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出版者:Springer

作者:Gerald D. Mahan

出品人:

页数:788

译者:

出版时间:2010-12-1

价格:USD 199.00

装帧:Paperback

isbn号码:9781441933393

丛书系列:

图书标签:

• 凝聚态理论
• 量子多体
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• 格林函数
• 多体物理
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• 第三阶段
• 粒子物理
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• 量子场论
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• 统计物理
• 量子力学
• 固体物理
• 物理学
• 理论物理
• 高等教育

《超越经典：现代物理学的前沿探索》 本书简介 本书是一部旨在为物理学、材料科学、化学以及相关工程领域的研究者和高年级学生提供全面、深入、前沿视角的学术专著。它并不关注“多体物理”这一特定领域，而是致力于构建一个更宏大、更具普适性的现代物理学框架，重点剖析那些驱动当代科学突破的核心理论与实验范式。全书分为四大核心板块，层层递进，旨在揭示微观世界到宏观现象之间的复杂关联，以及理论工具在处理复杂系统中的强大能力。 第一部分：量子场论的基石与拓展 (Foundations and Extensions of Quantum Field Theory) 本部分深入探讨了现代物理学的数学骨架——量子场论（QFT）。我们将从量子力学的基本假设出发，逐步构建相对论性的量子场论框架，重点解析狭义相对论与量子力学的融合所带来的深刻物理图像。 第一章：相对论性量子力学回顾与狄拉克方程 首先，本书回顾了非相对论量子力学中的核心概念，如薛定谔方程、波函数完备性。随后，引入狭义相对论，探讨了描述自旋电子的克莱因-高登方程（Klein-Gordon Equation）及其存在的负能态问题。重点剖析保罗·狄拉克（Paul Dirac）如何通过引入旋量和自旋，成功构建了描述费米子的狄拉克方程。我们将详细解析狄拉克方程的相对论协变性、自旋的自然出现，以及它如何预示了反物质的存在。此外，还会对比不同表示下的狄拉克方程，及其在计算电子磁矩等基本物理量时的优越性。 第二章：正则对易关系与粒子概念的重塑 本章聚焦于从波函数表象过渡到场算符表象的关键一步。我们详细阐述了正则对易关系（Canonical Commutation Relations, CCR）在量子场论中的地位，以及如何利用升降算符（Creation and Annihilation Operators）来构建粒子的态空间（Fock Space）。本书将清晰区分玻色子和费米子场的操作子结构，并解释为何必须使用反对易关系（Anti-commutation Relations）来描述费米子，从而严格遵守泡利不相容原理。这一转变不仅仅是数学上的，它彻底改变了我们对“粒子”的理解——粒子不再是固定的实体，而是场的激发模式。 第三章：路径积分表述与费曼图 路径积分表述是现代场论中处理复杂相互作用的强大工具。本章将详述费曼（Feynman）的路径积分方法，解释如何通过对所有可能的场组态求和来计算概率幅。我们将重点解析费曼图在计算散射矩阵（S-Matrix）元时的直观性和系统性。详细分解各种拓扑结构的费曼图（如自能图、真空极化图），并探讨其在处理相对论性多体问题时的便利性，例如在计算特定截面时的优势。 第二部分：规范场论与粒子物理学的标准模型 (Gauge Theories and the Standard Model) 这一部分是现代粒子物理学的核心，它建立在规范对称性的基本原理之上，成功描述了除引力外的所有基本相互作用。 