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出版者:第1版 (2003年1月1日)

作者:彭澄亚

出品人:

页数:341 页

译者:

出版时间:2003年1月1日

价格:22.0

装帧:平装

isbn号码:9787810813150

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深入探索现代物理学的奥秘：《量子场论导论与前沿应用》 作者： 张伟、李明 出版社： 科学前沿出版社 装帧： 精装 开本： 16开 页数： 780页 定价： 198.00元 --- 内容简介： 本书旨在为具备扎实高等数学和经典物理学基础的读者，提供一部全面、深入且富有洞察力的量子场论（Quantum Field Theory, QFT）入门与进阶教材。量子场论作为现代理论物理学的两大支柱之一（另一支柱是广义相对论），是粒子物理学、凝聚态物理、宇宙学以及许多交叉学科的理论基石。它成功地将量子力学与狭义相对论融为一体，为理解物质的微观结构、基本相互作用力的本质提供了最成功的数学框架。 本书的编撰遵循了从基础概念的严格构建到复杂前沿应用的循序渐进的原则。我们力求在保持数学严谨性的同时，清晰地阐释物理图像，帮助读者跨越理解QFT的初始障碍。 第一部分：理论基础与经典场论回顾 (共10章) 本部分首先回顾了狭义相对论下的经典场论，为后续的量子化奠定基础。 1. 相对论基础与四维时空: 详细阐述了洛伦兹变换、四维向量和张量，并引入了闵可夫斯基度规。重点讨论了如何用协变形式描述物理定律。 2. 经典场论的拉格朗日形式: 引入了变分原理和欧拉-拉格朗日方程在场论中的应用。通过构建和分析标量场、矢量场的拉格朗日密度，推导出自由场的运动方程。 3. 诺特定理与守恒量: 深刻剖析了诺特定理，阐述了连续对称性与守恒量之间的深刻联系。详细推导了能量-动量张量、角动量及电荷守恒律，这是理解粒子物理规范对称性的关键预备知识。 4. 自由玻色子场：Klein-Gordon 场: 对Klein-Gordon方程进行详尽的二次量子化过程。重点讨论了正负频率分解、粒子态的定义、以及如何通过创建和湮灭算符构建Fock空间。清晰区分了算符的对易关系（玻色子）和反对易关系（费米子）。 5. 自由费米子场：Dirac 场: 引入了旋量（Spinor）的概念，推导出Dirac方程。对Dirac场进行二次量子化，理解费米子的反交换关系，并讨论了自旋统计定理的物理意义。 6. 自由电磁场：Vector 场: 讨论了Proca方程和Massless Vector场（光子）。重点阐述了规范不变性在描述光子时的重要性，并引入了背景规范选择（如洛伦兹规范）以简化量子化过程。 第二部分：相互作用场论与微扰方法 (共12章) 本部分是本书的核心，专注于如何处理粒子间的相互作用，这是QFT最具挑战性也最具应用价值的部分。 7. 相互作用的引入：相互作用绘景与S矩阵: 从相互作用绘景出发，引入S矩阵（散射矩阵）作为连接初始态与最终态的桥梁。讨论了S矩阵的展开式及其物理解释。 8. 费曼规则的推导与应用: 详细推导了基于路径积分表述（或规范变换方法）的费曼规则。这是计算散射截面和衰变率的核心工具。随后，通过计算最简单的 $phi^4$ 理论中的二阶散射过程，演示费曼图的构造和计算。 9. 量子电动力学 (QED) 基础: 严格构建了QED的拉格朗日量，引入了规范场 $A_mu$ 与费米子 $psi$ 的耦合项。