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出版者:Oxford University Press, USA

作者:John Terning

出品人:

页数:336

译者:

出版时间:2006-01-07

价格:USD 125.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780198567639

丛书系列:

图书标签:

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探索宇宙的终极对称：从弦论到宇宙学的新视角 在这本深入探讨的著作中，我们将踏上一段跨越理论物理最前沿的旅程，揭示一个深刻而优美的对称性原理——超对称性。超对称性不仅仅是一个数学概念，它更是我们理解物质世界基本构成、宇宙起源乃至其终极命运的关键。本书将以一种清晰且富有洞察力的方式，为读者展现超对称性如何串联起量子场论的奥秘、宇宙学的宏大叙事，以及我们对基本粒子和力的最新认识。 第一部分：超对称性的数学基石与理论框架 我们将从超对称性的数学结构入手，深入剖析其核心要素。首先，我们会介绍超对称代数（supersymmetry algebra），它揭示了玻色子（具有整数自旋的粒子，如光子、希格斯玻色子）与费米子（具有半整数自旋的粒子，如电子、夸克）之间存在的深刻联系。理解超对称代数是把握整个理论体系的基础。我们将详细阐述生成超对称变换的超荷（supercharges）算符，以及它们在洛伦兹代数（Lorentz algebra）中的嵌入方式。 随后，我们将转向超对称量子场论（supersymmetric quantum field theories）。这部分将详细介绍超场（superfields）的概念，它们是集玻色子和费米子于一体的数学工具，能够以一种简洁而优雅的方式描述超对称理论。我们将深入探讨各种类型的超场，例如矢量超场（vector superfields）和旋量超场（chiral superfields），并说明它们如何与规范场（gauge fields）和物质场（matter fields）相结合。 本书还将详细讨论超对称性如何解决标准模型（Standard Model）中的一些根本性问题，特别是“等级问题”（hierarchy problem）。我们将解释，在没有超对称性存在的情况下，希格斯玻色子的质量会因为量子涨落而变得异常巨大，需要精细的调节才能与实验观测值相符。而超对称性的引入，通过引入超对称粒子（superpartners），其量子效应会相互抵消，有效抑制了这种量子涨落，使得希格斯玻色子的质量得以稳定。 此外，我们还将探讨超对称性在发展更统一的物理理论，如超引力（supergravity）中的作用。超引力是超对称性与广义相对论（general relativity）的结合，它能够描述引力子（graviton）的超对称伙伴——引力微子（gravitino）。我们将审视超引力在解释黑洞（black holes）性质、黑洞信息佯谬（black hole information paradox）以及量子引力（quantum gravity）研究中的重要意义。 第二部分：超对称性在粒子物理学中的体现与探索 在粒子物理学领域，超对称性最令人期待的贡献之一是提供了暗物质（dark matter）的潜在候选粒子。