量子真空物理导引 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:薛晓舟

出品人:

页数:200

译者:

出版时间:2005-8

价格:36.00元

装帧:

isbn号码:9787030152145

丛书系列:

图书标签:

自然
量子真空
量子场论
真空物理
量子物理
物理学
前沿物理
理论物理
粒子物理
宇宙学
现代物理

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具体描述

量子真空物理是研究量子真空的结构、运动规律及其空间、时间特性的科学。本书由浅入深着重阐述了与量子真空有关的基本的物理概念和物理思想，尽量避免过多的数学推演和计算技巧。全书共有9章，内容可以概括为4个方面：首先是真空概念的演变(第一章)，其次是量子场论真空(第二、三章)，再次为量子引力真空(第四、五、六、七、八章)，最后是量子真空的本体诠释(第九章)。

本书可供高等院校物理系高年级本科生、研究生和

好的，这是一本关于量子真空物理的导引书籍的简介，内容详实，力求自然流畅： --- 《量子真空物理导引》书籍简介欢迎来到一个颠覆我们日常直觉的物理学前沿领域——量子真空。本书并非一本枯燥的教材，而是一次深入探索我们宇宙最基本构成和动态的旅程。它旨在为物理学爱好者、高年级本科生以及初入研究生阶段的研究人员提供一个系统而全面的视角，理解“空无一物”的真空在量子场论的框架下究竟意味着什么。第一部分：从经典到量子的范式转变在我们的日常经验中，真空是寂静的、空洞的，一个绝对的零点。然而，当我们踏入二十世纪量子力学的领域，这种理解被彻底粉碎了。本书从牛顿力学对以太的探索和麦克斯韦方程组的建立开始，逐步铺垫，展示了经典物理学在解释电磁现象和光速不变性时所遭遇的困境。随后的章节将引导读者穿越狭义相对论的奇特世界，在那里，质量与能量的等价性（$E=mc^2$）为粒子与反粒子的创生提供了理论基础。我们将详细阐述量子力学的基本原理，特别是波函数、不确定性原理，以及它们如何迫使我们放弃对粒子轨迹的确定性描述，转而拥抱概率性的图景。第二部分：量子场论的基石——将粒子视为激发态本书的核心内容集中在量子场论（QFT）的构建上。我们不会回避数学的严谨性，但会以清晰的物理图像来解释复杂的概念。场与量子化：我们首先将经典场（如电磁场）提升到量子的层面。通过哈密顿力学和拉格朗日力学的框架，我们学习如何对场进行“正则量子化”。读者将理解，一个经典场如何被视为一个充满无限自由度的系统，而量子化过程则将场的运动模式（或称“模式”）转化为离散的能量单元——即粒子。零点能量与真空期望值：这是理解量子真空的关键一步。通过对谐振子模型（量子场论中最基础的构建块）的深入分析，我们将揭示即使在绝对零度的基态，系统仍然拥有一个非零的最低能量，即“零点能量”。本书详尽地解释了为何这种能量在数学上是无限的，以及物理学家如何通过重整化等技术处理这些奇异的无穷大，从而提取出可观测的物理量。粒子创生与湮灭：我们将引入创造算符和湮灭算符。这些强大的数学工具允许我们精确地描述粒子如何在真空中被“创造”出来，以及如何“消失”。通过这些算符，读者将直观地理解真空不再是静态的背景，而是一个充满潜在粒子对的动态“沸腾”的海洋。第三部分：真空的结构与现象在掌握了QFT的基本工具后，本书将进入对量子真空现象的深入探讨，这些现象已经从理论预测转变为实验验证的事实。真空涨落与虚粒子：本书花费大量篇幅解释“真空涨落”（Vacuum Fluctuations）。根据海森堡不确定性原理，能量和时间之间存在关联，这意味着在极短的时间尺度内，能量可以被“借用”以产生暂时的虚粒子对。我们将详细剖析虚粒子的概念，它们不是真实的、可被探测的粒子，而是量子场涨落的数学表征，它们在计算粒子相互作用的修正中扮演着至关重要的角色。卡西米尔效应的精妙：这是对量子真空能量最直接的宏观证据。本书将从理论上推导卡西米尔力——两个不带电的平行导体板之间出现的吸引力。我们将剖析这个力的来源正是由于边界条件对真空中允许的零点能量模式的限制，从而导致内外两侧的能量密度不平衡。真空能与宇宙学常数问题：这是一个物理学中最令人困惑的难题之一。本书会对比理论计算出的量子真空能量密度与通过宇宙膨胀观测到的宇宙学常数之间的巨大差异（相差约 $10^{120}$ 量级）。我们将梳理历年来物理学家试图解决此问题的各种尝试，包括对称性自发破缺、弦理论等前沿概念。第四部分：真空与基本相互作用量子真空的概念与我们描述自然界基本力的标准模型紧密相连。自发对称性破缺与希格斯机制：我们将详细阐述电弱理论中的自发对称性破缺是如何发生的。通过引入希格斯场，我们可以解释为何光子“质量为零”，而W和Z玻色子却拥有显著的质量。希格斯场在真空中的非零期望值，即“真空期望值”（VEV），是构建现代粒子物理学大厦的基石，它定义了粒子获得质量的方式。重整化群与真空稳定性的探索：本书最后将目光投向更高能标。我们将介绍重整化群的概念，它描述了物理定律如何随着我们探测尺度的变化而变化。通过分析夸克和轻子质量参数在不同能标下的跑动，我们可以推测我们当前所处的真空态（标准模型的真空）是否是宇宙中所有可能真空态中最稳定的一种，或者它只是一个“假真空”。总结与展望《量子真空物理导引》致力于提供一个结构清晰、物理图像丰富的导览。它不仅教授读者如何运用量子场论的工具，更重要的是，激发读者对“空”的深刻理解：真空是充满活力的，是基本相互作用的舞台，也是连接量子力学与相对论的桥梁。本书的最终目标是让读者能够以一种全新的视角，审视我们周围似乎寂静无声的宇宙深处。 ---

