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《同步辐射科学基础》内容简介：同步辐射是被加速到接近光速的电子，在磁场中困向心加速度而改变运动方向时产生的亮度极高、性能极佳的辐射。基于同步辐射的各种现代实验技术，在凝聚态物理和材料科学、化学与聚合物科学、生物和医学、分子环境科学、农学和林学等众多领域以及广泛的工业应用中，已是不可或缺的手段。该书从同步辐射的特性及其产生原理说起，阐述了同步辐射光源和光束线技术；解说了原子、分子，晶体及晶体表面的关于真空紫外、软x射线谱学和光电子能谱的电子结构研究；解说了利用硬X射线的X射线衍射的晶体结构解析，利用扩展X射线吸收精细结构技术的物质局域结构分析，以及X射线荧光分析和关于非弹性散射的电子结构研究，等等。研究对象涉及无机材料和有机材料的晶体、非晶体、液体，表面与界面以及蛋白质等诸多疗面。此外，还介绍了利用同步辐射的工艺应用研究、红外线谱学、从红外线到软X射线、硬X射线的成像研究等。《同步辐射科学基础》可以作为同步辐射科学研究人员的教材和参考工具。
《超弦理论与膜宇宙：探索十维时空下的基本粒子与引力统一》 图书简介 本书深入探讨了现代物理学中最前沿、也最引人入胜的领域之一——超弦理论（Superstring Theory）及其演化出的M理论。它旨在为物理学专业学生、研究人员以及对宇宙终极奥秘抱有深厚兴趣的科学爱好者，提供一个全面且严谨的认知框架，理解如何利用高维空间概念来调和量子力学与广义相对论的根本矛盾。 第一部分：理论的基石与动机 本书伊始，首先梳理了粒子物理学的标准模型（Standard Model）所取得的辉煌成就，以及它在解释引力作用和描述所有自然力统一性方面所暴露出的深刻局限性。我们详细阐述了将点状粒子替换为一维的、振动的“弦”这一革命性概念是如何自然地在数学框架中引入自旋为2的无质量粒子——引力子（Graviton）的。 量子引力的困境： 集中分析了尝试将引力纳入量子场论框架时遭遇的不可重整化问题，这是弦理论诞生的直接驱动力。 玻色子弦理论的兴衰： 追溯了最早的玻色子弦理论，探讨了其预测的“tachyon”（超速粒子）问题，以及为何需要引入费米子（Fermions）来解决统计力学上的不一致性，从而引向超对称性的必然性。 超对称性的引入与超弦： 全面介绍超对称（Supersymmetry, SUSY）的原理，即每种玻色子都有一个对应的费米子伙伴，反之亦然。在此基础上，详细构建了五种自洽的、无异常的I型、IIA型、IIB型、异源（Heterotic）SO(32)和$E_8 imes E_8$ 超弦理论。 第二部分：高维几何与紧致化 超弦理论的数学一致性，要求我们的宇宙不仅仅存在于我们熟悉的四维时空（三维空间加一维时间）中，而是必须存在于一个十维（超弦理论）或十一维（M理论）的时空中。本书的核心章节之一，便是致力于理解这些额外维度是如何被隐藏起来的。 卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds）： 深入讲解了紧致化（Compactification）的概念，即额外维度被卷曲成极其微小的几何结构。我们详细分析了卡拉比-丘流形在决定四维物理常数和粒子谱中的关键作用，包括其拓扑不变量（如霍奇数）如何对应于可观测的粒子数量。 维度约减的数学： 提供了将十维理论有效降维至四维的数学工具，包括爱丁顿-牛顿（Kaluza-Klein）理论的现代推广，解释了为什么我们没有察觉到这些额外的空间维度。 膜（Branes）的出现： 随着研究的深入，理论表明弦不仅仅是“开放的”或“闭合的”，它们可以附着在更高维度的对象上，即D-膜（Dirichlet Branes）。本书详述了D-膜的性质、它们如何支持狄拉克费米子以及它们在解决界限条件问题中的重要性。 第三部分：M理论的统一与对偶性 在二十世纪九十年代中期，物理学家发现五种看似不同的超弦理论实际上是同一个更宏大、更基础的理论在不同极限下的描述，这个统一的框架被称为M理论。 S对偶性与T对偶性： 详细阐述了弦理论家族内部存在的各种对偶性（Duality）。S对偶性揭示了强耦合极限下的理论等价于弱耦合极限下的另一个理论；T对偶性则表明半径R的紧致化空间等价于1/R的紧致化空间。这些对偶性是证明五种理论统一性的关键证据。 十一维的M理论： 介绍了M理论——一个十一维的理论，它包含了IIA型超弦理论作为其弱耦合极限（通过将十一维空间的一个维度拉伸至有限大小实现）。M理论的引入，使得引力子和所有弦振动模式都在一个统一的框架内被自然地描述。 黑洞热力学与弦理论： 探讨了弦理论在理解黑洞微观结构方面取得的里程碑式进展。我们详细介绍了基于D-膜和弦的集合计算，如何精确地重现了Bekenstein-Hawking黑洞熵的半经典公式，这是量子引力理论能够取得的最有力证据之一。 第四部分：现代进展与展望 本书的最后部分关注于超弦理论在当代物理学中的实际应用和未解之谜。 AdS/CFT对偶性（全息原理）： 重点解析了马尔达西那（Maldacena）提出的反德西特空间/共形场论（Anti-de Sitter/Conformal Field Theory）对应关系。这一革命性的猜想，建立了一种在特定背景下，描述引力理论（如弦理论）与无引力、低维量子场论之间的精确数学等价性，为研究强耦合量子场论（如夸克-胶子等离子体）提供了强大的理论工具。 景观（The Landscape）问题： 讨论了理论中可能存在的巨大数量（高达 $10^{500}$）的真空态，它们对应于不同的卡拉比-丘紧致化方式，以及如何从这样一个庞大的“景观”中，选取出描述我们当前宇宙的那个特定真空。 实验验证的挑战： 坦诚地讨论了超弦理论目前面临的实验检验困境，例如如何间接探测高维效应、寻找超对称粒子的踪迹，以及理论与宇宙学观测的潜在联系。 结论： 《超弦理论与膜宇宙》不仅是一部技术性的教材，更是一次思想的探险。它引导读者穿越数学的复杂性，直面人类对自然界最深层结构——统一所有基本力的终极理论——的追求。本书旨在激发读者对基础物理学边界的思考，理解维度、对称性与统一性在现代物理学中的核心地位。
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