Classical Mechanics and Relativity pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Mueller-Kirsten, H. J. W.

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页数:574

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价格:$ 117.52

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isbn号码:9789812832511

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• 力学
• 相对论
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• 物理学
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• 牛顿力学
• 拉格朗日力学
• 哈密顿力学
• 狭义相对论
• 广义相对论

理论物理学前沿探索：从量子场论到弦理论 本书旨在为读者提供一个深入、前沿的理论物理学视角，涵盖了当前物理学研究中最活跃、最具挑战性的领域。我们不会过多纠缠于经典力学或狭义相对论的基石，而是将目光投向超越这些经典框架的宏大理论体系，重点探讨量子化、场论的深化以及时空本质的终极探索。 第一部分：量子场论的精深与应用 本部分将从量子电动力学（QED）的精确表述出发，迅速过渡到更具普遍性的量子场论（QFT）框架。我们将深入剖析重整化群（Renormalization Group）的数学结构及其物理意义，揭示不同能标下物理定律如何变化的深刻机制。 一、重整化与有效场论： 我们将详细阐述如何处理无穷大问题，不仅是技术上的需要，更是物理图像的深刻体现。通过路径积分表述，我们将展示费曼图如何系统化地组织微扰展开。随后，重点将转向有效场论（EFT），探讨在特定能量尺度下，高能物理的细节如何被“有效”地排除，从而构建出描述低能现象的简洁模型。这不仅是粒子物理学的核心工具，也是凝聚态物理中描述相变的有力武器。 二、规范场论与标准模型： 本章将深入规范场论（Gauge Theory）的构造原理，从 $U(1)$ 电磁相互作用过渡到 $SU(2)$ 弱相互作用和 $SU(3)$ 强相互作用。我们不会止步于描述性的介绍，而是着重探讨自发对称性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking）——希格斯机制——的数学细节及其对基本粒子质量的决定性作用。标准模型的内部一致性、参数的物理意义以及与实验数据的精妙吻合，都将得到详尽的分析。特别地，我们将探讨色动力学（QCD）中夸克-胶子等离子体（QGP）的理论描述，以及在极端高能条件下夸克禁闭（Confinement）的理论模型。 三、非阿贝尔规范场论的拓扑性质： 在规范场论的框架下，拓扑学开始展现其物理威力。我们将探讨瞬子（Instantons）和磁单极子（Magnetic Monopoles）的存在性，以及它们在解释宇称不守恒（CP Violation）和宇宙早期物理中的潜在作用。规范场的拓扑荷不仅是数学上的构造，更是物理实在的深刻体现。 第二部分：广义相对论的量子化尝试与引力难题 进入本书的后半部分，我们将面对理论物理学中最严峻的挑战：如何将广义相对论与量子力学融合成一个统一的框架。 一、量子引力问题的提出与初步探索： 我们将首先回顾爱因斯坦方程的几何解释，并论证其与标准量子场论范式的根本不兼容性——引力在普朗克尺度下的非重整化性。在此背景下，我们将考察对早期尝试的批判性分析，如超引力（Supergravity）在更高维度上的尝试与局限。 二、弦理论的几何基础与代数结构： 弦理论被视为最有希望的候选者。本章将聚焦于弦论的数学基础，从最早的玻色子弦理论出发，引入费米子自由度以构建超弦理论。我们将详细介绍狄拉克–贝兹那克（D-branes）的概念，它们不仅是弦的端点，更是时空中的动态结构，对理解黑洞熵和信息悖论至关重要。 三、对偶性与 AdS/CFT 对应： 这是现代弦理论中最具革命性的进展之一。我们将深入探讨各种对偶性（Duality），特别是S对偶和T对偶，它们揭示了不同弦理论描述之间的深层联系。核心内容将集中在反德西特空间/共形场论（AdS/CFT）对应，即“全息原理”的数学表述。我们将解析如何通过计算一个 $N$ 维引力理论（如IIB型超弦理论）的自由能，来等效地求解其边界上的共形场论的激发。这一工具如何应用于研究强耦合系统的物质性质（如超导电性或夸克-胶子等离子体）将得到具体的阐述。 四、圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）的视角： 作为与弦理论并驾齐驱的另一大主流尝试，LQG提供了一种背景独立（Background Independent）的量子化方法。我们将介绍斯平量规（Spin Networks）和斯平泡沫（Spin Foams）的概念，它们是时空结构在普朗克尺度下被“离散化”的几何描述。LQG对时间、空间本质的重新定义，与弦理论的背景依赖性形成了鲜明的对比，为我们理解宇宙大爆炸奇点和黑洞内部提供了替代性的视角。 第三部分：超越标准模型与新兴概念 本部分将探讨理论物理学家正在积极探索的，试图在宏大框架内解决标准模型遗留问题的理论构想。 一、大统一理论（GUTs）与超越标准模型的扩展： 我们将考察将强、弱、电磁相互作用统一于一个更大规范群（如 $SU(5)$ 或 $SO(10)$）的理论框架。重点分析这些模型对质子衰变的预测及其与实验的张力，以及它们如何自然地引入了中微子质量的机制。 二、暗物质与暗能量的理论模型： 鉴于宇宙学观测的明确指示，本章将梳理当前主流的暗物质候选者——如弱相互作用重粒子（WIMPs）、轴子（Axions）——的理论动机和实验可检验性。对于暗能量，我们将评估精细调节问题（Fine-Tuning Problem）的严重性，并探讨张量网络和信息论在理解真空能密度中的新思路。 本书的目的是提供一个结构清晰、内容前沿的理论物理学进阶读物，引导读者理解当代物理学在统一自然力、探索时空终极结构方面所进行的深刻而艰苦的智力探险。读者应具备扎实的量子力学和狭义相对论基础，以便更好地吸收这些超越经典图像的复杂概念。

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