Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Pub Co

作者:Karl A. Gschneidner

出品人:

页数:486

译者:

出版时间:1989-03-01

价格:USD 219.50

装帧:Hardcover

isbn号码:9780444871053

丛书系列:

图书标签:

• 稀土
• Rare Earths
• Physics
• Chemistry
• Materials Science
• Condensed Matter Physics
• Spectroscopy
• Luminescence
• Magnetism
• Chemical Physics
• Inorganic Chemistry

探索宇宙的奥秘：从量子场论到引力波的宏大叙事 本书导言：超越物质的边界 本书旨在为读者提供一个横跨现代物理学与宇宙学前沿的全面、深入的视角。我们不关注特定元素的化学性质，而是将目光投向宇宙的终极结构、时空的本质，以及支配我们所见万物的基本作用力。本书的核心在于阐释支配宏观与微观世界的两套基本理论框架——广义相对论和量子场论——它们如何相互关联，共同构建了我们对自然界的完整理解。 第一部分：时空几何与宇宙的尺度 本部分深入剖析了爱因斯坦的广义相对论，这是理解引力现象、黑洞、乃至宇宙整体演化的基石。我们将从基础的微分几何概念出发，逐步构建起黎曼流形上的场方程。 第一章：广义相对论的几何基础 我们将详尽探讨度规张量在描述弯曲时空中的作用，以及测地线如何定义物质粒子的“直线”运动路径。重点分析了物质能量张量如何源致时空曲率，并详细推导了爱因斯坦场方程的场方程组。书中穿插了对等效原理的深入讨论，解释了引力与加速运动在局部参考系下的等价性。 第二章：黑洞的物理学与事件视界 黑洞，作为广义相对论最极端的预言，是本书的重点章节之一。我们详细分析了史瓦西解和克尔解的物理图像，精确计算了事件视界的半径和奇点的性质。本书特意辟出专章讨论信息悖论，探讨霍金辐射的半经典推导过程，以及黑洞热力学与熵的概念引入。此外，对赖斯纳-诺德斯特洛姆（带电）黑洞的结构和可能的内部时空路径进行了严谨的数学描述。 第三章：宇宙学模型与大爆炸的证据 本部分转向宇宙的整体结构与演化。我们从弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规出发，推导出描述宇宙膨胀的弗里德曼方程。书中对当前宇宙学观测结果，如宇宙微波背景辐射（CMB）的黑体谱、大尺度结构分布以及Ia型超新星观测（用于确定暗能量主导的加速膨胀）进行了细致的解读，构建起标准Lambda-CDM模型。对暴胀理论的动机、机制及其在解决视界和磁单极子问题中的作用进行了详尽的数学论述。 第四章：引力波的探测与源分析 引力波作为时空涟漪，其直接探测标志着天体物理学进入了新纪元。本章详细介绍了LIGO/Virgo/KAGRA等干涉仪的工作原理，包括激光干涉测量中的噪声抑制技术和应力应变信号的提取方法。我们对双黑洞并合（BBH）、中子星并合（NSNS）产生的波形进行了数值相对论的模拟结果分析，并探讨了引力波天文学如何作为检验强场引力的新工具。 第二部分：微观世界的量子结构 本部分将视角聚焦于物质和力的基本构成，即量子场论的框架。我们构建了从狭义相对论到量子力学的桥梁，并探讨了描述基本粒子相互作用的标准模型。 第五章：量子场论的数学骨架 本书从拉格朗日密度形式的建立开始，系统介绍了经典场论向量子场论的过渡。重点阐述了对易关系、正则量子化过程以及传播子（Green's Function）的构造。我们详细推导了狄拉克方程及其旋量表示，并讨论了费米子（如电子）的量子化处理，强调了对自旋统计定理的深刻理解。 第六章：规范场论与基本相互作用 规范对称性是现代物理学的核心原则。本章全面解析了电磁相互作用（U(1)规范群）、弱相互作用（SU(2)）和强相互作用（SU(3)）的拉格朗日量构造。书中重点讲解了电弱统一理论的结构，包括希格斯机制如何赋予W和Z玻色子质量，同时保持规范不变性。对于量子色动力学（QCD），我们深入探讨了渐近自由的特性及其在夸克-胶子等离子体研究中的应用。 第七章：量子电动力学（QED）与微扰展开 QED被视为物理学中最成功的理论之一。本章聚焦于费曼图的构建，详细解释了如何通过微扰理论计算散射截面和衰变宽度。对一阶和二阶修正的计算过程进行了详尽的展示，包括电子的异常磁矩和兰姆位移的计算。书中特别关注了重整化理论的必要性，解释了如何通过定义物理常数来消除无穷大的出现，实现理论的可预测性。 第八章：超越标准模型的探索 尽管标准模型极其成功，但它无法解释引力、暗物质和暗能量。本章探讨了当前物理学面临的挑战以及前沿的理论尝试。我们分析了超对称性（SUSY）的动机、最小超对称标准模型（MSSM）的基本内容，以及引入额外空间维度（如Kaluza-Klein理论和弦论的低能描述）的可能路径。对中微子质量的引入（如跷跷板机制）也进行了详细的数学推导和物理意义探讨。 结论：统一的展望 本书的最后部分旨在将广义相对论与量子场论置于同一框架下进行审视。我们讨论了量子引力研究的困境，包括路径积分方法在处理非线性引力时的困难。最终，本书引导读者思考如何将时空本身也量子化，展望了圈量子引力（LQG）和M理论等领域为实现万有理论所做的努力，强调了对物理学基本原理持续探索的必要性。 致读者： 本书要求读者具备扎实的经典力学、电磁学、狭义相对论和线性代数背景。我们力求在保持数学严谨性的同时，最大限度地揭示这些宏伟理论背后的物理洞察力，引导读者深入理解我们所处宇宙的精妙结构。

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