The Standard Model and Beyond pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Press

作者:Langacker, Paul

出品人:

页数:663

译者:

出版时间:2010

价格:$ 95.99

装帧:精装

isbn号码:9781420079067

丛书系列:

图书标签:

• 粒子物理7
• 物理-基本粒子
• 物理&数学
• 物理
• 标准模型
• 粒子物理学
• 标准模型
• 高能物理
• 量子场论
• 基本粒子
• 物理学
• 超越标准模型
• 希格斯玻色子
• 规范场论
• 宇宙学

宇宙的基石：揭示物质与力的奥秘 在浩瀚的宇宙深处，究竟是什么构成了我们所见的一切？从微小的基本粒子到宏伟的星系，它们遵循着怎样的基本规律？《宇宙的基石》一书将带领读者踏上一段令人着迷的探索之旅，深入理解构成物质世界的根本要素以及支配它们相互作用的强大力量。本书并非仅仅罗列枯燥的理论，而是以一种引人入胜的方式，勾勒出物理学界最成功的理论之一——标准模型，以及科学家们正孜孜不倦探索的更深层次的“标准模型之外”的全新图景。 第一部分：标准模型的辉煌——粒子与力的和谐交响曲 想象一下，我们拥有一套精密的“原子显微镜”，能够放大再放大，直到我们看到构成物质的最基本单元。这就是本书第一部分着力展现的画面。《宇宙的基石》将从构成物质的基本粒子——费米子入手。我们将认识到，物质世界并非由一种单一的“砖块”构成，而是由两大家族组成：夸克和轻子。 夸克家族，又称“强子前体”，它们是组成质子和中子的基本粒子。但它们的行为却十分独特，从未单独存在过。书中将生动地解释“夸克禁闭”这一奇特现象，以及不同口味（上、下、粲、奇、顶、底）和不同颜色（红、绿、蓝）的夸克如何通过强大的“强力”相互结合，形成我们熟悉的质子和中子。我们将了解到，正是这些组合，构建了原子核，进而构成了我们身边的一切有形物质。 轻子家族，则是一类更为“孤傲”的基本粒子，它们不受强力的束缚，可以独立存在。我们将深入认识电子，这个构成原子外壳、驱动电流的至关重要粒子。同时，电子的中性“伙伴”——中微子，也将以其神秘而普遍的存在方式，揭示其在宇宙中的重要作用，例如在恒星内部的核聚变过程中扮演的关键角色。本书还将介绍 μ子和 τ子，它们是电子的“重型兄弟”，虽然不如电子常见，但在高能粒子碰撞实验中频频现身，为我们提供理解粒子物理奥秘的线索。 然而，仅仅认识构成物质的粒子是不够的。宇宙的运转，离不开支配这些粒子相互作用的力量。本书将详细阐述四种基本力，它们如同宇宙的“演奏家”，谱写着物质世界的宏大乐章。 首先是引力，我们最为熟悉的力量。从苹果落地到行星绕日，引力塑造了宇宙的宏观结构。书中将回顾牛顿的万有引力定律，并进一步介绍爱因斯坦革命性的广义相对论，它将引力描述为时空的弯曲，为我们理解黑洞、引力波等现象打开了新的大门。 其次是电磁力，驱动着光、电和化学反应。我们将了解其基本概念，例如电荷、电流以及电荷之间的相互作用。本书将深入探讨麦克斯韦方程组的精妙之处，以及电磁力如何将电子束缚在原子核周围，形成各种各样的分子，进而孕育出生命。 然后是强力，也是最强大的基本力，它将夸克紧密地束缚在一起，形成质子和中子，并维持着原子核的稳定。