String Theory and M-Theory pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Cambridge University Press

作者:Katrin Becker

出品人:

页数:739

译者:

出版时间:2007-1-15

价格:USD 120.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521860697

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 弦理论
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• 理论物理
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• 物理学
• String Theory
• M-Theory
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• Cosmic Strings

《弦理论与M理论：宇宙深层结构的探索》 序言 自古以来，人类便对宇宙的本质充满了好奇。我们仰望星空，试图理解星辰的运转，地球的形成，生命的起源。随着科学的不断发展，我们对微观世界的探索也日益深入，从原子、电子，到夸克、中微子，我们不断突破认知的边界。然而，即便是最前沿的粒子物理学，也未能完全解答宇宙存在的最基本问题：万物由何构成？为何自然界存在如此多的基本粒子？引力与其他三种基本力（电磁力、强核力、弱核力）之间是否存在统一的框架？ 《弦理论与M理论》一书，正是为了回应这些终极追问而诞生的。它并非对现有物理学知识的简单梳理，而是带领读者踏上一段深刻的智力冒险，探索当前物理学界最具雄心勃勃的理论之一：弦理论及其在更高维度下的延伸——M理论。本书旨在揭示这些理论如何尝试统一量子力学和广义相对论，这两大被誉为现代物理学基石却又在极端条件下相互冲突的理论。我们将一同审视，这些看似抽象的数学构造，如何有可能成为描述宇宙最基本构成单元和作用力的终极语言。 第一章：物理学的挑战与统一的梦想 本书的起点，是对我们当前理解宇宙所面临的挑战的审视。我们将回顾20世纪物理学的两大革命：量子力学与广义相对论。量子力学成功地描述了微观世界的奇异行为，但其内在的概率性和不确定性，以及它在处理引力时的失效，使其成为一个不完整的拼图。另一方面，广义相对论则以其优美的几何语言，解释了引力的本质——时空的弯曲，并成功预测了黑洞、引力波等现象。然而，当我们将广义相对论应用于黑洞奇点或宇宙大爆炸的开端等极端情况时，它就会失效，显示出其局限性。 理论物理学家毕生的梦想，便是找到一个能够统一描述所有基本粒子及其相互作用力的“万有理论”（Theory of Everything）。这一梦想驱动了无数的研究，而弦理论，正是在这一背景下应运而生，被视为最有希望实现这一梦想的候选者。本书将阐述为什么许多物理学家认为，点状的粒子并非宇宙最基本的组成单元，而是一种具有一维长度的“弦”的振动模式，才是万物存在的根源。 第二章：弦理论的诞生：微观世界的全新视角 本章将深入探讨弦理论的基本概念。我们将了解，如何通过将粒子视为微小的、振动的弦来重新审视粒子的质量、电荷和自旋等性质。就像同一根吉他弦，通过不同的方式拨动，可以发出不同的音符一样，同一根弦，通过不同的振动模式，可以表现为不同的基本粒子，如电子、光子、夸克等。这种“一弦多粒”的奇妙设想，为解释粒子多样性的问题提供了一个优雅的解决方案。 我们将探讨弦理论所必需的额外空间维度。为了数学上的自洽性和避免出现“负概率”等物理上不可接受的结果，弦理论需要比我们日常感知到的三维空间加一维时间之外的更多维度。这些额外的维度，据认为是以一种紧致化的方式蜷缩在我们无法直接感知到的微观尺度上。本书将详细介绍紧致化模型的概念，以及它们如何影响我们对宇宙的理解。 第三章：从五种弦理论到M理论：走向统一的道路 早期的弦理论研究，发现了至少五种自洽的、描述不同超对称粒子谱的弦理论。