Quantum Field Theory in Curved Spacetime and Black Hole Thermodynamics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:University of Chicago Press

作者:Robert M. Wald

出品人:

页数:220

译者:

出版时间:1994-11-15

价格:USD 29.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780226870274

丛书系列:

图书标签:

物理
量子场论
Gravitation
QFT
量子场论7
第三阶段
【教材】
QuantumFieldTheory
量子场论
弯曲时空
黑洞热力学
广义相对论
量子引力
黑洞物理
宇宙学
霍金辐射
真空极化
信息悖论

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具体描述

In this book, Robert Wald provides a pedagogical introduction to the formulation of quantum field theory in curved spacetime. He begins with a treatment of the ordinary one-dimensional quantum harmonic oscillator, progresses through the construction of quantum field theory in flat spacetime to possible constructions of quantum field theory in curved spacetime, and, ultimately, to an algebraic formulation of the theory. In his presentation, Wald disentangles essential features of the theory from inessential ones (such as a particle interpretation) and clarifies relationships between various approaches to the formulation of the theory. He also provides a comprehensive, up-to-date account of the Unruh effect, the Hawking effect, and some of its ramifications. In particular, the subject of black hole thermodynamics, which remains an active area of research, is treated in depth. This book is intended for students and researchers who have had introductory courses in general relativity and quantum field theory, and should be of interest to scientists in general relativity and related fields.

引力与量子世界的交织：探索时空结构的深层奥秘宇宙的宏伟画卷，由两条最深刻的理论描绘：广义相对论和量子场论。前者以其优雅的数学语言，揭示了引力作为时空弯曲的表现，塑造了星辰的轨迹，定义了宇宙的演化；后者则以其非凡的预测能力，阐释了构成物质与能量的微观粒子及其相互作用。然而，在这两大理论的交汇之处，一个充满挑战与机遇的领域悄然崛起，它试图将这两个看似独立的描述统一起来，深入探究引力现象在量子尺度下的行为。本书将带领读者踏上一段探索引力量子化、时空结构深层奥秘以及宇宙最极端天体（如黑洞）的非凡旅程。我们将从相对论的基石——广义相对论出发，回顾爱因斯坦场方程的核心思想，理解引力如何通过物质与能量的分布来扭曲时空。本书将详细阐述曲面时空的几何性质，介绍度规张量、曲率张量等关键概念，并探讨它们如何影响粒子的运动。读者将学习到，在弯曲的时空中，经典的物理定律需要被重新审视和推广，以适应时空本身的动态性和不均匀性。随后，我们将转向量子场论的领域，理解其基本原理，包括量子化、场算符、传播子以及如何描述基本粒子的产生与湮灭。本书将重点介绍在平直时空中量子场论的应用，为理解其在弯曲时空中的推广奠定坚实的基础。读者将接触到量子场论的数学框架，了解其在粒子物理学中的巨大成功，并为即将到来的挑战做好准备。超越平直时空：量子场论在弯曲时空中的新维度真正的挑战在于将量子场论的强大工具应用于弯曲的时空中。本书将深入探讨这一前沿领域，详细阐述在黎曼流形上定义和操作量子场的技术。我们将研究迪拉克方程、克莱因-戈登方程等基本方程在弯曲时空中的形式，并分析时空曲率如何影响这些方程的解。一个核心的概念是“视界”。在平直时空中，我们习惯于所有观察者都能自由地观测到宇宙中的一切。然而，在弯曲时空中，特别是存在黑洞的情况下，视界的存在引入了全新的复杂性。本书将详细解释视界的定义，以及它如何成为信息传递的障碍。读者将理解，在视界附近，量子场的行为会发生剧烈变化，经典直觉在此失效。本书的一个重要章节将聚焦于“真空”的概念在弯曲时空中的演变。在平直时空中，真空被认为是能量最低的状态，其中不包含任何粒子。然而，在弯曲时空中，由于时空本身的动力学性质，真空不再是平凡的。我们将介绍“戴伊顿效应”（Unruh effect）——一个令人着迷的现象，即加速观察者会感知到热辐射，即使处于在惯性参考系中看起来是真空的状态。这一效应深刻地揭示了观察者的动力学与量子真空之间的微妙联系。黑洞的热力学：熵、温度与信息悖论的碰撞本书的另一大核心是黑洞热力学。黑洞，作为广义相对论预言的最奇特的产物，长期以来被认为是纯粹的物理学“死区”，任何物质一旦跨越其事件视界，就再也无法逃脱。然而，在量子力学的介入下，黑洞展现出了令人震惊的热力学性质。我们将从斯蒂芬·霍金的开创性工作开始，详细阐述黑洞辐射（Hawking radiation）的机制。读者将理解，量子涨落会在黑洞视界附近产生虚粒子对，其中一个粒子可能落入黑洞，而另一个则逃逸出去，表现为一种热辐射。我们将推导黑洞的温度公式，揭示黑洞并非完全“黑”的，而是具有温度并会缓慢地蒸发。随后，本书将深入探讨黑洞熵的概念。根据贝肯斯坦-霍金理论，黑洞的熵与其事件视界的面积成正比，这是一种前所未有的熵的来源，它与构成黑洞的物质的微观状态的数量紧密相关。我们将探讨黑洞熵与黑洞视界面积之间的关系，并解释为何这个公式具有如此深刻的意义。当然，在讨论黑洞辐射和黑洞熵的同时，我们无法回避“黑洞信息悖论”。如果黑洞最终会蒸发，那么信息是否会随之丢失？这是理论物理学中最棘手的难题之一，它触及了广义相对论和量子力学在最基本层面上的冲突。本书将详细梳理信息悖论的来龙去脉，介绍各种可能的解决方案，包括全息原理、弦论等前沿思想，并讨论它们如何试图化解这一悖论。前沿展望与理论挑战本书的最后部分将着眼于未来的研究方向和尚待解决的理论挑战。我们将讨论如何更精确地计算弯曲时空中量子场的行为，以及如何利用最新的观测数据（如引力波探测）来检验这些理论。我们还将触及量子引力理论的研究进展，探索各种候选理论（如弦论、圈量子引力）如何试图统一广义相对论和量子场论，并最终描述宇宙的量子本质。读者将了解到，理解黑洞的内部结构、大爆炸奇点以及时空本身的量子涨落，是实现这一宏伟目标的关键。本书旨在为读者提供一个关于引力量子化和黑洞热力学的全面而深入的视角。它不仅涵盖了核心的理论概念和数学工具，更重要的是，它引导读者去思考这些理论所带来的深刻哲学含义，以及它们如何改变我们对宇宙本质的认知。通过对曲面时空中量子场行为的细致分析，以及对黑洞热力学性质的深刻洞察，本书将激发读者对宇宙最根本问题的探索热情，为理解引力与量子世界是如何和谐统一的，提供一条清晰而富有启发性的道路。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

