Quarks and Leptons pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:Francis Halzen

出品人:

页数:396

译者:

出版时间:1984-1-20

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780471887416

丛书系列:

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宇宙的基石：量子世界探秘 我们生活在一个由奇妙粒子构成的宏大宇宙中。从触手可及的物体到遥不可及的星系，一切都由基本粒子编织而成。然而，我们对这些构成万物的微小元素的理解，却经历了漫长而曲折的探索历程。本书将带领您深入探索粒子的奇妙世界，揭示物质最深层的奥秘，领略量子力学的独特魅力。 第一章：粒子世界的曙光——从古希腊到原子模型 人类对物质构成的好奇心可以追溯到古希腊时期。哲学家留基伯和德谟克利特提出了“原子”（atomos，意为不可分割）的概念，认为物质是由微小的、不可再分的粒子组成的。这一朴素的唯物主义思想，虽然缺乏实验证据，却为后世的研究奠定了哲学基础。 进入近代，随着实验技术的进步，人们开始对原子有了更深入的认识。19世纪末，J.J.汤姆孙发现了电子，揭示了原子并非不可分割，而是内部存在更小的粒子。他提出的“葡萄干布丁模型”虽然被后来的实验推翻，但标志着粒子物理学研究进入了实验时代。 20世纪初，卢瑟福的α粒子散射实验震惊了物理学界。他证明原子内部存在一个极其微小的、带正电的核心，即原子核，而电子则围绕原子核运动。卢瑟福模型将原子核的发现推到了前台，但行星模型无法解释原子光谱的稳定性问题。 玻尔的原子模型在此基础上引入了量子化的概念，提出电子在特定轨道上运动时不会辐射能量，只有在轨道跃迁时才会吸收或放出特定频率的光子。玻尔模型成功解释了氢原子光谱，标志着量子力学初步应用于原子结构的研究，但对于更复杂的原子体系则显得力不从心。 第二章：量子革命的浪潮——不确定性与波动性 20世纪初，量子力学迎来了其最辉煌的时代。海森堡提出的不确定性原理，颠覆了经典的决定论思想。它指出，我们无法同时精确地测量一个粒子的位置和动量，测量其中一个量的精度越高，对另一个量的测量精度就会越低。这并非由于测量技术的限制，而是粒子本身固有的属性。 薛定谔方程的提出，为描述微观粒子的运动提供了数学框架。这个方程描述了粒子的波函数，其模的平方代表了粒子在某个位置出现的概率。粒子不再是简单的点粒子，而是具有波动性的物质波。德布罗意的物质波理论，以及后来的戴维孙-革末实验，有力地证实了电子的波动性。 量子力学深刻地改变了我们对现实世界的认知。它不再是宏观经典力学那种确定性的、可预测的世界，而是一个充满概率、叠加和纠缠的奇妙领域。粒子可以同时处于多个状态（叠加态），甚至可以“幽灵般”地瞬时影响到远处的粒子（量子纠缠），这些现象在经典世界中是无法想象的。 第三章：基本粒子的谱系——标准模型的构建 随着粒子探测技术的飞速发展，科学家们发现了越来越多比原子核更小的基本粒子。这些粒子是否是原子的“原子”（不可分割）？在20世纪中叶，粒子物理学进入了“粒子 zoo”时代，发现了数量惊人的各种粒子，如介子、重子等。这使得粒子物理学面临着如何统一和分类这些粒子的挑战。 盖尔曼等人提出了夸克模型，认为质子、中子等强子并非基本粒子，而是由更小的基本粒子——夸克——组成的。夸克只有两种：上夸克（u）和下夸克（d）。