了,我想要azw3的都有呀!!!
- 网友 利***巧: ( 2024-12-27 09:38:53 )
差评。这个是收费的
- 网友 晏***媛: ( 2024-12-27 09:16:50 )
够人性化!
- 网友 濮***彤: ( 2024-12-22 08:12:57 )
好棒啊!图书很全
- 网友 邱***洋: ( 2024-12-11 22:02:09 )
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- 网友 菱***兰: ( 2024-12-27 18:30:03 )
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- 网友 屠***好: ( 2025-01-02 12:23:23 )
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- 网友 沈***松: ( 2024-12-11 11:16:57 )
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- 网友 寇***音: ( 2025-01-04 07:22:22 )
好,真的挺使用的!
- 网友 索***宸: ( 2024-12-18 14:21:53 )
书的质量很好。资源多
- 网友 步***青: ( 2024-12-24 12:11:19 )
。。。。。好
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书籍真实打分
故事情节:9分
人物塑造:5分
主题深度:3分
文字风格:6分
语言运用:8分
文笔流畅:4分
思想传递:6分
知识深度:6分
知识广度:8分
实用性:8分
章节划分:8分
结构布局:6分
新颖与独特:5分
情感共鸣:3分
引人入胜:5分
现实相关:6分
沉浸感:3分
事实准确性:5分
文化贡献:8分