这看似分散的研究成果，却一度让物理学家感到困惑：哪个才是正确的理论？然而，随着对弦理论更深入的理解，一个令人兴奋的发现出现了：这五种不同的弦理论，并非相互独立的，而是在不同的物理参数下，对同一个更深层次理论的不同“极限”描述。 这个更深层次的理论，就是M理论。本书将阐述，M理论在一个11维的时空框架内，将这五种10维的弦理论以及一种11维的超引力理论统一起来。M理论引入了更高维度的“膜”（branes）作为基本构成单元，而弦可以被看作是附着在膜上的特定类型的对象。M理论提供了一个更为广阔和统一的视角，将之前的各种理论整合到一个更为宏大的框架之中。我们将讨论M理论的某些关键概念，如对偶性（duality），它揭示了看似不同的理论在数学上实际上是等价的。 第四章：弦理论与M理论的物理学应用 尽管弦理论和M理论在很大程度上仍处于理论研究阶段，但它们已经开始触及一些最棘手的物理学问题，并提供了潜在的解决之道。本书将重点介绍弦理论在以下几个关键领域的应用： 黑洞物理学与信息悖论： 传统广义相对论认为，落入黑洞的物质会完全消失，这与量子力学的信息守恒原理相悖，即“黑洞信息悖论”。弦理论，特别是通过全息原理（holographic principle），提供了一种全新的视角，认为黑洞的信息可能并非丢失，而是以一种我们尚未完全理解的方式编码在其表面。本书将探讨全息原理如何暗示，三维时空中的物理理论可以用一个低一维的、无引力的量子场论来描述，为解决信息悖论提供了新的思路。 宇宙学与早期宇宙： 弦理论和M理论为理解宇宙大爆炸的最初时刻提供了理论框架。它们可以解释宇宙的平坦性、视界问题和磁单极子问题，这些问题是标准宇宙学模型难以解释的。本书将讨论，弦理论如何描述宇宙膨胀初期的“暴胀”阶段，以及可能存在的“宇宙卵”（cosmic eggs）模型。 粒子物理学中的统一： 弦理论在解释基本粒子的质量谱、费米子与玻色子之间的关系（超对称性）等方面，展现出强大的潜力。它能够自然地包含引力子（引力的载体），并将引力与其他三种基本力在统一的框架下描述。本书将讨论超对称性在弦理论中的角色，以及它如何帮助解决标准模型中的一些问题。 额外维度的探测： 尽管额外维度被认为是蜷缩在微观尺度，但弦理论和M理论也提出了一些潜在的、可被宏观实验探测的可能性。本书将探讨一些关于额外维度可能影响粒子碰撞实验结果的设想，尽管这些探测任务极其艰巨。 第五章：数学工具与理论挑战 理解弦理论和M理论，离不开精深的数学工具。本书将简要介绍，代数几何、拓扑学、微分几何等数学分支在弦理论中的重要作用。我们还会接触到一些关键的数学概念，如卡拉比-丘（Calabi-Yau）流形，它们被认为是额外维度可能蜷缩形成的几何形状。 然而，弦理论和M理论并非没有挑战。本书也将诚实地指出，这些理论目前面临的困难。例如，理论中存在着数量庞大的可能的“真空态”（vacua），每个真空态对应着一个可能的宇宙，如何从这片“弦景观”（landscape）中找到我们所处的那个特定宇宙，是一个巨大的难题。此外，弦理论的数学形式极其复杂，要从中推导出可供直接验证的实验预测，仍然是一个艰巨的任务。 第六章：弦理论的未来展望与哲学思考 《弦理论与M理论》一书的最后，我们将对弦理论和M理论的未来发展进行展望。尽管前路充满挑战，但这些理论所展现出的统一性和解释力，使其成为当前理论物理学中最活跃的研究领域之一。 我们将思考，弦理论和M理论对我们理解宇宙的本质、生命的存在以及人类在宇宙中的位置，可能带来的哲学影响。它们是否预示着我们宇宙的独特性，或者是一个更大、更复杂的“多元宇宙”（multiverse）的一部分？这些理论是否最终能将我们带向一个完全统一的“万有理论”，从而揭示宇宙最深层次的奥秘？ 结语 《弦理论与M理论》是一次思想的旅程，它带领读者超越日常的感知，进入一个由微小振动的弦和更高维度的膜构成的奇妙宇宙。本书的目标，是为那些对宇宙最基本原理充满好奇的读者，提供一个清晰、深入且引人入胜的入门。我们希望通过这本书，激发读者对物理学前沿的兴趣，并鼓励他们一同思考，人类对宇宙终极真理的探索，将把我们带向何方。

