Gauge Theories - Past and Future pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Publishing Co Pte Ltd

作者:

出品人:

页数:368

译者:

出版时间:1992-1-10

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9789810210298

丛书系列:

图书标签:

• Gauge Theory
• Quantum Field Theory
• Particle Physics
• Theoretical Physics
• Mathematical Physics
• Symmetry
• Renormalization
• Standard Model
• Beyond the Standard Model
• Physics History

《量子规范场论：从辉煌过往到无限未来》 概述： 本书旨在深入探讨量子规范场论（Gauge Theories）这一现代物理学基石的演变历程、核心概念、关键突破以及其在理解宇宙基本规律方面所扮演的至关重要角色。我们将追溯其发展脉络，从早期量子电动力学（QED）的诞生，到描述强核力和弱核力的非阿贝尔规范理论的建立，再到当前前沿研究的探索，全面呈现量子规范场论的壮丽图景。本书将以清晰的逻辑、严谨的数学框架和丰富的物理洞见，带领读者穿越理论物理的波澜壮阔的海洋，领略其深刻的哲学意涵和未来的发展方向。 第一部分：奠基与曙光——量子电动力学的胜利 本部分将回顾量子电动力学（QED）的建立过程，这是量子规范场论的第一个也是最成功的范例。我们将详细介绍： 电磁相互作用的量子化： 从经典的麦克斯韦方程组出发，探讨如何将其推广到量子层面，引入光子的概念，并建立描述电子与光子相互作用的量子场论。 规范不变性的引入： 阐述规范不变性在QED中的核心作用，它不仅是理论自洽性的要求，更是理解电磁相互作用内在对称性的关键。我们将深入理解整体规范变换和局部规范变换的区别，以及与之相关的守恒律（如电荷守恒）。 重整化理论的诞生： 探讨QED在早期遇到的发散问题，以及重整化技术如何克服这些困难，使得理论能够做出极其精确的物理预言。我们将介绍重整化群的概念，以及它在理解不同能量尺度下物理规律变化的重要性。 QED的实验验证： 列举QED在解释大量精密实验结果方面的辉煌成就，例如电子反常磁矩的计算，以及Lamb位移的理论解释。这些成功极大地巩固了QED作为描述电磁相互作用的完备理论的地位。 第二部分：走向统一——非阿贝尔规范理论的崛起 本部分将聚焦于描述强核力和弱核力的非阿贝尔规范理论，这是量子规范场论发展史上的又一里程碑。我们将重点阐述： 弱相互作用的描述： 介绍弱相互作用的早期模型，以及如何通过引入W和Z玻色子来描述弱衰变过程。探讨弱相互作用的宇称不守恒现象，以及其在理解基本粒子衰变中的重要性。 QCD的建立与渐近自由： 详细介绍量子色动力学（QCD）的构建过程。我们将深入理解夸克和胶子的概念，以及描述它们之间相互作用的SU(3)规范对称群。重点解析“渐近自由”这一QCD的核心特性，解释为何夸克在短距离（高能）下相互作用较弱，而在长距离（低能）下相互作用极强。 电弱统一理论： 阐述Weinberg-Salam模型如何成功地将电磁相互作用和弱相互作用统一在一个框架内，引入希格斯机制来解释弱相互作用的载体（W和Z玻色子）获得质量的机制。这将是理解基本粒子质量起源的关键。 标准模型的确立： 总结非阿贝尔规范理论如何与QED相结合，最终构成了描述除引力外所有已知基本粒子及其相互作用的“粒子物理学标准模型”。我们将介绍标准模型中所有基本粒子及其相互作用的概貌。 第三部分：前沿与挑战——现代物理学的探索 本部分将目光投向量子规范场论在当今物理学研究中的活跃前沿，以及其面临的挑战和未来的发展方向。 量子色动力学的非微扰区域： 探讨QCD在低能区域的复杂性，如夸克禁闭和手征对称性破缺等现象。介绍研究这些现象的理论工具，如格点QCD（Lattice QCD）等数值计算方法。 希格斯机制的验证与未来： 详细讨论2012年发现希格斯玻色子对标准模型的意义，以及对希格斯玻色子性质的进一步研究将如何揭示超出标准模型的新物理。 规范理论与宇宙学： 探讨量子规范场论在理解早期宇宙演化中的作用，如暴胀理论、大爆炸核合成等。将介绍与宇宙学相关的概念，如宇宙常数、暗物质和暗能量的可能起源。 超对称理论的可能性： 介绍超对称（SUSY）理论的动机和基本思想，它提出每种费米子都对应一个玻色子，反之亦然。探讨SUSY如何解决标准模型中的一些难题，如层次问题，并预言新的粒子。 引力的量子化与规范理论的联系： 讨论量子引力理论的进展，特别是弦理论和圈量子引力等尝试将引力纳入量子框架的理论。探讨这些理论是否可能与规范场论建立起更深层次的联系，实现对所有基本力的统一描述。 超越标准模型的新物理： 介绍标准模型之外可能存在的物理现象，例如中微子质量问题、轻子味破坏、以及味偶素衰变中的异常等。探讨这些现象可能指向的新的规范对称性或新的相互作用。 规范理论在凝聚态物理中的应用： 简要介绍规范场论的思想和数学工具在描述凝聚态物质中的涌现现象，如分数量子霍尔效应、拓扑相等，所展现出的强大生命力。 第四部分：理论的哲学意涵与未来展望 本部分将从更宏观的视角审视量子规范场论的深远意义，并展望其未来的发展图景。 对称性在物理学中的核心地位： 再次强调规范不变性所代表的深刻对称性原理，如何引导物理学家走向基本规律的本质。 理论的统一性与简洁性： 探讨量子规范场论所展现出的物理学追求简洁、统一和普适性的美学特征。 未解之谜与研究方向： 总结当前物理学尚未解决的关键问题，例如暗物质、暗能量的本质，引力与量子力学的统一，以及量子测量问题等。 未来的研究前景： 展望量子规范场论在未来研究中可能扮演的角色，以及新的实验和理论工具将如何推动我们对宇宙更深层次的理解。 结论： 《量子规范场论：从辉煌过往到无限未来》将是一部全面而深刻的著作，它不仅梳理了量子规范场论的发展历程，更深入剖析了其核心思想和理论框架。通过本书，读者将能够领略到现代物理学如何通过精妙的数学语言和深刻的物理洞见，一步步揭示宇宙最基本的运行规律，并对未来的探索充满期待。本书适合物理学专业的学生、研究人员，以及对现代物理学奥秘充满好奇心的广大读者。

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