详细推导出QED中电子-电子散射和电子-光子散射的费曼图及相应规则。 10. 散射截面与衰变率的计算: 将费曼图的振幅通过“平方和平均”的方法转化为可实验测量的物理量——微分截面。通过具体的例子，如电子的$eta$衰变和光子的产生，展示如何将计算结果与实验数据进行比对。 11. 紫外灾难与重整化初步: 揭示微扰计算中出现的无穷大问题（紫外发散）。系统介绍了解释这些无穷大的物理图像：它们源于对场的短距离行为的错误估计。 12. 重整化群方法与有效场论: 深入探讨重整化群（Renormalization Group, RG）的概念，解释了物理参数（如耦合常数）如何依赖于观测尺度。引入有效场论（EFT）的概念，展示QFT如何作为低能近似来描述更深层理论。 第三部分：进阶主题与现代物理学前沿 (共8章) 本部分涵盖了现代QFT理论中不可或缺的高级概念及其在标准模型和宇宙学中的应用。 13. 路径积分表述的深入探讨: 提供了更具几何直觉和适用性的路径积分表述，特别是其在规范场论中的应用。讨论了马尔可夫性、泛函导数等工具。 14. 规范场论：杨-米尔斯理论: 将QED中的U(1)规范不变性推广到非阿贝尔群（如SU(2)和SU(3)）。详细推导了规范玻色子之间的自相互作用项，并分析了其复杂性。 15. 自发对称性破缺与希格斯机制: 解释了Goldstone定理。随后，重点讲解了如何在规范场论中应用自发对称性破缺（SSB）来赋予规范玻色子质量，这是标准模型中电弱相互作用的基础。 16. 渐近自由与QCD: 介绍了强相互作用的量子场论——量子色动力学（QCD）。通过重整化群对QCD耦合常数的Running效应的分析，阐释了“渐近自由”的现象及其在描述高能对撞中的重要性。 17. 费米子与手性：Chern-Simons 理论: 讨论了费米子质量项与手性（Chirality）的关系。简要介绍Chern-Simons项在拓扑场论和某些凝聚态系统中的作用。 18. 拓扑孤子与畴壁: 引入非微扰（Non-perturbative）方法，探讨了场论中存在的稳定结构，如拓扑缺陷（Skyrmion, Monopole等）的形成条件。 19. QFT在凝聚态物理中的应用: 探讨了QFT工具箱如何被应用于描述凝聚态现象，例如：使用费曼图分析电子在晶格中的多体效应（准粒子概念），以及用场论描述超导体的BCS理论。 20. QFT与早期宇宙: 概述了QFT在宇宙学中的应用，包括暴胀理论中的标量场动力学、宇宙微波背景辐射的起源，以及真空能量（宇宙学常数问题）的初步讨论。 --- 本书特色： 1. 理论的内在联系性： 全书结构设计紧密，确保读者在每一步的进展都建立在前文扎实的数学和物理基础之上，避免了知识点的碎片化。 2. 严格的数学推导： 保持对核心概念（如正则量子化、路径积分）的严格数学推导，同时辅以直观的物理图像解释。 3. 前沿内容的覆盖： 覆盖了从基础QED到杨-米尔斯理论、希格斯机制以及对当前凝聚态和宇宙学应用的介绍，确保内容的时效性。 4. 丰富的图解与习题： 全书包含数百个精心设计的图表，帮助读者可视化抽象的场论概念。每章末尾均配有难度适中的练习题，并提供部分关键步骤的详细解答，适合自学和课堂教学使用。 《量子场论导论与前沿应用》是理论物理研究生的必备参考书，也是高年级物理本科生深入探索粒子物理和场论世界的理想读物。阅读本书，将使读者全面掌握现代物理学最强大的语言体系之一。