作者简介

目录信息

前言
第一章真空概念发展过程
1.1 古代自然哲学中的虚空概念
1.1.1 古希腊自然哲学中的原子、虚空和以太
1.1.2 中国古代自然哲学中的元气和虚空
1.2 经典物理学中的以太和真空概念
1.2.1 实验寻找技术真空
1.2.2 笛卡儿的力学以太
1.2.3 牛顿—惠更斯—菲涅耳的光学以太
1.2.4 法拉第—麦克斯韦—洛伦兹的电磁以太
1.3 相对论中的经典真空概念
1.3.1 以太经典理论的困难
1.3.2 狭义相对论中的真空和以太
1.3.3 广义相对论中的真空概念
1.4 量子场论中的量子真空概念
1.4.1 20世纪理论物理学的逻辑框架
1.4.2 量子电动力学真空
1.4.3 量子味动力学真空
1.4.4 量子色动力学真空
1.5 量子引力理论中的量子真空概念
.1.5.1 半量子广义相对论真空
1.5.2 圈量子引力真空
1，5.3 超引力量子真空
1.5.4 超弦／m理论真空
参考文献
第二章量子电动力学真空
2.1 电磁场真空
2.1.1 电磁场量子化
2.1.2 电磁场真空零点振荡
2.2 电子场真空
2.2.1 狄拉克相对论性电子波方程
2.2.2 负能级和狄拉克真空
2.2.3 电子场量子化和电子场真空
2.2.4 荷电真空和真空衰变
2.3 微观电磁作用和真空虚过程
2.3.1 微观电磁作用的直观描述
2.3.2 量子电磁作用和真空虚过程
2.4 量子电动力学真空的基本特性
2.4.1 真空涨落
2.4.2 真空极化
2.5 量子电磁真空作用和重正化问题
2.5.1 电荷重正化
2.5.2 质量重正化
2.5.3 重正化理论简评
2.6 量子电动力学真空效应的实验检验
2.6.1 氢原子的兰姆能级移动
2.6.2 电子反常磁矩
2.6.3 卡西米尔效应
2.6.4 库仑定律的修正问题
2.7 电磁真空操作和光挤压
参考文献
第三章规范场论真空
3.1 规范场概念
3.1.1 定域规范变换
3.1.2 什么是规范场
3.1.3 规范场概念的推广
3.1.4 定域场论和非定域场论
3.2 su(2)规范场真空简并
3.2.1 核子强作用和杨—米尔斯规范场
3.2.2 非阿贝尔规范场真空描述
3.2.3 su(2)规范场真空态的多重性
3.3 瞬子、真空隧通和θ真空
3.3.1 瞬子概念
3.3.2 量子真空隧通：瞬子解的物理意义
3.3.3 θ真空
3.4 量子色动力学真空相变和夸克禁闭
3.4.1 su(3)胶子规范场真空
3.4.2 稀薄气体近似
3.4.3 色磁偶极气体与色磁真空
3.4.4 真空相变和色禁闭
3.4.5 色电真空和奈克禁闭
3.4.6 磁单极真空凝聚和夸克禁闭
3.5 量子色动力学真空及其操作
3.5.1 相对论重离子碰撞与激发真空
3.5.2 激发真空相变的探测
3.6 希格斯真空
3.6.1 戈德斯通定理和整体规范不变性的自发破缺
3.6.2 希格斯真空对称破缺正常真空和反常真空
3.6.3 希格斯机制和定域规范不变性的自发破缺
3.6.4 希格斯机制的重要意义
3.7 弱电统一真空和弱电强大统一真空