评分☆☆☆☆☆

前8章写的不错， 第9章我以前看过arxiv 9702155，如果没看过估计也够呛 第10章，我看的就有点晕了， 相关的techinic不熟， 后来Katrin Becker的一个学生给我讲了idea, 才知道 那段在写什么。  

评分☆☆☆☆☆

Polchinski's book also have exercises but most of them are a bit difficult. this one is suitable, and it contains exercise with answers. a necessary one.

评分☆☆☆☆☆

今天把<string theory and M-theory>加到了豆瓣上，顺便看了一下想读、在读和读过这本书人的豆瓣。发现大概只有一半是学物理的，剩下一半大抵想对弦论有科普层次的了解。这本书不适合做科普读物，甚至对学物理专业的研究生也不算简单。虽然这是一本不错的弦论教材，特别是给...  

评分☆☆☆☆☆

Polchinski's book also have exercises but most of them are a bit difficult. this one is suitable, and it contains exercise with answers. a necessary one.

评分☆☆☆☆☆

今天把<string theory and M-theory>加到了豆瓣上，顺便看了一下想读、在读和读过这本书人的豆瓣。发现大概只有一半是学物理的，剩下一半大抵想对弦论有科普层次的了解。这本书不适合做科普读物，甚至对学物理专业的研究生也不算简单。虽然这是一本不错的弦论教材，特别是给...  

评分☆☆☆☆☆

这本《弦论与M理论》的导览，简直是为那些在物理学殿堂门口徘徊，却又对深奥的数学公式望而却步的求知者量身定制的入门砖。作者以一种近乎散文诗般的笔触，将那些原本被晦涩的术语包裹起来的概念，层层剥开，展现在我们眼前。它没有急于将读者推入狄拉克方程的深渊，而是先描绘了一幅宇宙的宏大图景——从最小的尺度到宇宙的终极命运，一切都似乎被某种优雅的几何法则所支配。特别是对“维度”的阐述，作者没有直接抛出高维空间的拓扑结构，而是巧妙地运用类比，比如将额外的维度比作被卷曲起来的微小管状结构，让人能直观地感受到那些不可见的实体是如何影响我们日常经验的。这种叙事方式的克制与精妙，使得那些原本枯燥的理论讨论，读起来竟有了探索未知世界的代入感。对于初次接触这些前沿物理概念的读者来说，这本书的价值不在于提供解答，而在于激发提问的勇气，并在脑海中构建起一个关于万物统一的初步框架。我尤其欣赏其中关于量子力学与广义相对论如何在新兴理论中寻求和解的章节，那段文字的处理，充满了对科学史的敬意和对未来可能性的无限憧憬。

