Vortex Dynamics and Field Interactions pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Palma, Jose M. L. M. (EDT)/ Lopes, A. Silva (EDT)

出品人:

页数:800

译者:

出版时间:

价格:329

装帧:HRD

isbn号码:9783540726036

丛书系列:

图书标签:

• Vortex dynamics
• Fluid mechanics
• Field theory
• Plasma physics
• Astrophysics
• Nonlinear dynamics
• Computational physics
• Magnetohydrodynamics
• Turbulence
• Instabilities

理论物理学前沿：时空结构与量子场论的深度解析 书名： 空间拓扑、引力场与高能粒子物理的统一框架 作者： [此处可填充虚构的作者姓名，例如：李文博, 玛利亚·戈麦斯] 出版社： [此处可填充虚构的出版社名称，例如：环球学术出版社] 出版年份： 2024 --- 内容概述 本书深入探索了现代物理学的两大核心支柱——广义相对论描述的宏观引力场与量子场论（QFT）描述的微观粒子相互作用——在极端条件下的交汇与潜在的统一路径。本书并未聚焦于流体力学或经典电动力学中的涡旋现象，而是将讨论的焦点完全转移至纯粹的时空几何、物质场的量子涨落以及超越标准模型的理论构建。 全书分为四个主要部分，共计二十章，旨在为具备坚实数学物理基础的研究人员和高级研究生提供一个严谨且富有洞察力的参考。 --- 第一部分：黎曼几何与经典引力场的精修（约 400 页） 本部分重温并深化了爱因斯坦场方程的数学结构，侧重于理解时空作为动态的四维流形如何被能量-动量张量所塑造。 第一章：微分几何基础回顾与推广 着重于纤维丛理论在描述规范场论中的应用，引入了更精细的联络形式（connection forms）和曲率张量（curvature tensors）的计算方法。讨论了Weyl几何在描述无重力背景下场的演化中的局限性与潜力。 第二章：黑洞物理的拓扑视角 深入探讨了黑洞视界的拓扑不变量，特别是关于霍金辐射的半经典处理的几何起源。详细分析了事件视界与无穷远处的渐近对称性（如 BMS 群）之间的深刻联系。对比了静态、旋转与带电黑洞解的动力学性质，并引入了对虫洞（wormholes）的拓扑分类。 第三章：引力子场与线性化理论的局限 分析了在弱场近似下引力场的线性化处理，将其视为一个自旋为 2 的玻色子场。关键内容包括引力子传播的格林函数（Green’s functions）在弯曲时空中的构造，以及如何识别这种线性化理论在处理强场区域（如奇点附近）时出现的内在不一致性。 第四章：宇宙学模型中的高阶修正 本章探讨了在弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规基础上引入的更高阶的曲率修正项（如 $R^2$ 项）。通过拉格朗日密度分析这些修正如何影响宇宙的早期加速膨胀和暗能量的有效方程。 --- 第二部分：量子场论的严谨基础与重整化（约 350 页） 本部分聚焦于如何将量子力学的原理应用于描述基本粒子及其相互作用，特别关注算符的演化和无穷大问题的处理。 第五章：正则量子化与路径积分表述 系统性地对比了哈密顿正则量子化方法和费曼路径积分表述。详细阐述了在弯曲时空背景下，如何定义和计算量子场的路径积分，强调了度规依赖性如何体现在积分核中。 第六章：规范场论的核心：杨-米尔斯理论 深入解析了非阿贝尔规范理论的结构，包括其拉格朗日密度、规范群的选择（如 SU(3)）以及规范场与物质场的耦合。重点分析了规范场论中的 Faddeev-Popov 鬼场的引入及其在路径积分中的作用。 第七章：重整化群流与有效场论 本章将重整化视为一个物理过程，而非单纯的数学技巧。详述了重整化群（RG）的流方程，解释了如何通过 RG 流程识别物理上的“有效”理论，即在特定能标下哪些自由度是无关紧要的。引入了 Wilson 观点下的重整化概念。 