第四章：规范对称性与相互作用的几何化 本书从抽象的数学对称性角度出发，解释了局部规范不变性如何自然地导出相互作用力的存在。从最简单的U(1)电磁相互作用（光子媒介）开始，我们将深入讨论非阿贝尔（Non-Abelian）规范理论——SU(2)和SU(3)群。详细推导描述弱相互作用的SU(2)理论和描述强相互作用的量子色动力学（QCD）。特别关注非阿贝尔规范场中规范玻色子之间存在自相互作用的物理图像及其重要性。 第五章：自发对称性破缺与希格斯机制 本章是连接理论与实验的关键。我们将系统地探讨自发对称性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking, SSB）的概念，并将其应用于描述质量的起源。重点剖析了戈德斯通定理（Goldstone's Theorem）及其在规范理论中的修正——即戈德斯通玻色子如何被规范玻色子“吞噬”，从而赋予规范玻色子（W和Z玻色子）质量的希格斯机制。本书将提供一个简洁的数学模型来演示这一过程，并将其与LHC实验的发现联系起来。 第六章：标准模型的构建与局限 本章综合前述内容，完整地构建了电弱统一理论和量子色动力学（QCD）的粒子物理学标准模型（Standard Model, SM）。我们将列出所有已知的基本费米子（夸克和轻子）及其耦合结构，并分析标准模型在描述高能物理现象方面的巨大成功，例如精确预测的电子磁矩（g-2）等。最后，本书将批判性地探讨标准模型的局限性，如质量层级问题、暗物质和暗能量的缺失、中微子质量的解释等，为下一部分的前沿探索做铺垫。 第三部分：凝聚态物理的有效场论方法 (Effective Field Theories in Condensed Matter) 虽然量子场论最初为粒子物理设计，但其强大的工具箱已被成功移植到处理大量相互作用的凝聚态系统中，形成了有效的场论描述。 第七章：准粒子激发与低能有效理论 本章着眼于如何利用有效场论的思想来处理凝聚态系统。我们将介绍准粒子（Quasiparticles）的概念，例如电子在晶格中的有效质量、激子、声子等，它们是复杂相互作用系统的简化描述。重点解析如何构建描述特定低能激发行为的拉格朗日量，忽略掉高能级或远距离的细节。这将包括对朗道费米液体理论（Landau Fermi Liquid Theory）的深入讨论，将其视为一个低能有效场论的经典范例。 第八章：拓扑效应在凝聚态中的显现 本章探讨了拓扑不变量在凝聚态系统中的重要性，特别是拓扑绝缘体和拓扑超导体。我们将介绍贝里相位（Berry Phase）的概念，以及它如何影响电子在布里渊区中的动力学。详细分析了陈数（Chern Number）在描述二维电子气（如量子霍尔效应）中的作用，并探讨了拓扑材料中边界态的鲁棒性，这些边界态对局域杂质具有免疫力，展示了拓扑保护的强大潜力。 第四部分：复杂系统中的新兴现象 (Emergent Phenomena in Complex Systems) 最后一部分将目光投向宏观尺度的复杂性，关注从基本规律中涌现出的、难以仅凭微观原理直接预测的现象。 第九章：统计物理学的现代进展与非平衡态 本书将超越传统的平衡统计力学，深入研究非平衡态统计物理。我们将探讨随机过程、噪声分析（如朗之万方程的应用）以及随机矩阵理论在描述复杂谱结构中的应用。重点分析耗散系统中的相变，例如涉及能量输入和耗散的远非平衡系统（如激光系统或湍流边缘），以及如何使用信息论工具（如熵生成速率）来量化这些系统的复杂性。 第十章：量子信息与计算的物理基础 本章探讨了量子力学原理在信息处理中的应用。我们将详细阐述量子比特（Qubit）的物理实现挑战，以及量子纠缠（Entanglement）作为一种物理资源的重要性。本书将分析量子纠缠的量化度量（如纠缠熵），并讨论几种主要的量子计算模型（如门模型、绝热量子计算）的物理基础和当前实验平台（如超导电路、离子阱）面临的退相干问题。 通过对量子场论的严谨构建、对标准模型的深入剖析、对凝聚态中有效场论的借鉴，以及对复杂非平衡系统的探讨，《超越经典：现代物理学的前沿探索》旨在为读者提供一个跨越微观粒子到宏观复杂性的完整知识图景，强调现代物理学中理论工具的普适性与深度。

