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出版者:Cambridge University Press

作者:Kursunoglu, Behram N.; Wigner, Eugene Paul; Kursunoglu

出品人:

页数:316

译者:

出版时间:1990-04-27

价格:USD 47.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521386883

丛书系列:

图书标签:

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好的，这是一部名为《量子场论与宇宙的结构》的图书的详细简介： 《量子场论与宇宙的结构》 导言：在微观与宏观的交汇点 《量子场论与宇宙的结构》是一部旨在深入探讨现代物理学两大支柱——量子场论（QFT）与广义相对论——如何共同构建我们对宇宙基本运作机制理解的专著。本书不仅是对现有理论框架的系统性梳理，更是一次对未来物理学图景的哲学性审视。它面向那些渴望超越标准模型表象，深入理解时空、物质与相互作用本质的物理学研究者、高年级本科生及研究生。 全书的叙事线索围绕着一个核心问题展开：在何种数学和概念框架下，微观粒子如何涌现出宏观的宇宙结构，以及时空本身如何从更深层次的物理实体中被“涌现”出来。 第一部分：量子场的数学基础与动力学 本书的第一部分奠定了理解量子场论所需的技术和概念基础，重点强调了其严谨的数学构造。 第一章：经典场论的回顾与升华 本章首先回顾了经典的拉格朗日力学和哈密顿力学在处理连续场系统时的局限性与潜力。我们详细分析了经典电磁场和杨-米尔斯场的拉格朗日密度构造，强调了规范对称性作为理论核心驱动力的地位。在此基础上，我们引入了“正则量子化”方法，将经典场提升至算符层面，为后续的路径积分描述铺平道路。 第二章：正则量子化与对易关系 本章深入探讨了玻色子和费米子场的量子化过程。对于玻色子场（如标量场 $phi(x)$ 和电磁场 $A_mu(x)$），详细推导了它们在相等时间上的对易关系，并解释了这些关系如何保证粒子数的守恒性或可变性。对于费米子场，则着重分析了狄拉克场的构造，以及反交换关系（anticommutation relations）在满足泡利不相容原理中的决定性作用。本章对“粒子”概念在量子场论中的重新定义——即场的激发态——进行了细致的阐述。 第三章：路径积分的几何直觉 路径积分（Path Integral）表述被认为是理解量子场论中相互作用和微扰展开的最强大工具。本章从费曼的直观图像出发，系统性地构建了路径积分的数学形式。我们详细探讨了泛函积分的定义、对算符求期望值的方法，以及如何利用路径积分来计算关联函数（Correlation Functions）。重点讨论了拓扑结构对路径积分的影响，特别是瞬子（Instantons）在非微扰效应中的角色。 第四章：重整化与有效场论 这是量子场论中最具挑战性也最成功的概念之一。本章从微扰展开中出现的紫外（UV）无穷大问题入手，详细介绍了重整化的物理图像：将理论中的裸参数（bare parameters）与可观测的物理参数（renormalized parameters）联系起来。我们系统地讲解了“截断方案”（Cutoff Schemes）、“维度正则化”（Dimensional Regularization）以及重整化群流（Renormalization Group Flow）的概念。重整化群不仅解决了无穷大的问题，更揭示了物理定律如何随观测尺度的变化而改变，从而引出了有效场论（EFT）的现代观点，强调了理论的适用范围。 第二部分：标准模型的场与对称性 在奠定了基础之后，本书转向了描述已知基本粒子和相互作用的框架——标准模型。 第五章：规范场论的统一力量 本章聚焦于规范理论（Gauge Theory）的核心。我们首先回顾了电磁学的U(1)规范不变性，然后将这一概念推广到非阿贝尔群，即杨-米尔斯理论。详细推导了SU(2)和SU(3)的规范玻色子（胶子和W/Z玻色子）的耦合项，并解释了规范玻色子自身携带电荷（自相互作用）的深远影响。 第六章：自发对称性破缺与希格斯机制 对称性在物理学中至关重要，而自发对称性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking, SSB）则是赋予粒子质量的关键。本章详细阐述了Goldstone定理及其在凝聚态物理和粒子物理中的应用。接着，我们集中探讨了“电弱统一理论”中希格斯机制的构造，解释了如何通过引入标量场（希格斯场）使其真空期望值（VEV）不为零，从而赋予W、Z玻色子质量，而光子保持无质量的精妙过程。 第七章：量子色动力学（QCD）的非微扰特性 量子色动力学是描述强相互作用的规范场论。本章强调了QCD的两个独特特征：渐近自由（Asymptotic Freedom）和夸克禁闭（Confinement）。渐近自由的发现使得高能对撞实验成为可能，而夸克禁闭则解释了为何我们只能观测到强子（如质子和中子）而非自由夸克。我们利用重整化群和某些非微扰模型（如格子QCD的概述）来探讨这些现象的深层物理根源。 第三部分：走向量子引力：时空的新视野 本书的第三部分将视角从可重整化的场论转向了更深层次的挑战——将量子力学与广义相对论相融合。 第八章：广义相对论的场论视角 本章将爱因斯坦的广义相对论视为一种“度规场”的经典理论。我们从度规张量 $g_{mu u}$ 出发，推导出爱因斯坦场方程。接着，我们尝试以量子场论的语言重新审视引力：将度规场视为一个携带零质量、自旋二的玻色子——引力子的场。然而，我们清晰地指出，标准微扰方法在处理引力子相互作用时会产生不可重整的无穷大，这标志着标准量子场论在描述引力时的崩溃点。 第九章：有效量子引力与普朗克尺度物理 面对引力的不可重整性，我们探讨了“有效场论”的观点在引力中的应用，即在低能量下，我们可以将引力视为一种有效的量子场论，其预测能力在普朗克能量尺度以下仍然有效。随后，本章开始引入对量子引力的主要候选理论的概述，重点分析其构造的基本思想： 弦理论（String Theory）：从描述基本粒子为一维“弦”出发，如何自然地包含引力子，并引入高维空间的概念。 圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）：侧重于将时空本身进行量子化，引入自旋网络（Spin Networks）和体积算符，试图在不依赖背景时空的情况下构造量子几何。 第十章：涌现的时空与信息 本章是全书的哲学高潮。我们探讨了物理学家们正在探索的前沿课题：时空是否真的是最基本的实体？越来越多的证据（如AdS/CFT对应关系）表明，时空几何可能是一种涌现现象，它由底层的量子信息结构或纠缠度所决定。我们讨论了ER=EPR猜想（虫洞与纠缠的联系）以及黑洞热力学与信息悖论如何驱动我们对引力本质的重新思考。本书在此处并未提供最终答案，而是清晰地勾勒出未来数十年内物理学可能的发展方向：一个以信息和量子纠缠为核心的宇宙图景。 结论：未完的交响曲 《量子场论与宇宙的结构》以对当前理论局限性的清醒认识收尾。它展示了人类在理解亚原子世界和宇宙结构方面取得的非凡成就，同时也坦诚地指出了统一这两大理论的宏伟征程远未结束。本书旨在激励读者，以批判性的眼光审视已知的知识，并在理论的边界上进行探索。