3.7.1 su(2)xu(1)弱电统一规范场真空
3.7.2 su(3)xsu(2)xu(1)弱电强统一规范场真空
3.7.3 su(5)弱电强大统一规范场真空
3.8 规范场真空研究的重大意义
3.8.1 量子统一场论方面
3.8.2 现代微分几何方面
参考文献
第四章半量子广义相对论真空
4.1 量子引力和半量子广义相对论
4.1.1 量子引力的多种形式
4.1.2 半量子广义相对论基本概念
4.1.3 半量子广义相对论研究的意义
4.2 广义相对论时空中标量场量子化及其真空态问题
4.2.1 广义相对论时空中的标量场方程
4.2.2 标量场量子化及其真空态
4.2.3 博戈留波夫变换及真空态的不确定性
4.2.4 引力场中真空态不确定性问题
4.3 绝热真空
4.3.1 绝热近似的意义
4.3.2 绝热真空态
4.4 共形真空
4.4.1 共形变换的性质
4.4.2 共形平直时空
4.4.3 共形真空态
4.4.4 玻尔瓦真空、哈特尔—霍金真空和昂鲁真空
4.5 伦德勒真空
4.5.1 伦德勒契
4.5.2 伦德勒真空态
4.6 霍金辐射和量子真空
4.6.1 广义相对论引力场方程的史瓦西真空解
4.6.2 史瓦西奇异性
4.6.3 霍金辐射
4.6.4 霍金辐射及量子真空
4.6.5 黑洞蒸发和信息丢失问题
参考文献
第五章圈量子引力真空
5.1 圈量子引力研究简况
5.1.1 20世纪80年代
5.1.2 20世纪90年代
5.2 圈量子引力物理成果
5.2.1 主要物理成果
5.2.2 有待探讨的问题
5.3 空间面积和体积的分立性
5.3.1 量子几何和自旋网络
5.3.2 面积的分立性
5.3.3 体积的分立性
5.3.4 关于长度量子化问题
5.4 时空泡沫、自旋泡沫和真空泡沫
5.4.1 时空泡沫
5.4.2 自旋泡沫
5.4.3 真空泡沫和真空涨落
参考文献
第六章超引力真空
6.1 超对称代数和超对称量子场论
6.1.1 超对称算子和真空态
6.1.2 超对称代数和超对称场论
6.1.3 超对称代数和中心荷
6.2 超对称真空破缺
6.2.1 超空间和超场
6.2.2 超对称真空破缺问题及外斯—朱米诺模型
6.2.3 最小超对称标准模型及软破缺的真空凝聚
6.3 现代卡鲁查—克莱因理论
6.3.1 外尔规范不变几何
6.3.2 正统的卡鲁查—克莱因理论
6.3.3 修改的卡鲁查—克莱因理论
6.4 11维超引力真空
6.4.1 局域超对称性和引力作用
6.4.2 11维超引力运动方程
6.4.3 福里翁德—鲁宾紧致化真空解
6.4.4 11维超引力真空解其他方案
6.5 10维超引力真空
6.5.1 n=1，d=10超引力
6.5.2 n=2，d=10非手征超引力
6.5.3 n=2，d=10手征超引力
6.6超引力理论简评
6.6.1 主要优点
6.6.2 存在问题
参考文献
第七章超弦／m理论真空
7.1 超弦／m理论研究主要进展
7.1.1 20世纪80年代超弦理论
7.1.2 20世纪90年代m理论
7.2 五种超弦理论
7.2.1 玻色弦
7.2.2 超弦