书中将介绍量子色动力学（QCD），它是描述强力的理论，并解释胶子的作用，它们如同“粘合剂”，传递着强力，使夸克和质子、中子能够稳定存在。 最后是弱力，虽然其作用范围比强力短得多，但其影响却至关重要。我们将了解到，弱力在放射性衰变中扮演着核心角色，例如太阳内部的核聚变反应，以及放射性碳定年等应用。本书将介绍弱相互作用的粒子——W玻色子和Z玻色子，它们传递着弱力，并在粒子衰变过程中发挥着关键作用。 标准模型将这三种力（电磁力、强力、弱力）以及它们所对应的传递粒子（光子、胶子、W和Z玻色子）统一在一个框架下，描绘出一幅精美而完整的粒子物理画卷。本书将详细解析这一理论的成功之处，例如精确预测了大量粒子的性质和相互作用，并解释了中微子质量的发现等重大进展。我们将领略到，标准模型是如何成为我们理解微观世界最成功的理论之一，如同一个精密运转的宇宙机器。 第二部分：标准模型的边界与未解之谜——探索未知宇宙的边界 尽管标准模型取得了辉煌的成就，但它并非宇宙的终极理论。在对宇宙的更深入探索中，科学家们发现了一些标准模型无法解释的现象，这些现象如同一扇扇窗口，指向着更广阔、更神秘的未知领域。《宇宙的基石》的第二部分，正是带领读者翻开这些令人兴奋的篇章。 本书将首先探讨标准模型无法解释的“暗物质”和“暗能量”之谜。我们所能观测到的普通物质，只占宇宙总质量和能量的一小部分。那占宇宙绝大部分的“暗物质”究竟是什么？它没有发光，也不与普通物质发生电磁相互作用，却通过引力影响着星系的形成和运动。本书将介绍搜寻暗物质的各种实验方法，以及理论物理学家提出的各种候选粒子，例如弱相互作用大质量粒子（WIMPs）。 同样令人费解的是“暗能量”。正是它驱动着宇宙的加速膨胀，与引力相抗衡。本书将回顾宇宙学观测的重大发现，例如超新星的观测数据，以及它们如何揭示了宇宙正在加速膨胀的事实。我们将探讨暗能量可能的本质，例如宇宙学常数，以及它对宇宙未来的命运可能产生的影响。 除了暗物质和暗能量，标准模型在解释中微子性质方面也存在局限性。虽然标准模型允许存在中微子，但最初认为它们是没有质量的。然而，实验已经明确证实，中微子具有微小的质量，并且会发生“中微子振荡”现象。本书将深入探讨这一发现的意义，它暗示着标准模型可能需要进行扩展，以包含质量项，或者存在超出标准模型的其他粒子。 再者，标准模型本身也存在着一些理论上的“不完美”。例如，引力在标准模型中并未得到完全统一。虽然广义相对论描述了引力，但它与描述其他三种力的量子场论在数学和概念上存在着巨大的鸿沟。本书将介绍科学家们为实现“万有理论”所做的努力，例如弦理论、圈量子引力等前沿理论，它们试图将引力与其他基本力统一起来，构建一个更包容的宇宙框架。 此外，宇宙的起源，即大爆炸理论，也面临着一些挑战。例如，视界问题和视均性问题，以及宇宙常数问题（即理论计算的宇宙学常数与观测值之间的巨大差异）。本书将介绍“暴胀理论”，它为解决这些问题提供了一个可能的解释，即在宇宙极早期经历了一段极快速的膨胀阶段。 《宇宙的基石》将以清晰而富有启发性的语言，带领读者穿越标准模型的辉煌与边界。我们将了解到，科学家们正站在巨人的肩膀上，不断挑战现有认知，积极探索未知的宇宙。从微观粒子的奇妙世界到宏观宇宙的壮丽图景，这本书将激发读者对科学探索的无限好奇心，并引导我们思考：在标准模型之外，还隐藏着多少令人惊叹的宇宙奥秘，等待着我们去发现。