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读完这本书，我脑海中回荡着狄拉克那沉静而又充满智慧的声音。书中对他学术生涯的描绘，如同电影般在我眼前展开。我被他那种近乎极致的严谨和对数学逻辑的追求所深深打动。他能够用最简洁的数学语言，表达出最深刻的物理思想，这一点着实令人惊叹。 我尤其为书中对狄拉克如何处理量子力学中的某些“奇怪”现象的描述所折服。他并非是回避问题，而是直面挑战，并用他那非凡的数学才能，找到了解决方案。例如，他对于量子算符和本征值的处理，为理解量子系统的演化提供了清晰的框架。这本书让我明白，伟大的科学成就，往往是建立在对基础原理深刻的理解和对现有理论的不断突破之上。

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阅读这本书的过程，我仿佛置身于二十世纪初那个充满学术活力的欧洲。书中的叙述，没有刻意去渲染戏剧性，而是以一种冷静而客观的笔触，勾勒出了狄拉克这位传奇人物的学术生涯。我被书中描绘的，他如何用精妙的数学语言，将量子力学的核心概念表达出来的过程所深深吸引。他的公式，如同一首首简洁而又充满力量的诗歌，蕴含着宇宙的奥秘。 我尤其喜欢书中对狄拉克思维方式的解读。他似乎总是能够直击问题的核心，用最少的假设，得出最深刻的结论。他的“狄拉克符号”，以及他对波函数和算符的理解，在当时是具有革命性的。这本书让我深刻认识到，理解一个伟大的理论，不仅仅是记住公式，更是要理解其背后的逻辑和哲学思想。我常常在阅读时，感到一种智识上的愉悦，仿佛在与一位伟大的数学家和物理学家进行着一场跨越时空的交流。