先来点八卦，先说作者，J.A.Wheeler的学生，Chicago引力学派的领袖，上上届国际引力学学会主席（现在是A.Ashtekar,上届C.Will）。黑洞热力学和弯曲时空量子场论主要建立者之一。再说这本小书，94年出版，我拿的是03年版，已经是第11次印刷了！（牛人一般是不会写第二版的）...

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

阅读体验的连贯性往往是评价一本专业书籍成功与否的隐形标准。这部著作在章节间的过渡处理上，展现了极高的水准。它不像某些参考书那样，每章都是一个相对独立的知识模块，读者需要不断地在不同背景知识之间来回切换。相反，作者似乎精心构建了一条逻辑主线，从引力场的经典描述开始，稳步引入量子涨落的考量，最终自然地导向热力学效应的出现。这种“叙事流”的构建，极大地提升了阅读的沉浸感和效率。我特别喜欢它对“曲率如何影响量子场”这一核心问题的反复强调和不同侧面的探讨。从德西特（de Sitter）空间的粒子产生到史瓦西（Schwarzschild）黑洞的真空定义，每一个场景都被置于一个统一的理论框架下进行审视。对于初次接触此领域的读者，这种重复和渐进的强调方式，能有效固化对关键概念的理解。此外，书中对计算工具的“工具箱”式的呈现也很到位，它不是将复杂代数埋没在正文中，而是将一些重复性强、但理解起来又很关键的计算技巧或证明思路，单独提炼出来进行讲解，这使得主线论述保持流畅，同时又不牺牲对技术细节的掌握。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名简直就是对理论物理学最前沿领域的强力宣告，让人一看到就心潮澎湃，仿佛能触摸到时空的最深层奥秘。我抱着极高的期待翻开了第一页，想看看作者是如何驾驭如此宏大且精微的课题的。坦白说，这种跨越了广义相对论的几何美感和量子场论的深刻微观描述的著作，其难度可想而知。我尤其关注作者在处理那些经典与现代物理学边界地带时的叙述方式。比如，在描述黑洞视界附近量子效应时，那些关于霍金辐射的计算和概念是如何被系统性地组织起来的？是偏向于路径积分的严谨推导，还是更多地侧重于半经典方法的直观解释？我期待的是一种既能让专业人士感到信服的数学深度，又不会让对这一领域有初步了解的读者望而却步的平衡。书中的插图和图表质量，在我看来，是衡量其教学成功与否的关键指标之一。复杂概念的视觉呈现，往往能起到事半功倍的效果，能将那些抽象的数学结构具象化，使人更容易把握其物理图像。这本书的封面设计本身就暗示了它内容的深邃与专业性，我希望内页的编排和排版也能延续这种高标准，让阅读过程本身成为一种享受，而非对知识的艰难攀爬。最终，我希望读完之后，我对“信息悖论”的理解能得到实质性的提升，而不仅仅是停留在概念层面。

