具体描述
Upper-level undergraduates and graduate students receive a brief but thorough introduction to the foundations of general relativity from a pioneer in the investigation of gravitational waves, who introduces the related Riemannian geometry and tensor calculus, conservation laws, and classic experiments. 1961 edition.
《量子场论与粒子物理学》 内容简介： 本书深入探讨了现代物理学的两大支柱——量子场论（Quantum Field Theory, QFT）与粒子物理学，旨在为读者提供一个从基础概念到前沿研究的全面而严谨的导览。它不仅仅是对既有知识的梳理，更是一部致力于揭示自然界最基本组成和相互作用规律的教科书。 全书结构清晰，逻辑严密，内容涵盖了从经典场论的复习、正则量子化、费曼图的构建与计算，到标准模型的构建与检验的整个理论框架。我们力求在保持数学严谨性的同时，辅以充分的物理图像解释，使复杂的概念易于理解和掌握。 第一部分：量子场论基础 本书伊始，我们将重温经典场论的拉格朗日描述，特别是对狭义相对论下自由场的处理。随后，重点转向量子化的过程。我们将详细介绍正则量子化方法，解释如何将经典场提升为量子算符，并构建粒子态的 Fock 空间。对于玻色场和费米场的处理，我们分别阐述了它们的对易关系和反对易关系，并引入了自旋统计定理的深刻含义。 接下来的章节专注于相对论性量子场论的核心工具——费曼图。我们从微扰论出发，系统地推导了各种费曼规则，包括自由传播子和相互作用顶点的构造。计算散射截面和衰变率的步骤被分解为详尽的实例，旨在让读者熟练掌握运用费曼图进行实际计算的能力。 第二部分：重整化与有效场论 在处理实际的相互作用（如 $phi^4$ 理论和量子电动力学 QED）时，不可避免地会出现无穷大。本书将对“重整化”这一物理革命性的概念进行深入阐述。我们不仅会展示如何通过“截断”和“裸值”的概念来识别和消除这些紫外线无穷大，还将详细介绍重整化群（Renormalization Group, RG）的概念。RG 理论不仅仅是一个技术手段，它更是揭示物理学在不同能量尺度下行为变化的关键框架，它使得低能物理学家能够有效处理高能物理的细节。 我们还将介绍有效场论（Effective Field Theory, EFT）的思想。EFT 提供了一种处理特定能量尺度内物理过程的强大框架，它强调了在特定能量范围内，只有低能度的算符才对物理结果有显著贡献。这对于理解超出标准模型的新物理现象至关重要。 第三部分：规范场论与标准模型 本书的核心部分转向描述基本粒子及其相互作用的规范场论。我们从引入规范对称性的基本原理开始，详细阐述了杨-米尔斯（Yang-Mills）理论的结构。对称性的自发破缺是构建大统一理论的关键。我们将详尽分析希格斯机制的数学结构和物理图像，解释基本规范玻色子（光子、W 和 Z 玻色子）如何获得质量，而规范荷（如电子和夸克）的质量起源。 随后，我们将进入粒子物理学的集大成之作——标准模型（The Standard Model, SM）。本书将结构化地构建 SM 的拉格朗日量，详细分析夸克和轻子代结构，描述强相互作用（QCD）中的渐近自由现象，以及电弱相互作用的完整描述。我们还将探讨 SM 的成功之处，如对电荷宇称（CP）的精确预测，以及对大量实验数据的完美拟合。 第四部分：超越标准模型的前沿课题 尽管标准模型取得了巨大成功，但它并非终极理论。本书的最后部分将聚焦于当前粒子物理学面临的关键未解问题，并介绍主要的理论探索方向。 我们将讨论标准模型中尚未解决的关键谜团，包括中微子质量的起源（例如，马约拉纳性与跷跷板机制）、暗物质（Dark Matter）和暗能量（Dark Energy）的本质、宇宙中重子数的产生（重子生成 Asymmetry），以及强 CP 问题的解决之道。 此外，本书还将对超出标准模型的理论框架进行概览，包括超对称性（Supersymmetry, SUSY）如何解决层级问题（Hierarchy Problem），以及简介了弦理论和圈量子引力等更宏大的统一尝试。对于每一个前沿课题，我们都力求提供清晰的理论动机和潜在的可检验的实验信号。 目标读者： 本书适合具有扎实的基础热力学、狭义相对论和经典力学背景的理论物理专业高年级本科生、研究生以及致力于在理论物理领域深造的研究人员。它要求读者具备一定的复变函数和群论基础。 特色与深度： 本书的深度体现在对物理图像的坚持和对数学工具的系统训练相结合。通过大量的习题设计，读者不仅能学会“如何计算”，更能理解“为何如此计算”。本书力图培养读者将抽象的数学结构与可观测的物理现象联系起来的直觉和能力，为他们进入粒子物理学、宇宙学和凝聚态物理等前沿研究领域打下坚实的基础。 总而言之，《量子场论与粒子物理学》是一部旨在将读者从基础量子力学提升到现代粒子物理理论前沿的综合性教材，它浓缩了过去一个世纪以来人类对物质最基本构成理解的精华。
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