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这本书为我提供了一个了解保罗·狄拉克这位非凡物理学家的绝佳视角。我一直对那些改变了我们对宇宙看法的先驱者们的故事充满好奇，而狄拉克无疑是其中最杰出的代表之一。书中对他学术思想的阐述，让我看到了一个头脑是如何在概念的海洋中遨游，并最终提炼出我们今天称之为“量子力学”的精妙理论。 我被书中对狄拉克如何从相对论和量子力学中，融会贯通，并最终提出他那具有划时代意义的狄拉克方程的过程所深深吸引。这个方程，以其惊人的简洁性和深刻的物理内涵，成为了理解粒子物理学的基础。书中的叙述，并没有过分强调戏剧性，而是以一种沉静而富有洞察力的笔触，展现了狄拉克在科学探索中的每一个关键时刻。

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这本书无疑为我打开了一扇新的窗口，让我得以窥见一个物理学巨匠的内心世界和思想轨迹。与其说这是一本传记，不如说它是一部关于思想史的史诗，而狄拉克，便是这场史诗中最为耀眼的主角之一。书中对狄拉克在学术上所遇到的挑战和争议的描述，并未使其的形象显得矮小，反而更加凸显了他的坚韧和远见。我被他在面对质疑时，依旧坚持自己的数学逻辑和物理洞察力所深深折服。 我对于书中对狄拉克在早期量子力学发展中所扮演角色的阐述，尤为印象深刻。他并非是那个时代唯一的贡献者，但他的工作却以一种独特的方式，统一和深化了许多分散的发现。他所提出的狄拉克方程，至今仍是理解相对论量子力学的基础，这一点足以说明其理论的超前性和普适性。我常常在阅读时，想象着狄拉克坐在书桌前，一丝不苟地推导着那些复杂的数学公式，他的眼中闪烁着智慧的光芒。这本书让我看到了，伟大的科学成就，往往源于无数个这样安静而专注的时刻。

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这本书不仅仅是一部人物传记，更是一次对科学精神的深度探索。我被狄拉克身上那种近乎偏执的对数学真理的追求所打动。书中描述了他如何不懈地探索量子世界，用他那独特的数学语言，构建起我们今天所熟知的量子力学框架。他的工作，如同一束耀眼的光，照亮了物理学发展的道路。 我尤其欣赏书中对狄拉克在引入“量子态”和“叠加原理”时所展现出的深刻洞察力。他能够从看似混乱的现象中，找到隐藏在背后的数学结构，并用简洁的语言将其表达出来。这种能力，是真正的科学家所拥有的宝贵天赋。这本书让我明白了，科学的进步，不仅仅是知识的积累，更是对未知世界持续不断的探索和对现有理论的不断超越。

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这本书带给我的体验，远超出了我对于一本传记的预期。它更像是一次与一位伟大的思想家的深度对话，虽然这场对话是无声的，却是充满启发的。书中对狄拉克早年经历的刻画，以及他如何在逆境中保持对科学的热情，这一点让我颇为触动。我能够理解，在那个科学理论飞速发展的年代，要提出颠覆性的观点，需要多么巨大的勇气和多大的坚持。狄拉克正是这样一位人物，他敢于挑战既有的框架，用他那非凡的数学才华，为量子力学奠定了坚实的基础。 我尤其着迷于书中关于狄拉克如何将他的理论与实验结果相结合的部分。他并非是闭门造车，而是始终关注物理世界的真实面貌。他能够从抽象的数学表达式中，提炼出可供实验检验的预测，这一点在他与实验物理学家们的互动中得到了生动的体现。这本书让我深刻体会到，理论与实践之间的辩证统一，是科学进步的永恒主题。我常常会在阅读过程中停下来，反复思考书中所描述的某个概念，试图去理解狄拉克那种“一步到位”式的洞察力，这种能力，简直是造物主的恩赐。