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我对书中对未来物理学可能方向的展望部分非常感兴趣，但坦白说，这部分内容略显保守和保守。作者详细梳理了当前理论模型的局限性，指出了实验数据未能完全契合的领域，但他对于如何突破这些瓶颈的讨论，更多的是停留在对现有框架进行微调和扩展的层面，缺乏那种令人振聋发聩的、颠覆性的想象力。我期待能看到更多关于量子引力、弦论或圈量子引力等前沿领域的大胆猜想和跨界融合的论述，但此书似乎更倾向于扎根于已经被验证和接受的坚实基础之上，谨慎前行。这使得后半部分读起来，少了一份指引未来的灯塔光芒，多了一份对既有成就的细致梳理，对于渴望看到物理学“下一个大爆炸”的读者来说，可能会略感意犹未尽。

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这本书的装帧设计简直是一场视觉盛宴，尤其是封面那深邃的蓝色调，配上烫金的字体，散发着一种古典而又神秘的气息，让人忍不住想一探究竟。拿到书时，那沉甸甸的手感和优质的纸张，都让人对内页的内容充满了期待。我尤其欣赏作者在排版上的用心，字体大小适中，行距疏朗有致，即便是面对那些复杂的公式和图表，阅读起来也不会感到眼睛疲劳，这对于一本涉及前沿物理学的专业书籍来说，是非常重要的细节。装帧的品质，无疑为整个阅读体验奠定了一个高雅的基调，让人在开始研读之前，就已经对作者的严谨态度有了一个初步的良好印象。翻阅时，那些精美的插图和示意图，虽然我可能无法完全理解其背后的深层物理含义，但从视觉上，它们极大地帮助了对抽象概念的具象化理解，这比纯粹的文字描述要有效得多。这本书的装帧仿佛在无声地告诉读者：你即将接触的是一份值得珍视的知识财富。

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我一直对宇宙的起源和物质的基本构成抱有强烈的好奇心，这本书初看上去，似乎正是解答这些宏大问题的钥匙。然而，阅读体验却像是在攀登一座陡峭的山峰，每一步都充满了挑战。作者的叙事风格极其严谨，每一个论断都建立在扎实的数学推导之上，这对于一个非专业背景的读者来说，门槛实在太高了。我时常需要在阅读一个段落时，频繁地查阅其他基础物理学的参考资料，以确保自己没有遗漏任何一个关键的数学符号或物理假设。这种深度虽然保证了内容的学术价值，却也使得阅读过程异常缓慢，常常需要反复咀嚼才能勉强跟上作者的思路。它更像是一本研究生级别的教科书，而非面向广泛爱好者的科普读物，要求读者具备相当高的预备知识储备，否则很容易在浩如烟海的理论公式中迷失方向，只能敬而远之。

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这本书中关于粒子相互作用的描述，采取了一种近乎哲学的探讨方式，这种独特的角度让我耳目一新。作者没有直接抛出既定的理论框架，而是引导读者去思考“为什么是这样”而非“它就是这样”。特别是关于对称性和规范场论的部分，他巧妙地引入了历史发展的脉络，将那些看似冰冷的数学工具，赋予了物理学发展过程中人类智慧挣扎和突破的温度。这种叙事手法非常高明，它将枯燥的理论推导包裹在引人入胜的“探索故事”之中，使得读者即使在面对复杂的场方程时，也能保持一份探究的激情。这绝非简单的知识堆砌，而是一种对科学精神的深刻阐释，让人感受到物理学研究的魅力所在，它超越了单纯的计算，触及了宇宙运行法则的本质规律。

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这本书的结构安排体现了一种极强的逻辑性，章节之间的过渡衔接得天衣无缝，仿佛是在进行一次精密的手术解剖，层层递进，逻辑链条清晰可见。从宏观的场论基础，逐步深入到具体的粒子相互作用机制，再到对理论不完备性的探讨，每一步都像是精心铺设的轨道，确保列车（即读者的理解）能够平稳地驶向终点。特别是作者在引入新概念时，总是会先回顾前一章的关键结论，并明确指出新概念将如何解决旧模型遗留的问题，这种“承上启下”的写作技巧，极大地降低了复杂知识的认知负荷。它不像一些学术著作那样生硬地堆砌事实，而是真正地“教”你如何思考一个物理问题，这对于想系统性掌握该领域知识体系的人来说，是无价的财富。

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