宇宙的轮回/宇宙系列

作者简介

作者介绍： 罗杰？彭罗斯(Roger Penrose)，牛津大学的Rouse Ball数学讲席终身荣誉教授。他获得过许多奖项，1988年与斯蒂芬？霍金一道因对宇宙学做出的重大贡献获得的沃尔夫物理奖，他的著作有《皇帝新脑》与《通向实在之路》等。 译者介绍： 李泳，中科院成都山地所研究员

内容简介

热力学第二定律——是个什么样的定律呢？在物 理行为中，它扮演着什么样的角色？它怎么就向我们 呈现了真正深层的秘密？在本书的后面，我们将努力 去理解这个秘密令人疑惑的本性，看它为什么可能将 我们驱向求解的崎岖长路。我们将走近宇宙学的未知 领地，面临一些空前的难题，我想只有从全新的观点 来看我们宇宙的历史，才有可能解决它们。不过，这 些都是以后的事情。现在我们还是用心来看看这个无 所不在的定律蕴藏着什么东西。 我们平常说起“物理学定律”，是指两种不同事 物之间的等式。例如，牛顿的第二运动定律是将一个 粒子的动量的变化率（动量等于质量乘以速度）与作 用在它上面的外力的总和等同起来。再看能量守恒定 律，它说的是一个孤立系统在某一时刻的总能量等于 它在其他任何时刻的总能量。类似地，电荷守恒定律 、动量守恒定律和角动量守恒定律，也是关于总电荷 、总动量和总角动量的对应等式。爱因斯坦的著名定 律E=mc2说的是，一个系统的能量总是等于它的质量 乘以光速的平方。再看一个例子，牛顿第三定律指出 ，在任意时刻，物体A作用于物体B的力，总是等于B 反作用于A的力。众多其他物理定律也是如此。 所有这些定律都是等式——所谓热力学第一定律 也是，其实它就是能量守恒定律，不过是在热力学环 境下说的。我们强调热力学，是因为我们现在考虑热 运动的能量，即组成系统的单个粒子的运动。这个能 量是系统的热能，我们定义系统的温度等于每个自由 度（我们接着要讨论）的能量。例如，当空气的摩擦 阻力减缓粒子的运动时，尽管动能因运动轨迹的摩擦 而损耗了，但并不违反总的能量守恒定律（即热力学 第一定律）——摩擦产生的热，使空气和轨迹中的其 他分子在随机运动中变得更有活力了。 然而，热力学第二定律却不是等式，而是不等式 ，它只是断言，一个孤立系统的某个特定的量（我们 称为熵）——它是系统无序性（即“随机性”）的度 量——在后来时刻的数值，将大于（或至少不小于） 它在以前时刻的数值。由于陈述显而易见的薄弱，我 们会发现，对一般系统而言，熵的定义也存在一定的 模糊和随意。而且，在大多数表述形式下，我们会发 现一些偶然或例外的情形，必须认为熵随时间（尽管 是暂时的）而减小，虽然就总的趋势来说，熵还是增 大的。 不过，第二定律（以后我都这样简称它）除了这 一点内在的看似模糊的地方以外，它有着极大的普适 性，远远超越我们所能考虑的任何特殊的动力学法则 的系统。例如，它不仅适用于牛顿理论，也同样适用 于相对论；它不仅适用于只包含离散粒子的理论，也 同样适用于连续场的麦克斯韦电磁理。 它甚至还适用于假想的动力学理论，尽管我们没 有多大的理由相信它们与我们生存的宇宙有任何关联 ；当然，它最有用的地方还是现实的动力学纲领，诸 本书是当今杰出的数学兼物理学家彭罗斯总结40余年的研究，提出宇宙起源的新理论——共形循环宇宙学。 书中没有任何复杂的数学公式，而详细探讨了很多宇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。 2018年新版的《第一推动丛书》全新设计了版式和封面，简约个性，提升了阅读体验，让科普给你更多想象。 随书附赠价值39.6元由汪洁、吴京平掰开揉碎,带你懂科学好书的《经典科普解读课》6折券。