An Introduction to Regge Theory and High Energy Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Collins, P. D. B.

出品人:

页数:460

译者:

出版时间:2009-5

价格:$ 103.96

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isbn号码:9780521110358

丛书系列:

图书标签:

• Regge Theory
• High Energy Physics
• Particle Physics
• Scattering Theory
• Relativistic Quantum Mechanics
• Quantum Field Theory
• Theoretical Physics
• Physics
• Mathematical Physics
• String Theory

宇宙的深层结构与粒子间的交织作用：量子场论与标准模型的进阶探索 本书旨在为已经掌握基础量子力学与狭义相对论的读者，提供一个深入探索现代高能物理学核心理论框架的路径。我们将侧重于量子场论（Quantum Field Theory, QFT）的严谨构建，以及粒子物理学标准模型（Standard Model, SM）的精细结构与前沿挑战。本书的叙述风格力求清晰、逻辑连贯，并辅以足够的数学推导来揭示物理图像背后的深刻原理，而非仅仅停留在现象学的描述。 第一部分：量子场论的数学与物理基础重建 我们将从重访经典场论的不足之处开始，引向量子化的必然性。核心部分将聚焦于如何将粒子概念转化为场的激发态，这是理解所有基本相互作用的基础。 第一章：经典场论的回顾与正则量子化 本章首先回顾拉格朗日和哈密顿力学在连续系统中的应用，引入经典场概念及其运动方程（如Klein-Gordon场和Dirac场）。随后，我们将详细介绍正则量子化方法，即对场进行时间演化的算符化处理。重点讨论对玻色子和费米子进行正规序（Normal Ordering）的必要性，以消除不收敛的零点能。对自由场的量子化过程将详尽展示如何自然地涌现出粒子态及其湮灭与产生算符，为后续的相互作用场论奠定坚实基础。 第二章：相互作用与微扰论 将自由场推广至相互作用场是构建量子场论的关键一步。本章着重介绍相互作用绘景（Interaction Picture）和Dyson级数展开。我们将详细阐述S矩阵（散射矩阵）的概念及其在计算散射截面和衰变率中的核心地位。微扰论的局限性——无穷大的出现——将自然引出下一主题：重整化。 第三章：重整化与有效场论的思想 无穷大的出现是早期QFT面临的重大危机。本章将系统阐述如何通过重整化程序处理这些发散。我们将区分紫外（UV）发散和红外（IR）发散，并着重分析如何定义并计算重整化常数（如场重整化、质量重整化和耦合常数重整化）。通过“截断”和“跑动”耦合常数的概念，我们将引入有效场论（Effective Field Theory, EFT）的现代视角，强调物理理论的尺度依赖性，以及如何理解紫外完结（UV-completion）的含义。这部分内容将为理解规范理论的非平凡结构做好铺垫。 第二部分：规范不变性与标准模型的构建 规范场论是描述电磁力、弱核力和强核力的基石。本部分将从抽象的对称性原理出发，构建出描述基本粒子行为的完整理论框架。 第四章：规范场论的基础：相位相干性与杨-米尔斯理论 本章将从一个单一的电荷粒子对局域相位变换敏感性的要求出发，引出光子场的引入，从而复现量子电动力学（QED）。随后，我们将推广这一思想至非阿贝尔群，详细推导杨-米尔斯（Yang-Mills）理论的拉格朗日量。重点讨论非阿贝尔规范场（如胶子）的自相互作用及其对散射过程的深远影响，为理解强相互作用的复杂性做准备。 第五章：自发对称性破缺与希格斯机制 标准模型成功的核心之一是它能赋予规范玻色子（W和Z玻色子）质量，同时保持规范不变性。本章将深入探讨金德森-萨拉姆-温伯格（Glashow-Salam-Weinberg, GSW）理论，分析Nambu-Goldstone定理在对称性破缺情景下的修正。我们将详尽推导希格斯机制如何通过与规范场的耦合，赋予规范玻色子质量，并产生具有质量的希格斯标量玻色子。本章也将处理费米子（夸克和轻子）如何通过Yukawa耦合获得质量的过程。 第六章：标准模型的细致结构与精确检验 在完整构建了描述电弱相互作用和强相互作用（QCD）的拉格朗日量之后，本章将聚焦于标准模型的具体内容及其精确检验。我们将分析费米子的味（Flavor）结构，讨论CP破坏的起源（通过CKM矩阵和Kobayashi-Maskawa机制）。强相互作用的特点，如渐近自由（Asymptotic Freedom）和夸克色禁闭（Color Confinement）的定性描述也将被引入。最后，本章将探讨标准模型对精密实验数据的惊人符合程度，例如电子的反常磁矩计算。 第三部分：标准模型之外的物理前沿 尽管标准模型取得了巨大的成功，但它并非终极理论。本部分将探讨当前物理学界关注的重大未解难题，并介绍一些试图超越标准模型的理论尝试。 第七章：标准模型的局限性与未解决的问题 我们将系统地列举并分析标准模型遗留的重大难题：引力的缺失（缺乏量子引力理论的描述）、中微子的质量问题（标准模型预测中微子是无质量的）、暗物质和暗能量的本质、代数层次问题（Hierarchy Problem）以及电荷宇称（CP）破坏的强度不足以解释宇宙中物质过剩的现象。 第八章：超越标准模型的理论框架导论 针对第七章提出的挑战，本章将简要介绍几种主要的“寻新物理”（BSM）思路。首先，我们将讨论超对称理论（Supersymmetry, SUSY）如何通过引入超伴侣粒子来缓解层次问题，并可能统一耦合常数。其次，我们将探讨大统一理论（GUTs）的基本概念，即在极高能量下，电弱力和强力可能统一的景象，以及其可能导致的质子衰变这一关键可检验的预言。最后，本书将对量子引力的基本思路（如弦理论的某些基本概念）进行概述，强调其在更高能标下提供紫外完结的可能性。 本书的目的是提供一个严谨、深入且聚焦于现代场论工具的指南，帮助读者跨越从基本量子理论到前沿粒子物理实践的鸿沟。全书强调从基本原理出发构建理论，并用现代数学工具来解析复杂的物理现象。