后来的实验进一步证实了夸克的实在性，并发现了更多的夸克味（charm, strange, top, bottom），以及与它们对应的反夸克。 但故事并未结束。电子是基本粒子吗？还是由更小的粒子构成？电子及其家族成员，如μ子、τ子以及它们对应的中微子，被归类为轻子。轻子不参与强相互作用，而电子和μ子带有电荷，中微子则不带电。 标准模型是描述基本粒子及其相互作用的框架。它将已知的基本粒子分为两类：费米子（构成物质的粒子，如夸克和轻子）和玻色子（传递相互作用的粒子，如光子、胶子、W和Z玻色子，以及希格斯玻色子）。标准模型描述了四种基本相互作用：电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用以及引力（尽管标准模型尚未成功包含引力）。 第四章：力的传递者——规范玻色子与希格斯机制 基本粒子之间的相互作用是如何传递的？答案是：通过交换粒子，也就是玻色子。 光子 传递电磁相互作用，使带电粒子相互吸引或排斥。 胶子 传递强相互作用，将夸克束缚在质子和中子内部，并将质子和中子束缚在原子核中。 W和Z玻色子 传递弱相互作用，参与放射性衰变等过程。 每种力的背后都有其特定的规范玻色子。它们的发现和性质的确定，是粒子物理学研究的重要里程碑。 然而，标准模型在最初的构建中面临一个难题：如何解释粒子的质量？按照理论，传递相互作用的玻色子应该是无质量的。但实验发现W和Z玻色子都有质量，而光子是无质量的。这个问题直到20世纪60年代，由彼得·希格斯等人提出的“希格斯机制”才得到解释。 希格斯机制认为，宇宙中弥漫着一种看不见的“希格斯场”。粒子在穿越这个场时，会与场发生相互作用，这种相互作用的强度决定了粒子的质量。质量越大的粒子，与希格斯场的相互作用就越强。而希格斯玻色子，就是这个希格斯场的量子激发。2012年，大型强子对撞机（LHC）实验发现了希格斯玻色子，验证了希格斯机制，也标志着标准模型取得了巨大成功。 第五章：标准模型的边界与未来展望 尽管标准模型取得了辉煌的成就，它并非一个完美的理论。它仍然存在一些未解之谜和局限性： 引力问题：标准模型未能将引力纳入其中。如何将引力与其他基本相互作用统一起来，是物理学面临的巨大挑战。 暗物质与暗能量：我们目前对宇宙中占绝大多数的暗物质和暗能量的本质一无所知。它们可能由标准模型之外的新粒子构成。 中微子质量：标准模型最初假设中微子是没有质量的，但实验已经证明中微子具有微小的质量。这需要对标准模型进行修正或扩展。 夸克和轻子数量：为什么存在三代夸克和三代轻子？这其中的规律尚不清楚。 反物质问题：宇宙中物质与反物质的数量不对称，导致了我们所见的宇宙以物质为主。标准模型难以解释这种不对称性。 为了解决这些问题，物理学家们正在积极探索各种新的理论和实验方向。超对称理论（SUSY）认为每种费米子都有一个对应的玻色子伙伴，反之亦然，这可能有助于统一引力和其他相互作用，并解释暗物质。弦理论则认为基本粒子并非点状，而是微小的弦，试图在更基本的层面上统一所有相互作用。 大型强子对撞机（LHC）以及未来的粒子加速器，将继续以前所未有的能量和精度对粒子世界进行探索，寻找新的粒子和相互作用，以期揭示标准模型之外的更深层次的物理规律。 结语 从古希腊哲学家朴素的原子概念，到如今精确描述微观世界的标准模型，人类对物质本质的探索从未停止。基本粒子是构成宇宙的最小积木，而粒子物理学正是研究这些积木及其如何组合、如何相互作用的学科。本书穿越了粒子物理学的历史长河，从基本概念到前沿理论，为您呈现了一个精彩纷呈的量子世界。每一次的发现，都让我们对宇宙的理解更进一步，同时也带来了新的疑问，激励着我们继续前行，去探索那隐藏在更深处、更令人着迷的宇宙奥秘。

