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出版者:Jones & Bartlett Publishers

作者:S. W. Anwane

出品人:

页数:430

译者:

出版时间:2009-12-28

价格:USD 80.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781934015520

丛书系列:

图书标签:

• 量子力学
• 高级量子力学
• 量子理论
• 物理学
• 研究生
• 量子场论
• 相对论量子力学
• 散射理论
• 希尔伯特空间
• 狄拉克符号

《弦论导论：高能物理学的统一之路》 内容简介 本书旨在为物理学研究生及对理论物理前沿有浓厚兴趣的读者，提供一本全面、深入且具有启发性的弦论入门教材。弦论，作为试图调和量子力学与广义相对论，构建万有理论（Theory of Everything）的最有希望的候选者之一，其核心思想和数学框架的建立，是当代理论物理学的基石。本书将从最基本的概念出发，逐步构建起一个严谨的理论体系，涵盖了从一维振动弦的经典动力学到高维超对称弦论的现代图景。 第一部分：从经典弦到量子弦 本部分首先回顾了经典物理学中对粒子和场的基本描述，为引入弦的革命性概念做铺垫。我们将详细讨论经典开弦与闭弦的拉格朗日量形式，着重分析其世界面（Worldsheet）的几何结构和动力学演化。通过对 Nambu-Goto 作用量的分析，读者将理解为何在特定维度下，弦的动力学才能保持自洽。 随后，我们将进入共形场论（Conformal Field Theory, CFT）在弦论中的核心地位。我们将阐述如何利用共形对称性来约束系统的自由度，并详细推导玻松括号到量子对易关系的过渡。重点在于玻色子弦的量子化过程，包括对模空间的理解，以及如何通过引入狄拉克-贝特纳（Dirac-Nambu-Goto）规范固定来分离系统的物理自由度。读者将首次接触到洛伦兹超对称性的自然出现，以及在计算中不可避免地遭遇开放弦的紫外灾难和振动模式的无穷多。 第二部分：超对称与紧致化 经典弦理论的量子化揭示了宇宙必须存在于一个特定的维度——26维时空。为了将理论与我们观测到的四维时空相符，引入超对称性成为必然。本部分将系统介绍超弦理论的构建。我们将详细阐述如何将费米子自由度纳入到理论框架中，包括RNS（Ramond-Neveu-Schwarz）公式的推导和处理零模（zero modes）的复杂性。 在超对称的基础上，我们将深入探讨五种超弦理论（I型、IIA型、IIB型、异轴[Heterotic] $E_8 imes E_8$ 和 $SO(32)$）的构建和它们之间的内在联系。这部分的核心内容之一是卡拉比-丘（Calabi-Yau）流形的引入。为了将多余的六个维度“卷缩”起来，形成可观测的四维时空，我们需要精确的几何结构。本书将提供卡拉比-丘几何的数学基础，并解释霍奇对偶性在计算弦振动模式谱中的关键作用。读者将学习到，紧致化的方式直接决定了低能有效场论的性质，特别是超对称的保留与破缺。 第三部分：对偶性与M理论 进入21世纪，弦论研究的重心转向了深刻的对偶性（Duality）概念，这揭示了看似不同的理论之间存在着深刻的联系。本部分将细致讲解T对偶、S对偶和U对偶。T对偶的推导将从圆环上的紧致化入手，展示小半径下的物理如何等效于大半径下的物理，从而解开对偶性在对偶空间中的自洽性。 S对偶，即强耦合与弱耦合之间的等价性，是理解理论统一性的关键。我们将通过解析延拓和耦合常数的变换来阐释S对偶的物理意义。最终，我们将引入M理论的概念。M理论被认为是连接所有五种超弦理论的更高维理论框架。本书将通过分析IIA型理论在$R_{11}$极限下的行为，以及D膜（Dirichlet Branes）作为M理论的低能激发态的出现，来勾勒出M理论的初步图景。D膜的引入，特别是它们作为开弦端点的角色，将自然地引出狄利克雷边界条件和张量多重线（Tensor Multiplets）的动力学。 第四部分：AdS/CFT 对应与黑洞熵 本书的最后部分聚焦于弦论在解决其他物理学难题中的应用，特别是AdS/CFT 对应关系（Anti-de Sitter/Conformal Field Theory Correspondence）。我们将从AdS时空的几何结构出发，详细推导共形块的对偶性。这一对应关系，作为全息原理（Holography）的最有力体现，使得我们可以用引力理论来研究强耦合的量子场论。 最后，我们将利用弦论的框架来解决黑洞热力学中的核心问题。通过对D-膜的堆叠构造特定类型的黑洞（如超对称黑洞），我们将计算出其微观态的数目，并与贝肯斯坦-霍金（Bekenstein-Hawking）熵公式进行精确匹配。这部分内容有力地展示了弦论作为量子引力理论的成功之处，即提供了一种从微观量子态出发来解释宏观热力学性质的机制。 全书结构严谨，数学推导详尽，旨在为读者打下坚实的理论基础，并激发其对探索宇宙终极规律的兴趣。

