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出版者:世界知识出版社

作者:赵修臣

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2002-10-1

价格:15.80

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787501218479

丛书系列:

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《量子纠缠与时空几何的交汇：高维物理学的最新前沿探索》 内容简介 本书深入剖析了当代理论物理学中最具革命性和前瞻性的两大领域——量子场论的精深分支与广义相对论在极端条件下的交叉融合点。这不是一本入门读物，而是为具备扎实数学物理基础的科研人员、博士研究生及资深爱好者量身定制的、聚焦于解析前沿挑战与构建统一理论框架的深度专著。 全书结构严谨，逻辑推进层层递进，从对现有理论框架的批判性回顾开始，逐步迈向对尚未完全解决的核心问题的尖锐探讨。我们摒弃了对基础概念的冗余解释，直接切入核心的数学建模、物理图像构建与前沿实验观测的理论解读。 第一部分：后弦理论时代的量子场论修正与边界条件 本部分聚焦于对标准模型（SM）的超对称（SUSY）扩展在LHC实验中未被完全证实的背景下，如何构建更具普适性和自洽性的量子场论（QFT）。 第一章：非阿贝尔规范理论在高曲率时空中的重整化 详细探讨了在强引力背景下，如黑洞视界附近或早期宇宙暴胀时期，非阿贝尔规范场（如SU(3)×SU(2)×U(1)）的量子效应如何影响其有效作用量。重点分析了基于保形式不变性（Conformal Invariance）的修正项，特别是Virasoro代数在有限温度下对规范群规范不变性的动态破缺机制。引入了“边界熵”（Boundary Entropy）的概念，用以量化信息丢失或增益在强耦合区域的贡献。我们使用AdS/CFT对偶作为分析工具，详细推导了共形异常（Conformal Anomaly）如何通过高阶曲率修正项在引力侧得以体现，并将其与Hawking辐射的半经典处理方式进行严格比对，揭示两者在信息悖论解决路径上的结构性差异。 第二章：拓扑缺陷与高维空间中的缺陷场论 本章深入研究了宇宙中可能存在的拓扑缺陷，如宇宙弦、畴壁和磁单极子，它们在超高能量尺度下的动力学行为。重点阐述了Monopole-Dyon偶极在Kaluza-Klein紧化空间中的稳定性和演化路径。我们运用Chern-Simons理论的拓扑性质，构造了一个描述这些缺陷在五维（或更高维度）时空嵌入时的稳定激发态。书中详细计算了这些缺陷在宇宙演化过程中可能释放的引力波信号的频谱特征，并与现有LISA和Pulsar Timing Array（PTA）的观测数据进行了初步的理论约束分析。特别关注了"Falsification Threshold"——即何种观测信号可以彻底排除某些特定维度的紧化模型。 第二部分：引力理论的非线性耦合与信息论基础 本部分转向广义相对论与量子理论的交汇点，特别是关于引力如何“携带”或“编码”量子信息的复杂问题。 第三章：引力场方程的非线性修正与“幽灵场”的排除 传统广义相对论在处理量子场论的真空能时会遭遇紫外线发散。本章致力于探究由修正引力（Modified Gravity, MOG）框架引入的更高阶导数项，如$f(R)$引力的特定参数空间，如何避免产生Ghost Modes（幽灵模式）。我们采用路径积分（Path Integral）的变分方法，严格论证了在何种条件下，高阶导数项可以被转化为等效的低能标有效场论，并分析了这些修正如何影响强引力透镜效应的观测可检验性。引入了Palatini-Hojman约束的非线性分析，以确定在量子涨落背景下，时空度规张量的自洽演化方程。 第四章：黑洞热力学与量子信息熵的几何化 这一章是全书的核心之一，旨在通过量子纠缠熵的几何表达来理解Bekenstein-Hawking熵的微观起源。我们超越标准的Ryu-Takayanagi公式，引入了Entanglement Wedge和HRT（Hubeny-Rangamani-Takayanagi）曲面的概念，展示了量子纠缠是如何通过“测地线”在嵌入空间中被“缝合”起来的。书中详细推导了量子信息复杂性（Complexity）度量在黑洞蒸发过程中的时间演化，并将其与黑洞的温度和面积变化率进行了精确的数学对应。特别是，我们分析了信息单向性（Unitarity）在信息进入黑洞后如何通过量子纠错码（Quantum Error Correcting Codes, QECC）的几何结构得以恢复的理论模型。 第五章：时空结构的涌现性与背景无关性挑战 最后一部分讨论了理论物理学的终极目标——背景无关（Background Independence）量子引力理论的构建尝试。本章侧重于对圈量子引力（LQG）和因果动力学三角剖分（CDT）方法的最新进展进行批判性评估。我们着重分析了在LQG中如何从自旋网络（Spin Networks）中“涌现”出经典的、可被度量的时空结构，以及在CDT框架下，如何通过限制因果结构来解决“Big Bounce”模型中的时间对称性问题。我们引入了张量网络（Tensor Networks）作为理解低维量子引力模型（如（2+1）维时空）的有效工具，并探讨了其在高维QFT中模拟纠缠结构的可能性。 读者对象与学术价值： 本书要求读者熟悉微分几何、广义相对论、标准场论、群论以及基础的量子信息概念。它旨在为读者提供一个直接面对当前理论物理学“悬而未决”问题的平台，尤其适合致力于量子引力、黑洞物理、高维理论以及统一理论研究方向的学者。书中包含大量原创性的数学推导和未公开发表的模型分析，是推动该领域前沿研究的有力参考资料。

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