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出版者:

作者:Mandl, Franz; Shaw, Graham G.

出品人:

页数:492

译者:

出版时间:2010-5

价格:1265.00元

装帧:

isbn号码:9780471496830

丛书系列:

图书标签:

• 量子场论
• 物理
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• 研究生教材
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• 粒子物理
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• 规范场论
• 真空极化
• 路径积分
• 标准模型

《物质深邃之境：一场粒子与相互作用的探索之旅》 这本书并非关于量子场论——那门描绘基本粒子及其相互作用的深奥理论。相反，它是一次回归经典物理学和早期量子理论根基的深度挖掘，旨在为读者构建一个坚实、直观的物理世界图景，然后在此基础上，温和地引入一些在那个时代便已显现，却在后续发展中被量子场论所整合和超越的革命性思想的雏形。我们将踏上一段由宏观现象的优雅描述，逐步深入到微观世界的奇妙舞蹈的旅程，重点关注那些构成了我们理解宇宙物质构成及其运转方式的基石。 本书的首部分将从宏观的视野出发，回顾经典力学所建立的关于运动、力与能量的壮丽框架。我们将探讨牛顿定律如何在行星轨道、弹射轨迹和宏观物体的动态中精确地描绘出世界的律动，理解动量守恒、能量守恒等基本原理如何成为整个物理大厦不可动摇的基石。我们会审视拉格朗日力学和哈密顿力学的优雅数学结构，它们以更抽象、更普适的方式捕捉了系统的演化规律，为后来对更复杂系统的理解奠定了基础。即便是在这个经典领域，我们也会悄然瞥见一些预示着未来革命的迹象，例如某些守恒律背后隐藏的对称性，以及保守力场中势能概念的引入，这些都仿佛是为后来的量子理论埋下的种子。 接着，我们将把目光转向电磁学的宏伟殿堂。麦克斯韦方程组的出现，不仅统一了电与磁的现象，更是揭示了光作为一种电磁波的本质，并预测了电磁波谱的广泛存在。本书将深入剖析电场、磁场、电势、磁矢势等概念，理解它们如何描述物质之间的相互作用，以及这些相互作用如何传播。我们将学习如何利用高斯定律、安培定律、法拉第感应定律等核心方程来分析各种电磁现象，从简单的电路电流到复杂的电磁波传播。在这里，我们可能会接触到一些看似是“场”的概念，但我们将着重于其经典物理的解释，而非量子场论中的量子化性质。我们将理解，即便是在经典框架下，场的概念本身就蕴含着丰富的物理信息，并且能够传递能量和动量。 步入二十世纪的黎明，本书将带领读者进入量子理论的诞生之地。我们将回顾普朗克的能量量子假说，理解黑体辐射的实验现象如何迫使物理学家们打破连续性的藩篱，引入能量的不连续性概念。爱因斯坦的光电效应解释，更是将这一革命性的思想推向了一个新的高度，他提出了光量子（光子）的概念，有力地证明了光本身就具有粒子性，这无疑是对经典波动说的巨大冲击。我们将深入探讨波粒二象性的早期概念，理解德布罗意的物质波理论，它大胆地将粒子的性质赋予了物质本身，揭示了微观粒子同时具有波动和粒子的双重属性。 在这一阶段，我们将详细阐述早期量子模型，尤其是玻尔模型对于原子结构的解释。我们将理解能级、跃迁等概念是如何成功解释原子光谱的离散性，以及它在理解物质的稳定性方面所扮演的角色。虽然玻尔模型存在其局限性，无法解释更复杂的原子体系或光谱细节，但它无疑是理解原子内部量子行为的第一个重要尝试，并且引入了量子化角动量等关键概念。我们会仔细分析这些早期模型的成功之处，以及它们所揭示的微观世界与经典物理的根本不同。 本书还将花篇幅介绍量子力学的早期发展，特别是薛定谔方程的引入。我们将深入理解波函数（ψ）的物理意义，它如何携带了描述粒子状态的信息，以及薛定谔方程如何描述波函数随时间的演化。我们将学习如何利用波函数来计算粒子的概率分布、动量、能量等可观测量，并理解海森堡不确定性原理的深刻内涵——它并非由于测量技术的限制，而是微观粒子固有的性质，限制了我们同时精确知道粒子位置和动量的能力。我们会分析一些简单的量子体系，如一维无限深势阱、谐振子等，通过这些实例来体会量子力学的奇妙预言，例如能量的量子化和零点能的存在。 在探讨了量子力学对单粒子描述的成功后，本书将适时转向多粒子系统的复杂性。我们将讨论如何从单粒子量子力学推广到描述多个粒子组成的系统。虽然我们不会深入到量子场论中对粒子产生和湮灭的描述，但我们会触及到描述多粒子系统时所遇到的挑战，例如全同粒子的全同性原理，以及泡利不相容原理在理解原子电子排布和物质稳定性方面的重要性。我们会理解，正是由于这些原理，才使得物质世界呈现出如此丰富多样的结构和性质，例如化学元素的周期性。 本书的结尾，我们将回顾这些早期理论所取得的辉煌成就，以及它们为我们打开的认识物质世界的新视角。我们将强调，这些经典力学、电磁学以及早期量子理论的融合与发展，已经构建了一个极为成功的框架，能够解释从宇宙大尺度结构到原子内部运作的无数现象。我们会指出，虽然量子场论在后续发展中提供了更统一、更深刻的描述，但那些奠定基础的经典物理和早期量子思想，仍然是我们理解物理世界不可或缺的宝贵财富。这本书旨在带领读者，在不触及量子场论具体内容的前提下，深刻理解物质的经典描述，感受量子革命的震撼，并对构成我们宇宙的最基本要素及其相互作用产生一个清晰、深刻的认识。它是一段追溯物理学发展脉络、感悟科学思想演进的精彩旅程，让读者在经典与初生量子的交织中，体会物质深邃之境的迷人魅力。