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说实话，我带着一种怀疑的态度开始阅读这本书的，因为市面上这类主题的书籍往往在深度和可读性之间难以找到平衡点。有些过于侧重历史轶事，浅尝辄止；有些则完全是专业术语的堆砌。然而，这本书成功地在两者之间架起了一座坚固的桥梁。作者的文字风格非常平实，没有过多的夸张或煽情，更多的是一种严谨的科学态度和对真理的敬畏之心。这种沉稳的叙事风格，反而让那些极其深刻的物理学思想显得更加有力量。比如，当他谈论费曼图时，那种将复杂的量子过程分解为清晰的路径积分表示法，让原本抽象的概率计算有了一个可视化的模型。我发现自己不仅是在阅读知识，更是在学习一种思考物理问题的方式。这本书的好处在于，它迫使你停下来，思考“为什么是这样”，而不是简单地接受“就是这样”的结论。对于那些在大学阶段接触过基础物理，但希望深入理解现代粒子物理框架的读者，这本书提供了一个极好的回顾和提升的平台，它能帮你填补很多知识上的“盲点”。

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这本书的结构安排简直是教科书级别的典范，逻辑性强到让人赞叹。它不是那种零散地堆砌知识点的合集，而是一条清晰的时间轴和理论演进脉络。从历史上对电磁力、弱核力、强核力的逐步认识，到标准模型的确立，每一步的论述都建立在前文的基础上，使得理论的构建过程清晰可见。我特别欣赏作者在解释对称性原理时所采用的类比手法，那种将抽象的数学概念具象化的能力，着实令人佩服。比如，他对“规范场论”的讲解，避开了繁琐的拉格朗日量推导，而是通过一个日常生活中的例子，巧妙地揭示了场如何传递作用力。读完关于CP破坏的章节后，我甚至产生了一种错觉，好像那些看似虚无缥缈的粒子行为，突然间变得可以触摸和理解了。这本书的排版也十分考究，图表的清晰度和标注的准确性都达到了极高的水准，确保了视觉辅助信息能够真正服务于文本的阐述，而不是起到分散注意力的作用。对于想要系统学习粒子物理学基础的严肃读者来说，这本书的价值远超其作为一本“科普读物”的定位。

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我发现这本书在语言的运用上，展现出一种罕见的精致。它不像某些翻译作品那样生硬拗口，读起来完全没有翻译腔，仿佛就是一位顶尖的华裔物理学家用中文写就的。特别是那些需要精确描述实验装置或理论模型的段落，作者总能找到最贴切、最生动的中文词汇来表达，避免了过度的直译带来的晦涩感。例如，书中描述某些粒子衰变分支的比率时，所用的词语准确而又不失文采，使得原本枯燥的数字背后，蕴含着自然界运行的某种韵律美。我甚至会时不时地停下来，仅仅是为了回味某一句对物理定律的精妙概括。这本书的价值不仅在于它传授了粒子物理学的知识体系，更在于它提供了一种审视和表达科学思想的典范。对于希望提高自己科学写作或阅读理解能力的读者来说，这本书的文字本身就是一份极好的学习材料。它教会我们，即便是最严谨的科学叙事，也可以充满人文的光辉和优雅的表达。

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这本书最让我惊喜的一点，在于它对尚未解决的前沿问题的处理方式。很多科普书在讲完标准模型后就戛然而止，仿佛物理学已经达到了终点。但这本书的后半部分，勇敢地迈入了更深的水域：暗物质、暗能量的线索，以及超越标准模型的各种猜想，如超对称性（SUSY）和弦理论的初步探讨。作者在介绍这些尚无定论的理论时，措辞非常谨慎，清晰地标明了哪些是实验验证的成果，哪些是理论上的推测。这种对科学不确定性的坦诚，恰恰是科学精神的体现。他并没有试图用简单的模型去“解决”这些难题，而是详尽地解释了为什么这些难题是存在的，以及科学家们正在用哪些实验工具去寻找答案。这让读者在获得知识的同时，也深刻体会到科学探索永无止境的魅力。这本书让我意识到，物理学前沿不是一堵坚固的墙，而是一片充满未知可能性的广阔海洋。它激发了我进一步去查阅相关实验报告和最新进展的欲望。

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这本书的封面设计得非常引人注目，那种深邃的蓝色背景配上简洁有力的白色字体，立刻就抓住了我的眼球。我原本以为这是一本非常晦涩难懂的物理学专著，毕竟“夸克”和“轻子”听起来就离日常生活很远。然而，翻开第一页，作者用一种近乎诗意的语言，将我们带入了一个微观世界的奇妙旅程。他没有一开始就抛出复杂的数学公式，而是从人类认识物质的历程讲起，从原子到亚原子，层层递进，仿佛一位经验丰富的向导，耐心地引导着我们探索未知的领域。阅读的过程中，我能清晰地感受到作者对于物理学研究的热情，那种试图将复杂概念化繁为简的努力非常到位。尤其是在描述粒子碰撞的场景时，那种动态感和画面感，让人仿佛置身于粒子加速器的观测室，亲眼见证着那些基本粒子的“舞蹈”。虽然某些章节对于非专业人士来说仍需要反复阅读才能完全理解，但总体而言，作者的叙事节奏把握得非常好，保持了足够的知识深度，同时又不至于让普通读者望而却步。这本书无疑为那些对粒子物理学充满好奇心，但又担心被专业术语淹没的读者，提供了一扇绝佳的入门之窗。

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这书不知道为什么这么贵

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非常清晰易懂的好书

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reading club 还没完，但是读完了。像上学期一样是公式都推导一遍，所以读了一年才读完。对于我这种只是想了解一下量子场论和标准模型的，这本书太赞了。

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这书不知道为什么这么贵

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reading club 还没完，但是读完了。像上学期一样是公式都推导一遍，所以读了一年才读完。对于我这种只是想了解一下量子场论和标准模型的，这本书太赞了。