7.2.3 杂化弦
7.2.4 五种类型超弦理论及其真空
7.3 卡拉比—丘流形及其紧致化
7.3.1 卡拉比—丘流形紧致化和真空态
7.3.2 e8xe8群较so(32)群优越
7.4 超弦微扰真空和超弦场论
7.4.1 超弦真空和共形场论
7.4.2 超弦场论及其真空问题
7.5 m理论非微扰真空
7.5.1 t对偶性
7.5.2 s对偶性
7.5.3 m理论超统一真空
7.6 m理论、量子黑洞和ads／cft猜测
7.6.1 d膜和快子
7.6.2 m理论对黑洞熵—面积公式的推导
7.6.3 aas／cft对偶性
7.6.4 全息原理
参考文献
第八章量子宇宙学真空
8.1 量子宇宙学的兴起和发展
8.1.1 我们宇宙起源和量子宇宙学的兴起
8.1.2 量子宇宙学发展简况
8.2 旧量子宇宙学和wdw方程
8.2.1 广义相对论的哈密顿形式
8.2.2 惠勒—德韦特动力学方程
8.2.3 微超空间模型
8.3 新量子宇宙学和宇宙波函数
8.3.1 无边界假设
8.3.2 隧道边界条件
8.3.3 无边界假设和隧穿边界条件的比较
8.3.4 宇宙波函数和宇宙量子真空
8.4 宇宙量子真空涨落和时空虫洞
8.4.1 惠勒—德韦特方程的演化解及虫洞解
8.4.2 虫洞和婴儿宇宙
8.4.3 虫洞机制在低于普朗克能量物理中的效应
8.5 宇宙真空能量和宇宙常数问题
8.5.1 老的和新的宇宙学常数疑难所指
8.5.2 宇宙学常数的观测检验
8.5.3 真空能量密度和宇宙常数
8.5.4 宇宙学常数和精质模型
8.5.5 宇宙学常数和弦景观真空
8.6 宇宙暴胀和标量场真空
8.6.1 宇宙暴胀三种方案概述
8.6.2 宇宙暴胀的指数函数形式
8.6.3 宇宙暴胀和真空相变
8.7 超弦／m理论宇宙学真空
8.7.1 兰德尔—桑德拉姆膜世界模型
8.7.2 霍金果壳状膜世界模型
8.7.3 斯坦哈特—特鲁克火劫／循环膜世界模型
参考文献
第九章量子真空的本体诠释
9.1 真空是物质的特殊形态
9.1.1 形态和状态意义的所指
9.1.2 真空是物质的一种特殊形态
9.2 空间度量的断续性
9.2.1 空间、时间和真空的联系及区别
9.2.2 空间度量的断续性
9.2.3 空间度量存在着不可分的基本单元
9.3 时间度量的断续性
9.3.1 时间的1维性和单向性
9.3.2 时间度量的断续性
9.3.3 时间、空间的量子性和经典性的统一
9.4 物质基本结构的断续性
9.4.1 物质结构基元是存在的
9.4.2 物质结构的断续性和连续性的统一
9.4.3 物质结构、运动规律和时空特性的相互制约
9.5 基本作用规律的量子性及统一性
9.5.1 四种作用规律的量子性
9.5.2 四种作用规律的量子统一性
9.5.3 超弦／m理论和万物理论
9.6 宇宙创生和真空涨落
9.6.1 我们宇宙创生和量子真空涨落
9.6.2 量子真空和无物理论
参考文献
附录论21世纪空间时间观念的量子革命
后语
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