评分☆☆☆☆☆

这本书最令人称赞的一点，是它对理论物理学研究方法的历史脉络梳理得极为清晰。它没有将弦理论和M理论描绘成凭空出现的空中楼阁，而是将它们置于二十世纪物理学革命的宏大背景之下。从爱因斯坦的努力到标准模型的辉煌与局限，再到超对称性的引入，每一步的推进都像是棋局中的关键一步。我特别留意了关于“景观”（Landscape）问题的讨论，作者对此的处理显得尤为审慎和负责任。他没有试图用轻描淡写的几句话带过这个理论的潜在危机，而是详细阐述了为什么一个拥有巨量可能解的理论，在解释我们特定宇宙时会面临挑战。这种对理论“软肋”的坦诚，反而增加了整本书的可信度。此外，书中对数学工具（如规范场论和拓扑学）的提及，都点到为止，精准地把握了非专业读者对“工具”的兴趣点——它们是如何帮助我们描述世界的，而不是如何去操作它们的细节。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书提供了一种罕见的“平静的激动”。它没有用哗众取宠的语言来渲染高能物理的奇观，而是通过一种冷静、近乎冥想的节奏，引导读者进入一个由数学和概念构成的精妙迷宫。我发现自己不断地回溯前文，不是因为遗漏了关键信息，而是因为某些观点需要时间来沉淀。比如，关于布兰（Branes）以及它们如何与我们熟悉的粒子和力场相互作用的描述，它巧妙地避开了复杂的张量计算，转而聚焦于“界面”的概念，使读者能想象一个更高维度的膜，我们的宇宙不过是其上的一层振动。这本书的结构设计非常巧妙，每一个章节的收尾都像是为下一章的深入铺垫，形成了一种自然的、不强迫的阅读流。它真正做到了“授人以渔”，教导读者如何带着批判性的眼光去审视那些尚未被实验完全验证的宏大理论。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我原本预期这本书会是另一本充斥着矩阵和符号的教科书的“轻量版”，但出乎意料的是，它更像是一次深刻的哲学思辨之旅，只是其载体恰好是现代物理学的最前沿。阅读过程中，我几次停下来，不是因为读不懂，而是因为那些论述的深度迫使我重新审视我们对“实在”的定义。作者似乎对理论物理学的边界充满了敬畏，他没有宣称M理论就是最终的真理，反而更侧重于探讨构建这些理论背后的思维逻辑和历史演变。例如，关于“对偶性”的讨论，它不再是简单的数学等价关系，而是被提升到了一种更形而上的层面，暗示着宇宙结构可能存在着多重、互补的描述方式。书中的语言风格变化多端，有时严谨如同一篇科学综述，下一页又变得如同哲学家在沉思，这种风格上的张力，使得阅读体验非常丰富。它成功地避开了那些在普通物理读物中常见的过度简化陷阱，而是用更富有层次感的语言，引导读者去感受理论物理学家们在面对宇宙终极奥秘时的那种挣扎与兴奋。

评分☆☆☆☆☆

这本书的独特之处在于，它成功地将“前沿”与“历史”紧密结合，同时保持了极高的学术诚意。如果说市面上大多数科普读物侧重于解释已建立的理论（如相对论），那么这本书则勇敢地站到了科学探索的最前沿，探讨那些仍在摇摆不定的基础假设。我特别欣赏它对“理论预期”与“实验验证”之间鸿沟的描述。作者并未回避M理论目前缺乏直接实验证据这一事实，反而将其视为科学进程中不可避免的阶段，并探讨了未来可能探测到痕迹的几种间接路径。这种对科学精神的颂扬——即对未知保持敬畏和对逻辑一致性的不懈追求——贯穿始终。对于那些对物理学抱有终极兴趣，并希望了解科学家们目前正在为之奋斗的“圣杯”是什么的读者，这本书提供了一个丰富、详尽且充满智慧的地图，即使我们最终无法完全理解那些公式，也能欣赏到构建它们的思想之美。

评分☆☆☆☆☆

教材...

评分☆☆☆☆☆

真正意义上的introduction，不太喜欢这书风格，介绍的比较简略，看这本书最好搭配着witten那本来看。

评分☆☆☆☆☆

思路很清晰，作为introduction其实还行，对新人挺友好的。但是缺点是过于introduction了，一本700+页的书，各种跳步骤省略是什么鬼。。

评分☆☆☆☆☆

习题不错，但是讲的太简略，很多重要的东西都没讲，但是也有些别的书没有的，GS形式，开弦场等等。

评分☆☆☆☆☆

除了反映了二次革命之后的进展，这书没有存在的价值