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这部著作的章节安排着实令人称道，它不是那种上来就将读者灌输复杂数学模型的教材。作者很巧妙地从物理学的基本概念入手，像是带着读者在物理学的殿堂里进行一次循序渐进的漫步。尤其是前几章对实验现象的细致描述，让我这个初学者感到豁然开朗。那种将理论与实际观测紧密结合的叙事方式，极大地激发了我的学习兴趣。我记得有一段专门讨论了粒子对撞实验中一些早期数据的解读，那段文字的论述逻辑严密，层层递进，即使是对这领域了解不多的人也能大致跟上作者的思路。它成功地搭建了一座桥梁，连接了宏大的理论构想与我们日常能观察到的物理现象。这种处理方式，远比那些上来就抛出大量抽象方程的书籍更具亲和力，让人感觉学习过程是充实而非枯燥的。它不仅仅是知识的堆砌，更像是一场精心策划的思维探险，每翻过一页，都能感受到对物理世界理解深度的增加。

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我对书中关于对称性和守恒定律的阐述印象尤为深刻。作者没有将这些概念视为理所当然的数学工具，而是深入挖掘了它们在描述基本粒子相互作用中的核心地位。书中对某些特定对称群的讨论，其深度恰到好处——既提供了足够的数学严谨性以供深入研究，又用大量的物理图像和类比来帮助理解这些抽象结构的物理意义。例如，在讨论手征对称性破缺时，作者引入了非常生动且富有启发性的类比，这使得原本晦涩难懂的破缺机制变得可以把握。这种对概念根源的追溯，极大地提升了我对现代粒子物理学框架的整体认识。它教我的不仅仅是“是什么”，更是“为什么是这样”。读完这部分内容，我感觉自己对自然界深层结构的美感有了更深层次的体会，仿佛是窥见了宇宙运行的一些基本旋律。

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总的来说，这部作品在我心目中占据了一个非常特殊的位置。它不像那些纯粹的参考手册，冰冷地罗列公式；也不像纯粹的科普读物，过度简化而失真。它以一种近乎对话的姿态，引导读者进入一个专业而迷人的领域。我发现自己不再是被动地接受知识，而是在跟着作者的思路主动建构对世界的理解框架。书中对历史发展的回顾，尤其是对那些关键人物思想转变过程的描述，为理解理论是如何“诞生”而非仅仅“存在”提供了宝贵的视角。这种历史感和物理直觉的结合，使得阅读体验极为丰富。它成功地让一个复杂的主题变得既严谨又充满探索的乐趣，是近年来我接触到的最令人满意的专业书籍之一，它真正做到了“引人入胜”的教育目标。

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如果说有什么地方让我感到略有不适，那可能是在某些前沿课题的处理上，深度略显保守。虽然全书的基石打得极其稳固，历史脉络梳理得清晰有力，但对于那些近十年内涌现出的、尚未完全定论的理论猜想，似乎着墨不多，或者说，讨论得更为谨慎和概括。当然，这或许是定位使然，毕竟一本优秀的入门或进阶教材需要确保其内容的时效性和可靠性。但对于我这样热衷于探索物理学“前线”的读者来说，偶尔会期待能看到更多对当前物理学界热点争议的深入剖析，即便是作为拓展阅读材料也好。不过话说回来，扎实的基础是探索前沿的唯一途径，因此，作者的审慎也无可厚非，它确保了读者不会被那些尚未被时间检验的理论所误导。

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这本书在处理技术细节方面展现出惊人的成熟度。许多高级教材往往为了追求形式上的完备性而牺牲了阅读的流畅性，但这部作品似乎找到了一个绝佳的平衡点。当涉及到诸如微扰论或路径积分的复杂计算时，作者总是先给出清晰的物理动机和简化模型，只有在必要时才引入繁复的数学推导。更重要的是，每当出现一个关键的数学工具时，书中总会有相关的脚注或附录来简要回顾其背景知识，这对于那些知识储备不够全面的读者来说，简直是雪中送炭。我尤其欣赏作者在解释高阶修正项时所采用的清晰标记法，它极大地降低了我在追踪复杂公式时的认知负荷。这本书的排版和图表设计也极为出色，图示往往能用最简洁的几何图形表达复杂的相互作用过程，使得那些本应令人望而却步的计算部分，反而成了展示物理美感和逻辑力量的舞台。

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