**书评一：** 这本书的装帧设计简直是艺术品，拿到手里就有一种沉甸甸的、被知识包裹的感觉。封面那深邃的蓝色调，配上极简的白色字体，恰到好处地传达出一种既神秘又严谨的气质。内页的纸张质感也无可挑剔，阅读时几乎没有反光，长时间沉浸其中眼睛也不会感到疲劳。我尤其欣赏作者在排版上的匠心独运，章节之间的留白处理得非常舒服，使得原本可能略显枯燥的理论介绍，在视觉上得到了极大的舒缓。那些复杂的数学公式，虽然密集，但字体清晰锐利，即便是需要反复推导的部分，也能看得清楚。如果说物理学是一门严肃的学科，那么这本书的物理呈现方式，则像是一次精心准备的博物馆导览，每一步都让你能驻足细品，而不是匆匆赶路。这种对阅读体验的极致追求，远超出了我阅读同类科普读物的预期，让人忍不住想要收藏起来，摆在书架上时不时地去摩挲一番，感受那份知识的厚重与精致。

评分☆☆☆☆☆

**书评五：** 我非常欣赏作者在构建知识体系时所展现出的那种全局观。这本书没有将各个理论分支孤立地看待，而是持续地在强调它们之间错综复杂的联系与相互启发。每当引入一个新概念，作者总能迅速将其置入整个物理学殿堂的版图中，指出它与之前已学知识的继承关系，以及它对未来研究方向的潜在影响。这种“大局在胸”的写作方式，极大地帮助我构建了一个清晰的知识地图，让我不再觉得物理学是零散的知识点集合，而是一个有机、动态生长的复杂系统。每次读完一个章节，我都能清晰地看到自己认知边界的拓宽，以及对世界运作底层逻辑理解的深化。这种系统性的梳理，远比单纯记忆公式和定义来得更有价值，它教会了我如何像一个真正的理论物理学家那样去思考问题。

评分☆☆☆☆☆

**书评三：** 我发现这本书最大的亮点之一，在于其对历史脉络的梳理。很多物理学的概念，一旦被抽象化，就失去了其鲜活的生命力，让人忘记了这些理论是如何在人类漫长的求知历程中浴火重生的。这本书却非常注重“人”的故事，它没有仅仅罗列公式，而是深入挖掘了那些奠基者们在实验中遭遇的挫折、在理论碰撞中产生的火花，甚至是他们之间微妙的学术争论。通过这种方式，那些原本冷冰冰的物理定律，立刻变得有血有肉，充满了人性的光辉与挣扎。阅读过程中，我仿佛能听到那些早期物理学家们在昏暗的实验室里低语争论的声音，这极大地激发了我对科学探索精神的共鸣。它让我明白，科学的进步从来不是一蹴而就的直线，而是一条充满了迂回、误解与最终顿悟的曲折长路。

评分☆☆☆☆☆

**书评二：** 这本书的叙事节奏把握得真是高明，它不像某些入门读物那样，上来就抛出晦涩难懂的定义，让人望而却步。相反，它更像是一个经验丰富的大学教授，耐心地引导着你，从宏观的现象入手，一步步剖析其背后的机制。作者似乎深谙“循序渐进”的真谛，总能在读者感到困惑的临界点，巧妙地插入一个生动的类比或者一个历史上的关键转折点，让你瞬间豁然开朗。比如，在介绍某个基本概念时，他会先从日常生活中那些看似毫不相关的例子说起，然后温柔地过渡到物理学的核心框架中去，这种切换自然得让人几乎察觉不到。这种叙事手法极大地降低了理解门槛，让即便是对前沿理论只有浅尝辄止兴趣的读者，也能跟上思路。读完某一章，我感觉自己不是被动接受了知识，而是亲身参与了一场智力上的探险，那种“原来如此”的满足感是其他教材难以给予的。

评分☆☆☆☆☆

**书评四：** 这本书的语言风格呈现出一种独特的、近乎哲学思辨的深度。它使用的词汇精准，逻辑链条绵密，读起来需要全神贯注，但一旦跟上节奏，就会被那种结构严谨的美感所震撼。作者在论述过程中，很少使用夸张的修辞手法，而是倾向于用一种沉稳、近乎无可辩驳的语气来建构他的论点。这种风格对于追求深度理解的读者来说，无疑是一种享受，因为它避免了过度简化的陷阱，确保了信息的纯粹性与准确性。然而，也正因为这种高度的逻辑性，它要求读者必须保持高度的专注力，稍微走神，可能就会漏掉一个关键的逻辑跳跃点，需要回头重读。这使得阅读过程成了一种主动的智力投入，而非被动的消遣，非常适合那些希望挑战自己思维极限的严肃读者。

评分☆☆☆☆☆