我们将详细介绍这些超对称粒子，特别是最小超对称标准模型（Minimal Supersymmetric Standard Model, MSSM）中的一些关键粒子，如超中性子（neutralinos）和超荷子（chargetinos）。我们将分析它们的性质，例如它们的质量、衰变模式以及它们作为冷暗物质（cold dark matter）的可能性。 本书还将深入讨论当前粒子加速器实验，特别是大型强子对撞机（Large Hadron Collider, LHC）对超对称粒子搜寻的最新进展。我们将详细介绍不同实验所采用的搜寻策略，包括对具有特定能量、动量和衰变末态的事件进行分析。我们将讨论实验结果如何限制了超对称参数空间，以及未来实验可能达到的灵敏度。 我们还将审视超对称性对标准模型以外的其他粒子物理现象的潜在解释，例如中微子质量（neutrino masses）的起源、强子耦合常数的演化（running of coupling constants）以及电弱对称性破缺（electroweak symmetry breaking）机制。本书将详细分析这些问题如何通过引入超对称性而得到更为自然的解释。 第三部分：超对称性与宇宙学的联系 超对称性不仅深刻影响着微观世界的粒子物理，它也与宇宙学的宏大图景紧密相连。我们将详细探讨超对称性如何影响早期宇宙的演化。例如，在宇宙暴胀（cosmic inflation）时期，超对称性的存在可能会影响暴胀场的动力学，从而对宇宙的早期结构形成产生影响。 本书将特别关注超对称性在解释宇宙中暗物质和暗能量（dark energy）问题上的潜在作用。正如前文所述，超对称粒子是暗物质的有力候选者。我们将进一步探讨，超对称性是否也能提供对暗能量本质的理解。 此外，我们将审视超对称性在宇宙学常数（cosmological constant）问题上的研究。宇宙学常数是导致宇宙加速膨胀的暗能量的简单解释，但其理论预言值与观测值之间存在巨大的差异。超对称性理论，在特定条件下，可能有助于解释这种差异。 最后，本书将探讨超对称性在弦论（string theory）和M理论（M-theory）中的核心地位。弦论被认为是能够统一所有基本力和物质的“万有理论”（theory of everything）。超对称性是弦论的内禀属性，它使得弦论在数学上更加完备，并消除了理论中的某些不稳定性。我们将简要介绍弦论的基本概念，以及超对称性如何在这个更深层次的理论框架中发挥作用。我们还将讨论弦论中可能存在的各种超对称真空（supersymmetric vacua），以及它们与我们宇宙的可能联系。 本书的特色与读者群体 本书旨在为理论物理学、粒子物理学和宇宙学领域的学生、研究人员以及对这些领域充满好奇的读者提供一个全面而深入的视角。我们力求在保持严谨性的同时，用清晰易懂的语言阐述复杂的概念。通过本书，读者将能够： 深刻理解超对称性的数学结构和物理内涵。 掌握超对称性如何解决标准模型中的关键问题。 了解当前粒子物理实验在搜寻超对称粒子方面的进展和挑战。 认识超对称性在解释暗物质、暗能量等宇宙学问题上的重要性。 初步了解超对称性在弦论等前沿理论中的地位。 本书的内容将涵盖从基础的代数结构到前沿的实验和理论探索，旨在为读者构建一个关于超对称性的完整知识图景。我们将不回避挑战，深入剖析那些尚未解决的谜团，并展望超对称性研究的未来方向。通过对超对称性的深入探索，我们将更接近于理解宇宙最深层的对称性，以及它如何塑造了我们所处的整个宇宙。