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我一直对量子力学中那些“似是而非”的现象充满好奇，比如“自旋”这个概念，它在经典物理中似乎找不到直接的对应物。《Advanced Quantum Mechanics》在介绍“自旋及其相对论性描述”的部分，无疑是我关注的焦点。我期待书中能够详细阐述为什么粒子会有自旋，以及自旋是如何在量子力学中被描述的。我猜想，书中可能会从角动量算符的角度出发，逐步引出自旋的量子化特性，并可能涉及到泡利矩阵等工具。我希望通过这本书，能够更清晰地理解自旋在粒子相互作用和物理性质中所扮演的角色，例如在磁性材料和原子光谱中的重要性。这本书给我的感觉，是在探索量子世界中那些最基本、最奇特的属性。

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阅读《Advanced Quantum Mechanics》的初衷，很大程度上源于我对量子计算的浓厚兴趣。书中关于“量子信息理论”和“量子纠缠的应用”的章节，让我看到了理论与实践结合的巨大潜力。我一直觉得，量子纠缠不仅仅是一个抽象的物理概念，更是未来信息技术的核心驱动力。这本书似乎会深入剖析纠缠态的制备、测量以及其在量子通信和量子计算中的具体应用。我期待能够学习到如何利用量子比特的叠加和纠缠特性来实现超越经典计算机的计算能力，以及如何利用量子密钥分发来保障信息安全。虽然这部分内容可能涉及到大量的数学推导和算法设计，但对我来说，能够理解这些前沿科技背后的原理，将是一种巨大的智力满足。这本书给我一种感觉，它不仅仅是在介绍理论，更是在描绘一个正在发生的科技革命的蓝图。

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作为一名对基础物理理论始终保持好奇心的读者，《Advanced Quantum Mechanics》中关于“对称性在量子力学中的作用”的部分，无疑是吸引我的重要原因之一。我一直认为，对称性是宇宙中最基本、最优雅的原理之一，而量子力学更是将对称性发挥到了极致。书中可能会深入探讨诺特定理在量子世界中的体现，以及例如宇称不守恒、时间反演不变性等概念。理解这些对称性原理，不仅能帮助我们更深刻地认识量子现象的本质，还能为我们构建更完整的粒子物理模型提供重要的线索。我设想，通过学习这部分内容，我能够理解为什么某些粒子行为是允许的，而另一些则是不被允许的，以及这些对称性如何在基本相互作用中扮演关键角色。这本书给我的感觉，就像是在揭示隐藏在量子现象背后的“游戏规则”。

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我曾听说《Advanced Quantum Mechanics》在处理“多体量子系统”方面有独到的见解，这一点恰好是我在过去学习中遇到的一个瓶颈。很多时候，我们接触到的量子力学模型都是处理单体粒子，但现实世界中的许多重要现象，比如固体的电子行为、超导现象等，都离不开对大量粒子相互作用的理解。这本书似乎会提供系统的方法来分析这些复杂的量子系统。我尤其关心书中关于“第二量子化”和“费曼图”的讲解。前者似乎是一种处理多粒子体系的强大数学工具，后者则以直观的图形方式来描述粒子相互作用，这对于理解复杂的散射过程非常有帮助。我希望通过这本书，能够掌握分析和预测多体量子系统中出现的集体现象的能力，从而为我的研究提供更坚实的理论基础。

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在选择《Advanced Quantum Mechanics》这本书时，我最看重的是其在“量子场论基础”方面的介绍。在我看来，量子场论是连接量子力学和相对论的桥梁，是理解所有基本粒子及其相互作用的根本理论。我一直对费曼图、重整化等概念感到着迷，但限于之前的知识体系，一直未能深入理解。这本书似乎提供了一个循序渐进的导引，从量子电动力学（QED）开始，逐步建立起量子场论的数学框架。我期待能够学习到如何用场算符来描述粒子的产生和湮灭，以及如何处理高阶散射过程中的发散问题。这本书对我来说，不仅仅是关于量子力学，更是关于宇宙最基本构成要素的奥秘。