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我个人对书中对于近似方法和实验验证的描述尤为欣赏，这部分内容真正体现了这本书的“实践温度”。很多理论物理著作往往沉溺于理想化的模型，让人感觉高高在上，脱离实际。然而，这本书却花了相当大的篇幅去讨论，在真实世界的复杂体系中，哪些近似是合理的，哪些是致命的。例如，在讨论长程相互作用时，它不仅给出了理论的极限形式，还详细对比了有限温度、有限密度下，不同截断方法对结果精度的影响，甚至引用了近期的实验数据来佐证特定模型的适用范围。这种脚踏实地的态度，让读者能够清晰地认识到，理论物理学的魅力不仅在于其优雅的数学形式，更在于它如何被巧妙地应用于解析纷繁复杂的现实世界。那些详细的图表和曲线拟合的案例分析，简直就像是打开了一扇通往前沿研究的窗户，让人在学习理论的同时，也能感受到科学探索的真实脉搏和挑战。

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在处理某些前沿或具有争议性的理论分支时，作者表现出了惊人的平衡感和洞察力。例如，在涉及不同流派对同一现象的解释存在分歧的地方，作者并没有偏袒某一方，而是采取了一种“并陈对比”的手法。他会清晰地阐述A学派的核心假设和推导路径，随后再详尽地展示B学派是如何从不同的基本公设出发，得出看起来截然不同，但可能在特定极限下趋同的结论。更妙的是，作者在这些对比的间隙，会适当地插入一些历史背景的介绍，说明这些分歧是如何产生的，以及现代物理学界更倾向于哪种解释，并给出理由。这种处理方式极大地培养了读者的批判性思维，让我们明白，即便是最成熟的理论大厦，其地基也可能建立在尚未完全统一的哲学或数学基石之上。这种鼓励读者自己去权衡和判断的引导方式，是真正优秀学术著作的标志。

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这本书的语言风格有一种独特的“古典的精准”感。它不同于当下流行的那种追求口语化、力求轻松愉快的科普写作风格。相反，它保持了一种非常正式、一丝不苟的德式或俄式物理学的严谨感。句子结构往往复杂而富有层次，逻辑连接词的运用极其精准，每一个限定词和状语都不可或缺，共同构建出一个无懈可击的论证链条。这种风格无疑要求读者投入更多的注意力去“解构”句子，去仔细辨析每一个措辞背后的精确含义。但这带来的回报是巨大的——一旦你适应了这种语言的节奏，你会发现它在传递复杂信息时具有无与伦比的效率和精确性，极大地减少了因语言模糊而产生的误解。对于需要精确理解物理定义的专业人士而言，这种近乎“数学化”的文本语言，比任何花哨的比喻都来得可靠和令人信服。

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这本书的叙事结构和内容组织方式，展现出一种极为严谨的学术态度和清晰的逻辑构建能力。它不像某些教材那样，一股脑地将所有理论一股脑地抛给读者，而是采用了一种“螺旋上升”的教学法。开篇的章节总是从最基础、最直观的物理图像切入，比如从经典的理想气体模型出发，逐步引入量子化的概念，这种循序渐进的方式，让读者能够牢牢抓住核心物理图像，避免了直接陷入高深数学语言的泥沼。随后，随着章节的深入，作者开始巧妙地引入更复杂的数学工具，比如群论的应用或者路径积分的视角，但每一次引入新工具时，都会先用一小节篇幅回顾其在更简单系统中的应用，确保知识点的承接性。这种构建方式，使得知识体系如同精密的瑞士钟表一般，每一个齿轮都咬合得恰到好处，不会出现前后矛盾或知识断层的问题。对于我这种需要跨学科整合知识的读者来说，这种结构上的完整性和连贯性，比单纯堆砌公式要重要得多，它真正教会了我们如何“思考”物理问题，而不是仅仅“计算”物理问题。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那种深邃的靛蓝色调，搭配着烫金的字体，散发着一种沉稳而又神秘的气息，让人光是拿到手里就能感受到它背后蕴含的重量感。内页的纸张质量也挑不出什么毛病，触感细腻，油墨印刷清晰锐利，即便是细小的公式符号也能看得一清二楚，长时间阅读下来也不会感到眼睛疲劳，这对于一本需要反复查阅和深入研读的专业书籍来说，简直是太重要了。排版上，作者显然在细节上下了不少功夫，章节之间的逻辑衔接自然流畅，段落划分也适中，使得即便是面对那些高度抽象的理论概念，读者也能保持相对清晰的思维脉络，不至于在文字的海洋中迷失方向。尤其是那些关键公式和定理的推导过程，不仅步骤详尽，注释也相当到位，很多地方甚至会辅以简短的文字解释其物理意义，这极大地降低了初学者理解复杂数学框架的门槛。总而言之，从物理层面上来说，这本书的“硬件”配置无疑是顶级的，为深度学习提供了一个极佳的物理载体。

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老派凝聚态 应该主要会拿来做参考书 看的几个部分都写的很清楚

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老派凝聚态 应该主要会拿来做参考书 看的几个部分都写的很清楚

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内容广且 较简单，凝聚态多体理论入门教材首选

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老派凝聚态 应该主要会拿来做参考书 看的几个部分都写的很清楚

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