Particles, Strings and Cosmology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:563

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出版时间:2000-1

价格:682.00元

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isbn号码:9787878787141

丛书系列:

图书标签:

• 粒子物理
• 弦理论
• 宇宙学
• 量子场论
• 广义相对论
• 高能物理
• 标准模型
• 宇宙微波背景辐射
• 暗物质
• 暗能量

《宇宙的织锦：从量子场论到黑洞几何》 导言： 人类对宇宙本质的探索从未停歇，这是一段横跨数个世纪的宏大叙事。从牛顿的苹果落地，到麦克斯韦的电磁波统一，再到爱因斯坦的时空革命，物理学的每一次飞跃都深刻地重塑了我们对现实的认知。《宇宙的织锦：从量子场论到黑洞几何》旨在为读者提供一个全面而深入的现代物理学图景，特别聚焦于描述微观粒子行为的量子场论（Quantum Field Theory, QFT）与刻画引力及宇宙大尺度结构的广义相对论（General Relativity）之间的深刻张力与潜在的统一方向。 本书的结构设计旨在引导读者逐步深入，首先巩固经典物理学的基础，然后系统地剖析支撑粒子物理学和宇宙学两大支柱的理论框架，最终探讨当前物理学前沿中最具挑战性的问题。 --- 第一部分：基础回顾与经典框架 本部分将为读者构建理解现代物理学所需的数学和概念基石。 第一章：狭义相对论的回顾与时空结构 本章从闵可夫斯基时空出发，详细阐述洛伦兹变换、四维动量与能量的概念。重点讨论时间膨胀、长度收缩的物理图像，并引入四维矢量在物理定律中的协变性要求。 第二章：拉格朗日和哈密顿力学：从粒子到场 经典场论的语言是拉格朗日力学。本章将回顾牛顿力学如何被拉格朗日量取代，并展示如何将该框架推广到连续介质和场（如电磁场）。我们将详细分析欧拉-拉格朗日方程在场论中的应用，并引入诺特定理，揭示对称性与守恒量之间深刻的内在联系——这是量子场论构建的基石。 第三章：广义相对论的几何化引力 本章是理解宇宙大尺度结构的钥匙。我们将从等效原理出发，系统地推导爱因斯坦场方程（Einstein Field Equations）。重点讨论度规张量、黎曼几何以及如何用曲率来描述引力。随后，我们将分析静态球对称解（如史瓦西解），并探讨引力时间延迟、水星近日点进动等经典验证。 --- 第二部分：量子场论的构建与标准模型 本部分是本书的核心，专注于描述微观世界的量子场论及其在粒子物理学中的实现——标准模型。 第四章：从量子力学到量子场论：二次量子化 本章解释为什么非相对论量子力学不足以描述粒子产生与湮灭的现象。我们将通过对自由标量场（如Klein-Gordon场）的正则对易关系进行“二次量子化”，引入产生和湮灭算符。本章详细阐述了粒子作为场的激发态这一基本概念。 第五章：狄拉克场与费米子 费米子（如电子）的描述需要用到狄拉克方程。本章将详细推导狄拉克方程，并讨论其相对论性和自旋的自然出现。我们将深入探讨狄拉克“空穴”理论的局限性，以及如何通过量子场论的语言，自然地解释反物质的存在。 第六章：相互作用与微扰论 现实世界中的粒子会相互作用。本章介绍如何通过引入相互作用项到拉格朗日量中来描述这些耦合。重点讲解费曼图（Feynman Diagrams）的系统构建，它不仅是计算工具，更是对相互作用过程的直观图像。微扰论在计算散射截面和衰变率中的应用将被详述。 第七章：规范场论与标准模型 规范不变性是现代粒子物理学的指导原则。本章将介绍阿贝尔规范理论（如QED）和非阿贝尔规范理论（如QCD）。我们将系统地构建电弱统一理论和量子色动力学（QCD），形成完整的标准模型。本章将详述希格斯机制如何赋予规范玻色子质量，以及标准模型在解释高能对撞机数据中的辉煌成就。 --- 第三部分：引力与量子的交汇点 本部分探索当广义相对论的极端预测与量子效应相遇时所产生的物理难题，并回顾当前的尝试。 第八章：黑洞热力学与信息悖论 本章深入研究广义相对论的极端解——黑洞。我们将讨论史瓦西黑洞的事件视界、奇点的性质，并引入布莱森-霍金的发现：黑洞具有温度和熵。我们将详细分析霍金辐射的半经典推导，以及由此引发的关于信息是否在黑洞蒸发中丢失的“黑洞信息悖论”。 第九章：量子引力问题的提出 将广义相对论“量子化”的困难是现代物理学最大的障碍之一。本章分析尝试将引力场纳入量子场论框架时遇到的不可重整化问题。我们将探讨量子引力效应何时变得不可忽略（普朗克尺度），并对比不同背景下处理引力量子效应的初步方法。 第十章：弦理论的几何远景 作为当前最主要的候选理论之一，本章将对弦理论进行概念性的介绍。我们将讨论弦理论如何用一维的“弦”取代零维的点粒子，以及这种替换如何自然地容纳了引力子（闭合弦的最低激发态）。本章将简要介绍超对称性（Supersymmetry）在弦理论中的作用，以及膜（D-branes）和 AdS/CFT 对偶等概念，它们试图在某种程度上弥合量子场论与引力描述之间的鸿沟。 结论： 本书以对物理学未来方向的展望收尾。通过对量子场论的精确性与广义相对论的普适性的深入探究，读者将清晰地认识到，尽管我们已经拥有描述微观世界和宏观世界的两套强大理论，但它们在最高层次的统一依然是科学的终极目标。本书提供了一个扎实的知识基础，以迎接未来可能出现的物理学革命。

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