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作为一个关注物理学哲学交叉领域的读者，我发现在这本书的字里行间，透露出对“实在”本质的深刻反思。作者似乎不满足于停留在纯粹的数学构造层面，而是不断地追问：这些精妙的理论结构，究竟在多大程度上反映了我们宇宙的真实面貌？书中对某些未被证实的理论模型的讨论，往往伴随着对观测限制的坦诚分析，这种坦诚非常难得。它提醒着我们，科学的边界永远存在，而探索的意义就在于不断地去触碰和拓宽这些边界。我尤其赞赏作者对“优雅性”和“可检验性”这两个物理学美学标准之间张力的探讨。有时候，一个理论在数学上极其优美，但在实验上却难以验证，这种矛盾是如何驱动物理学家们前进的？书中对此的论述发人深省。它让读者不仅仅是学习知识，更是学习了一种科学的思维方式和对未知世界的敬畏之心。这本书不仅仅是关于物理理论的教科书，更像是一部关于人类求知精神的史诗。

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这本书的封面设计得非常引人注目，那种深邃的蓝色调和闪烁的星辰图案，立刻让人联想到宇宙的浩瀚与未知的奥秘。我最初被它吸引，是因为我对理论物理，特别是粒子物理的前沿探索抱有极大的好奇心。拿到书后，我首先翻阅了目录，发现它似乎涵盖了从基础概念到最新研究进展的广泛内容。书中对一些核心理论的阐述，比如场论的基本原理，讲解得深入浅出，即使对于初次接触这个领域的读者，也能有一个比较清晰的框架认知。作者在梳理历史脉络时，也展现出极高的学术素养，他没有简单地罗列公式和实验结果，而是巧妙地将物理学家们在探索过程中的思想斗争和哲学思考融入其中，这使得整个阅读体验不再是枯燥的知识灌输，而更像是一场思想的探险。特别是在介绍一些较为抽象的数学工具时，作者使用了非常形象的比喻，帮助读者跨越了从直觉到严谨数学描述的鸿沟。这本书的排版也做得十分精良，图文并茂，关键术语的定义清晰明确，非常便于查阅和回顾。总的来说，这本书给我的第一印象是专业性强而不失可读性，它成功地架设了一座通往高深物理殿堂的稳固桥梁。

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这本书的结构安排，可谓是精心设计的迷宫，引导着读者步步深入，却又不至于迷失方向。我注意到，作者在章节过渡的处理上非常高明，他总能在看似不相关的概念之间，找到一条清晰的逻辑线索将它们串联起来。比如，前一章结束于一个理论的初步猜想，而下一章的开篇便自然而然地从对该猜想的实验检验需求出发，从而引出了新的数学工具。这种设计极大地增强了阅读的连贯性和沉浸感。此外，书中对于计算方法的介绍也十分到位，它没有陷入繁琐的代数推导泥潭，而是侧重于解释每种方法的物理意义和适用范围，这对于希望将理论应用于实际问题的读者来说，无疑是极大的福音。我花了不少时间去消化其中关于高维空间几何描述的部分，作者利用一些直观的几何图像辅助解释，使得原本抽象的空间概念变得可以触摸，这一点处理得非常到位。整体阅读下来，感觉像是完成了一次精密的智力攀登，每登上一层，视野就开阔一分。

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这本书给我带来的最直观感受是其极强的“时代感”。它显然不是一本仅仅回顾历史的旧作，而是充满了对当下物理学界最热议话题的深入探讨。书中对前沿实验的最新结果和未来实验的设计思路的介绍，都显得十分及时和精准。我尤其对其中关于某些特定粒子行为的讨论印象深刻，作者似乎对该领域最新的实验数据有着极其敏锐的洞察力，能够迅速地将理论模型与最新的实验证据进行比对分析。这种紧跟前沿的特质，使得这本书的参考价值远超一般的综述性著作。它为我后续进行更深入的专业文献阅读打下了坚实的基础，因为它不仅解释了理论，还指明了理论发展的方向和目前存在的难点。语言风格上，它保持了一种冷静而充满激情的平衡——冷静地陈述事实，但又字里行间透露出对探索宇宙终极奥秘的热情。阅读过程非常高效，每一个段落似乎都在贡献新的信息密度，让人感到物有所值。

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我对这本书的期待值是相当高的，毕竟在当前的科普和专业书籍市场中，能够平衡深度与广度，同时保持语言的优雅，是件不容易的事。阅读过程中，我发现作者在处理复杂模型的构建时，展现出了一种近乎艺术家的精确性。他似乎并不满足于仅仅呈现“是什么”，而是执着于探究“为什么是这样”。例如，在讨论对称性破缺的微妙机制时，书中引入了几个非常精彩的案例分析，这些分析不仅展示了数学推导的严谨性，更揭示了自然界运作的某种内在逻辑和美感。我特别欣赏作者在引用文献和进行学术辩论时所采取的立场——开放而审慎。他没有把任何一个理论视为终极真理，而是清晰地指出了每种框架的优势与局限，鼓励读者带着批判性的眼光去审视这些前沿思想。这种态度极大地提升了这本书的学术价值，让读者感觉自己不是被动接受信息，而是在与领域内的顶尖思想者进行一场平等的对话。书中穿插的一些历史轶事，也为严肃的物理讨论注入了人情味，使得阅读的节奏感张弛有度。

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没读完

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