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这本书的装帧设计真的太吸引人了，拿到手的时候就感觉物有所值。封面采用了一种非常现代简约的风格，配色大胆又不失稳重，那种略带磨砂质感的纸张触感极佳，拿在手里沉甸甸的，让人立刻就能感受到这不是一本随便印印就了事的教材。内页的排版也看得出是用心设计过的，字体的选择非常清晰易读，不会有那种压迫感。尤其是一些图表的呈现方式，色彩过渡自然，结构布局清晰明了，即便是复杂的生物学概念，通过这些精美的图示也能迅速抓住重点。我尤其欣赏它在细节处理上的讲究，比如章节之间的过渡页，会用一些意境悠远的小插图来连接，让整个阅读体验非常流畅和愉悦。对于长期需要面对大量文字和图表的学习者来说，这种对视觉体验的重视简直是加分项，它让枯燥的生物学习过程变得享受起来。如果说知识是内核，那么这精美的外壳无疑是让内核得以更好地被接纳的载体，这绝对是市面上许多同类书籍可以学习的地方，它不光是一本工具书，更像是一件值得收藏的艺术品。

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针对竞赛的备考特性，这本书在习题和案例分析的设置上表现出了极强的针对性和前瞻性。它并没有简单地堆砌大量的基础练习题，而是巧妙地穿插了许多模拟竞赛现场情境的“深度探究”环节。这些探究题往往不直接考察知识点的记忆，而是要求你综合运用多个章节学到的知识去解决一个全新的、设计巧妙的问题。我特别喜欢它在解析部分的处理方式——它不仅告诉你“正确答案是什么”，更重要的是，它会详细分析“为什么其他选项是错的”，并指出在解题过程中可能出现的思维陷阱。这种对错误模式的预判和剖析，比单纯的例题讲解要有效得多。此外，书中还引用了一些近几年高水平竞赛中出现的真题思路，并将其拆解成可复制的学习模板，这对于把握考试趋势、训练应试思维是非常宝贵的资源，让人感觉这本书的学习效果是实打实能转化到考场得分上的。

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我发现这本书在内容编排上的逻辑性简直是教科书级别的优秀，它不是简单地把知识点罗列在一起，而是构建了一个由浅入深、层层递进的知识体系。作者显然非常理解学习者从入门到精通的认知路径。一开始的模块，会用非常基础的、类似“搭建脚手架”的方式，将一些宏观的概念铺陈开来，让你对整个领域有一个全局的把握。随着章节的深入，它开始引入那些真正具有挑战性的、需要深度思考和联结的专题。最让我印象深刻的是，它在处理那些交叉学科内容时，总能找到一个非常巧妙的切入点，让你明白不同知识点之间是如何相互制约和影响的。比如在讨论某个代谢途径时，它不会孤立地讲解，而是会同时引用遗传学和细胞生物学的相关原理进行佐证和补充，这种多维度的解析方式极大地拓宽了我的理解边界。这种结构安排，使得我在复习时，能够清晰地看到各个知识模块之间的脉络关系，而不是被零散的信息点淹没，这对于准备高强度考试来说，无疑是事半功倍的法宝。

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从整体的阅读体验来看，这本书给人带来的最大感受是“全面覆盖”与“精准聚焦”的完美平衡。很多参考书为了追求大而全，往往导致内容臃肿，反而冲淡了重点；而有些书又过于偏科，只盯着一两个难点不放。但这本书非常巧妙地拿捏了度。它在广度上，确保了所有可能成为考点的知识盲区都被覆盖到，无论是基础理论还是前沿进展，都有所涉及。但其真正的价值在于“精准”。在每个专题的最后，都会有一个“考点提炼”或“易错点警示”的小栏目，用极简洁的语言概括了本章节的精华所在，并明确指出了哪些地方是往年高频考点，哪些是容易失分的细节。这种“先广度后精度”的学习路径，使得我们在短时间内能够高效地吸收知识，并清晰地知道哪些是必须死记硬背的“硬通货”，哪些是需要理解性掌握的“软技能”，极大地优化了我的复习策略和时间分配。

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这本书的语言风格可以说是“润物细无声”的典范，它既保持了学术的严谨性，又避免了陷入那种晦涩难懂的“学术腔”。作者似乎很擅长用一种非常口语化，但又完全准确的措辞来解释那些最棘手的概念。我特别留意了那些定义和解释部分，它们通常简短有力，直击要害，没有一句废话。而且，在关键术语的引入上，处理得非常到位，第一次出现时会给出清晰的定义，随后的引用中则直接使用，使得阅读节奏不会被打断。更值得称赞的是，作者在解释一些复杂的因果链条时，常常会采用类比的手法，将抽象的分子过程比喻成日常生活中的场景，这种“翻译”过程极大地降低了理解的门槛。这种既有深度又有温度的叙事方式，让我在阅读过程中很少产生“卡壳”的感觉，仿佛有一位经验丰富、耐心十足的导师在旁边实时为你解读，这对于自学或者希望巩固基础的学习者来说，是极大的鼓舞和帮助。

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0 0 这书比普通生物学靠谱多了

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