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坦白讲，这本书的阅读体验是极其“硬核”的，它绝非那种能让你在咖啡馆里轻松翻阅的读物。它要求你手边必须常备计算器和大量的草稿纸。这本书最让我震撼的是它对自旋和统计关系的深刻讨论，那种将统计力学与量子场论相结合的视角，揭示了物质粒子和力粒子之间根本性的差异。作者对狄拉克旋量以及克莱因-戈登场量化的处理非常详尽，展示了如何小心翼翼地处理相对论效应带来的因果性问题。我个人花了很多时间去咀嚼关于“穿模”和“真空期望值”的部分，这些概念初看之下反直觉，但一旦通过作者提供的严密论证理解了，便会有一种茅塞顿开的畅快感。它对初学者的友好度几乎为零，但对于已经有一定基础，渴望跨越从“会做题”到“理解理论”鸿沟的人来说，它提供了一个不可替代的桥梁。这本书需要你投入的不仅仅是时间，更是心智的全部注意力。

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这本书简直是为那些渴望真正深入理解粒子物理学核心的人准备的圣经。我必须承认，刚翻开第一页时，那种扑面而来的数学严谨性和概念的抽象性，着实让我倒吸了一口凉气。作者没有丝毫妥协，直接将读者带入了狄拉克方程的深刻世界，并迅速过渡到费曼图的精妙构建。阅读过程更像是一场智力上的攀登，每攻克一个概念——无论是正则化、重整化还是微扰展开——都伴随着巨大的成就感。这本书的厉害之处在于，它不仅仅罗列公式，而是深入挖掘了为什么这些工具是必需的，它们如何优雅地处理无限大的问题，以及它们如何将量子力学与狭义相对论无缝地编织在一起。特别是在处理非微扰效应和拓扑结构时，作者的阐述清晰而富有洞察力，仿佛为我们打开了一扇通往宇宙最基本运作机制的窗户。如果你期望的是轻松的科普读物，请绕道；但如果你准备好投入时间和精力去雕琢你的物理直觉，这本书绝对是你书架上最值得珍藏的重磅之作，它会彻底重塑你对物质和相互作用的看法。

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我带着一种既敬畏又略感挫败的心情读完了这本书，它像是一面镜子，映照出我知识体系中的所有盲区。这本书的叙述风格极为内敛，几乎不带任何多余的感情色彩，纯粹是逻辑和数学的交响乐。它在处理规范场论（Gauge Theory）的部分尤其令人印象深刻，那种从最基本的对称性原则出发，推导出所有已知基本力的过程，简直是数学美学的极致体现。我尤其欣赏作者对路径积分表述的详细介绍，那种通过对所有可能历史进行求和来描述粒子行为的视角，极大地拓宽了我对量子涨落的理解。然而，必须指出，这本书对读者的预备知识要求极高，任何对群论或高等微积分的生疏，都可能导致在某个关键章节迷失方向。它要求读者不仅仅是“知道”公式，而是要“内化”这些数学结构，真正理解其内在的物理意义。对于想在理论物理领域深耕的研究者来说，它无疑是一份无价的蓝图，尽管阅读体验更像是高强度的脑力训练营。

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我收藏的理论物理学书籍中，很少有能像这本书一样，在保持极高数学严谨性的同时，还能如此有效地引导读者建立起对基本相互作用的统一图像。作者在引入非阿贝尔规范理论时，那种从李代数的抽象结构出发，自然而然地构建出强核力和弱核力框架的过程，简直是一场教学上的奇迹。它没有急于展示标准模型的全部辉煌，而是专注于构建必要的理论工具箱——重整化群、有效场论的概念被引入得恰到好处，使得读者能理解物理理论是如何在不同能量尺度上表现出其特性的。这本书的深度体现在对细节的关注上，例如如何处理费米子传播子的符号问题，或者如何通过路径积分计算非零模量的真空能量密度。读完之后，你会发现自己对物理学家的“怀疑精神”有了更深的体会——任何一个看似微小的数学假设背后，都蕴含着深刻的物理洞察。这是一部需要被反复研读、不断实践才能真正掌握的学术巨著。

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这本书给我的整体感觉是，它是一部跨越了几代物理学家思想结晶的厚重文献。它的结构安排非常精妙，先以一种非常扎实的量子力学基础作为跳板，然后稳步、坚决地迈入相对论性量子场论的疆域。我惊喜地发现，作者在解释量子电动力学（QED）的起源和胜利时，并没有满足于简单的现象描述，而是深入探讨了量子化过程中的哲学难题，比如真空的定义以及零点能的意义。那种对历史脉络的清晰梳理，让读者能够理解现代理论是如何一步步清除概念上的“污垢”才得以建立起来的。书中的插图和图表虽然不多，但每一个都经过深思熟虑，往往能点亮一个原本模糊的数学推导。它更像是一部工具书与教科书的完美结合，你可以在初次阅读时获得宏观的理解，也可以在后续的研究中随时翻阅，寻找特定计算技巧的精确定义。这本书的价值在于它的恒久性，它所阐述的原理在未来几十年内依然是基础物理学的核心。

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这货拯救了我的量子场论 就像拯救过去三十年里所有智障物理系学生 Mandl船长 请享用我的微薄小菊花。

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