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我是一位希望将理论物理知识与实验观测联系起来的读者，《Advanced Quantum Mechanics》中关于“量子测量理论”的部分，恰好满足了我的这一需求。我一直觉得，量子力学的怪异之处，很大程度上体现在测量过程中。这本书似乎会深入探讨波函数塌缩的本质，以及各种测量理论，例如哥本哈根解释、多世界解释等。我期待能够理解为什么我们在进行量子测量时，会得到概率性的结果，以及如何从理论上预测实验观测到的现象。光是设想能够理解一个宏观测量仪器是如何与微观的量子系统相互作用，并导致其状态发生改变，就足以激发我的学习热情。这本书给我一种感觉，它是在尝试弥合理论与实验之间的鸿沟。

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我是一个对“量子力学在凝聚态物理中的应用”特别感兴趣的人。《Advanced Quantum Mechanics》这本书，从我的初步浏览来看，似乎在这方面提供了相当深入的讨论。我尤其期待书中对“格林函数方法”和“能带理论”的详细阐述。我深知，理解固体材料的导电性、磁性等宏观性质，离不开对其中大量电子行为的量子力学描述。格林函数方法作为一种强大的多体理论工具，能够有效地处理粒子之间的相互作用，而能带理论则为理解晶体中电子的能量状态提供了框架。我希望通过这本书，能够更清晰地理解这些理论如何被用来解释诸如金属、绝缘体、半导体等材料的特性，以及可能为新型材料的设计提供理论指导。

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我是在一次学术讲座中第一次听说《Advanced Quantum Mechanics》这本书的。当时，讲者简略地提到了书中对“路径积分量子化”的介绍，这让我印象深刻。我一直觉得，传统的薛定谔方程描述虽然直观，但在某些复杂情况下，例如处理相互作用的量子场时，会显得力不从心。而路径积分方法，通过对所有可能的“路径”进行求和，似乎提供了一种全新的、更深刻的理解量子动力学的方式。我非常期待书中能够详细地阐述这一方法的数学框架，以及它如何与量子场论相结合，从而更有效地描述粒子在时空中的演化。光是想象用一种“万物皆有其可能路径，而最终结果是所有路径的叠加”的视角来理解量子世界，就觉得充满了哲学意味和强大的数学力量。

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刚拿到这本《Advanced Quantum Mechanics》，还没来得及深入研读，但光是目录和前言就足以让我充满期待。作者在开篇就点明了这本书的目标读者群——那些已经对基础量子力学有相当认识，并且渴望深入探索量子世界深层奥秘的学者和研究者。这一点就让我感到非常契合我目前的学习需求。我一直对量子纠缠、量子隧穿等现象背后的数学框架感到好奇，而这本书似乎承诺将带领我跨越那些基础概念的简单介绍，直接触及更抽象、更深刻的理论模型。书中提及的“路径积分”、“狄拉克符号”等词汇，无一不让我联想到那些曾经让我头疼又着迷的公式推导。我尤其期待书中对量子场论的介绍，那将是理解粒子物理和凝聚态物理的关键。从纸质的触感和装订的精美程度来看，这本书的出版质量也是相当不错的，这对于一本学术专著来说，无疑增加了阅读的愉悦感。我预感，这本书将成为我学术道路上的一盏指路明灯，帮助我拨开量子力学迷雾，看到更广阔的图景。

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说实话，我一直觉得量子力学就像一个由奇思妙想构成的宇宙，充满了反直觉的现象，而《Advanced Quantum Mechanics》似乎正是通往这个宇宙更深处的地图。我被书中提及的“相对论性量子力学”部分深深吸引。毕竟，宏观世界的物理规律和微观世界的量子规律之间如何无缝衔接，一直是我思考的难题。这本书似乎打算从狄拉克方程入手，逐步揭示电子、光子等基本粒子在相对论框架下的行为。我设想，通过学习这部分内容，我能够更好地理解例如粒子产生和湮灭的机制，以及更高级的量子场论的构建基础。光是想象一下能够理解波函数是如何在时空中演化的，以及如何用一种更统一的框架来描述所有基本粒子，就足以让我兴奋不已。这本书的厚度也暗示着其内容的丰富性，我估计需要花费大量时间和精力去消化，但这种挑战对我而言正是学习的魅力所在。

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