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字风格出乎我的意料，它没有采用那种典型的、冷峻的、充满希腊字母的教科书腔调。相反，作者似乎在努力与读者建立一种对话的桥梁，尤其是在引入那些极具挑战性的数学工具时，比如共形场论（CFT）或者某些类型的微分几何。我注意到，作者在解释为何需要引入特定的数学框架时，花费了大量的篇幅来铺垫物理动机，而不是直接跳入公式的泥潭。这种叙述策略非常高明，它能有效地减轻读者的焦虑感，让我们明白，每一个看似复杂的数学构造，背后都对应着一个亟待解决的物理难题。例如，在讨论兰道尔-桑德勒（Randall-Sundrum）这类额外维度模型与黑洞热力学交叉点时，作者是如何巧妙地整合这些看似不相干的理论工具的？我发现某些章节的论述节奏把握得极佳，时而缓慢而细致地剖析一个关键的微小细节，时而又迅猛地推进到一个全新的理论范式。这种起伏的阅读体验，让人感觉自己不是在被动接受知识灌输，而是在和一位经验丰富的领航员一起探索未知的海域。我特别欣赏作者在处理历史发展脉络时的细腻，哪些是已经被修正的早期猜想，哪些是目前被广泛接受的共识，这种清晰的界限划分，对于构建一个正确的知识体系至关重要。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注理论物理文献的读者，我习惯了某些章节的“高密度”信息输入，通常需要反复阅读才能勉强消化其核心要义。然而，这本书在处理那些涉及高阶微扰展开或者量子纠缠熵计算的部分时，展现出了一种令人耳目一新的清晰度。这并不是说它简化了内容，恰恰相反，它保留了必要的严谨性，但似乎在关键的代数步骤上提供了更多细致的中间环节，或者用更易于理解的语言解释了为什么某个特定的正则化方案是必需的。我注意到，作者在引入诸如AdS/CFT对应（反德西特/共形场论对应）这一强大工具时，并未将其视为一个“黑箱”，而是系统性地展示了它在计算黑洞熵以及视界信息传播机制方面的应用潜力。这种详尽的铺陈，对于希望深入理解 AdS/CFT 几何与场论之间对偶性的读者来说，无疑是一大福音。此外，书中关于“量子信息”如何在时空几何中体现的讨论，也远远超出了我预期的深度。它不再仅仅是使用信息论的比喻，而是真正将量子力学中的纠缠熵与引力理论中的表面积、视界面积等几何量建立了实质性的联系。这种理论层面的深度融合，让我对当前物理学界正在努力的方向有了更具象的把握。

评分☆☆☆☆☆

这本书的学术野心是毋庸置疑的，它试图在理论物理学的两个最核心、最不相容的领域——引力和量子力学——之间搭建起一座坚实的桥梁。真正让我印象深刻的，是作者对“局域性”这一基本物理概念在极端时空背景下所遭受挑战的细致分析。在常规的量子场论中，我们假设场在不同的时空点是独立演化的，但在强引力场和被弯曲的时空中，这种假设如何崩塌？书中的案例分析，尤其是在讨论事件视界附近的真空极化时，提供了一套非常直观的、基于“不同观察者如何定义真空态”的解释框架。这不仅仅是数学上的操作，更触及了我们对物理现实本质的哲学思考。此外，书中对“熵的微观起源”的探讨也十分引人入胜。它不仅仅给出了一个计算结果（比如Bekenstein-Hawking公式），而是深入挖掘了在非平凡背景下，这些熵究竟对应于哪种微观自由度的计数。这种对物理图像的追问，使得这本书超越了一本纯粹的计算手册，而更像是一部关于现代物理学前沿探索的导览。读完后，你会感觉对宇宙的边界问题，无论是时空奇点的命运，还是信息保存的终极难题，都有了一套更为成熟和连贯的思考工具。

评分☆☆☆☆☆

读这本书是想看看能不能计算弯曲时空中的散射过程，读了前两章。惊叹于Wald老先生对数学严格性的要求，可是都是自由场的结果，暂时对我不太实用，先搁置吧~

评分☆☆☆☆☆