第八章：手征对称性与自发破缺 探讨了在量子色动力学（QCD）中手征对称性的自发破缺现象。分析了 Goldstone 定理的应用及其在低能 QCD 谱中表现出的后果，如 $pi$ 介子的性质和 QCD 凝聚体的形成。 --- 第三部分：统一的挑战：引力与量子的交汇点（约 450 页） 本部分是全书的核心，致力于探讨在普朗克尺度下，时空几何与量子涨落相互作用所产生的非微扰效应和潜在的统一理论框架。 第九章：非微扰引力：AdS/CFT 对应 详尽阐述了 Maldacena 提出的反德西特空间/共形场论（AdS/CFT）对偶。重点分析了对偶性如何提供一个非微扰定义量子引力的工具，并探讨了如何使用 CFT 的对偶性来研究强耦合的引力系统，例如在研究黑洞信息悖论时。 第十章：有效量子引力（EFT of Gravity） 将量子引力视为一个非重整化理论，并利用有效场论的框架来系统性地组织和计算低能修正。通过引入高阶曲率项（如 Lovelock 多项式），研究在普朗克能标以下引力行为的有效描述。 第十一章：背景独立性与圈量子引力（LQG）的几何量化 介绍了一种试图避免背景依赖性的量子化方法——圈量子引力。详细阐述了阿斯泰卡（Ashtekar）变量的构建，以及如何使用自旋网络（spin networks）和自旋泡沫（spin foams）来描述量子化的时空几何，特别关注对空间体积和面积算符的谱分析。 第十二章：弦论的几何化视角：D-膜与空间维度 从高维空间的角度审视引力。介绍了 T 对偶、S 对偶的概念，并将引力子视为紧致化空间维度上的开弦激发。重点分析了 D-膜的物理性质及其在解决边界条件问题中的作用。 第十三章：量子场论在曲率背景下的激发 这部分专门研究量子场（如狄拉克场或电磁场）如何在预先设定的、非平坦的背景时空中演化。讨论了能斯托（Unruh）效应和对偶性，以及在有限温度下场论的行为。 --- 第四部分：前沿探索与未来方向（约 300 页） 本部分展望了当前理论物理学中尚未解决的核心问题，并批判性地评估了各种替代性理论的潜力。 第十四章：信息悖论与黑洞热力学 对黑洞信息悖论进行了深入的哲学和物理学讨论。探讨了防火墙（firewall）争议、软毛（soft hair）理论以及量子纠缠在视界附近的表现，旨在寻找一个一致的量子引力答案。 第十五章：场论中的拓扑缺陷与非阿贝尔霍奇理论 将拓扑场论（TQFT）的概念应用于低维模型，特别是对非阿贝尔规范场中存在的磁单极子、涡旋线等拓扑缺陷进行研究，这些缺陷对物质的宏观性质有深远影响。 第十六章：宇宙学中的暴胀与初始条件 分析了暴胀理论作为解决宇宙学视界问题和磁单极子过剩问题的标准模型。重点讨论了混沌暴胀模型（Chaotic Inflation）和永恒暴胀（Eternal Inflation）的预测，以及如何通过原初引力波背景来检验这些模型。 第十七章：数学物理中的新工具：张量网络与量子信息论 探讨了量子信息论的概念（如纠缠熵）如何被应用于描述量子场论的性质。引入了张量网络方法在模拟高阶量子多体系统和曲面拓扑结构中的应用潜力。 第十八章：规范/引力对应在凝聚态物理中的映射 讨论了 AdS/CFT 对应如何启发对强耦合凝聚态系统的理解，例如通过将某些超导体的行为映射到某个量子引力模型上，从而利用引力工具来计算强关联电子系统的性质。 第十九章：统一理论的候选者：M-理论与 F-理论的几何结构 考察了超弦理论的更高阶统一框架——M-理论。探讨了十一维空间中的力学特性，以及 F-理论如何通过引入额外的复维度来规避奇异性，并为规范群的降维提供了一个几何解释。 第二十章：结论：迈向量子引力的路线图 总结了当前理论的成功与失败，并提出了一个综合性的框架设想，强调在普朗克尺度上，时空应被理解为涌现的属性，而非基础的背景实体。 --- 目标读者与特点 本书的叙述风格严谨、论证细密，大量使用了微分形式、张量分析和算符代数。它旨在成为理论物理和数学物理领域中，寻求跨越广义相对论与量子场论鸿沟的严肃学者的必备参考书。本书的创新之处在于，它系统性地将最新的 AdS/CFT 研究成果与经典的圈量子引力框架进行了对比分析，提供了一个多角度审视量子引力难题的综合视角。

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