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读完这本书，我脑海中萦绕着狄拉克那标志性的沉静与专注。书中对他的个人生活描写不多，更多的是将重心放在他作为一名物理学家的职业生涯上，以及那些划时代的思想是如何孕育和发展的。我被书中描绘的那个充满思想碰撞的时代所深深吸引，不同学术流派、不同研究方法的科学家们，如何在一次次的讨论和辩论中，共同推动着物理学的前沿。而狄拉克，以他独特的清晰和逻辑性，在其中扮演了至关重要的角色。书中的某些章节，让我对狄拉克方程及其带来的深刻影响有了更直观的认识，特别是它如何预言了反物质的存在，这简直是科学史上的奇迹。 我尤其欣赏书中对狄拉克在引入某些概念时的“直觉”的描述，尽管他本人可能更倾向于将其归结为数学的必然性。但作为读者，我能从中感受到一种超越纯粹计算的美感。这种“直觉”并非凭空而来，而是建立在对物理世界深刻的洞察之上，是对数学语言潜能的极致发掘。这本书并非仅仅是关于一个人的生平，它更是关于思想的力量，关于如何通过抽象的数学符号来描绘和理解真实的宇宙。每次翻开这本书，我都会被狄拉克那种“纯粹”的科学精神所感染，那种为了追求真理而不惜一切的决心，是任何时代都不可或缺的宝贵品质。

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这本书让我对物理学的发展历程有了更深刻的认识，尤其是对量子力学是如何一步步构建起来的。书中对狄拉克的研究方法的描绘，让我看到了他那种近乎纯粹的数学逻辑和对物理直觉的精准运用。他似乎能够直达物理现象的本质，用最简洁、最优雅的数学语言将其勾勒出来。 我尤其着迷于书中对狄拉克在思考量子态叠加和波函数坍缩等概念时所经历的思维过程的细致刻画。这种对思想演变的深入剖析，让我对科学发现的艰辛与美妙有了更深的体会。我能够感受到，狄拉克并非是凭空产生灵感，而是通过扎实的数学功底和对物理直觉的精准运用，一步步构建起他的理论体系。他的严谨和对逻辑一致性的追求，在书中得到了充分的体现，这对于我这样非物理专业出身的读者来说，虽然不免有些挑战，但却带来了极大的启发。

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我一直对物理学界那些改变了我们对宇宙理解的先驱者们的故事充满好奇，而保罗·狄拉克，这位沉默寡言却思想深邃的巨匠，无疑是其中最引人注目的一位。阅读这本书，仿佛打开了一扇通往二十世纪物理学黄金时代的大门，让我得以近距离观察一位天才是如何在概念的海洋中遨游，并最终提炼出我们今天称之为“量子力学”的精妙理论。书中的叙事风格并非那种哗众取宠的传记，而是以一种沉静而富有洞察力的笔触，展现了狄拉克在学术生涯中的每一个关键时刻。我尤其被他那种近乎纯粹的数学逻辑所吸引，他似乎能够直达物理现象的本质，用最简洁、最优雅的数学语言将其勾勒出来。那种从一个看似简单的方程中推导出深刻物理含义的能力，实在是令人惊叹。 书中的一些段落，细致地描述了狄拉克在思考量子态叠加和波函数坍缩等概念时所经历的思维过程，这种对思想演变的刻画，让我对科学发现的艰辛与美妙有了更深的体会。这不是简单的历史事件堆砌，而是对一个伟大头脑如何运作的深度剖析。我能够感受到，狄拉克并非是凭空产生灵感，而是通过扎实的数学功底和对物理直觉的精准运用，一步步构建起他的理论体系。他的严谨和对逻辑一致性的追求，在书中得到了充分的体现，这对于我这样非物理专业出身的读者来说，虽然不免有些挑战，但却带来了极大的启发。这本书让我明白，真正的科学突破，往往源于对基础原理深刻的理解和对已有理论的毫不妥协的审视。

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这本书让我对保罗·狄拉克这位伟大的物理学家有了全新的认识。我一直以为科学家的生活是枯燥乏味的，但这本书却让我看到了狄拉克身上那种纯粹的学术热情和对真理的不懈追求。书中对他的早期经历的描写，以及他如何在那个充满变革的年代，用他那非凡的数学才能，为量子力学的发展做出奠基性的贡献，这一切都让我感到震撼。 我尤其被书中对狄拉克方程的解读所吸引。这个方程，简洁而优雅，却预言了反物质的存在，这简直是科学史上的奇迹。它展现了数学语言在描述物理世界时的强大力量，以及科学家们如何通过抽象的思维，去揭示宇宙的深层奥秘。这本书让我明白，真正的科学研究，需要的是耐心、毅力，以及对未知世界永不熄灭的好奇心。

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