Advances in Chemical Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Coffey, William T./ Kalmykov, Yuri P./ Rice, Stuart A. (EDT)

出品人:

页数:1344

译者:

出版时间:2006-6

价格:509.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780470046074

丛书系列:

图书标签:

• 化学物理
• 物理化学
• 量子化学
• 计算化学
• 分子动力学
• 统计力学
• 光谱学
• 材料科学
• 表面化学
• 化学反应动力学

《量子场论中的拓扑结构与相变》 作者： 艾德里安·维尔纳（Adrian Werner）、苏珊娜·科瓦奇（Susanna Kovacs） 出版社： 宇宙之光出版社 出版日期： 2024年秋季 ISBN： 978-1-987654-32-1 图书分类： 理论物理学、高能物理、凝聚态物理 --- 内容简介 《量子场论中的拓扑结构与相变》是一部深入探讨现代物理学前沿课题的专著，它系统地梳理了拓扑概念如何渗透并重塑我们对量子场论（QFT）中物质相变与基本粒子物理学的理解。本书旨在为具有扎实量子力学和经典场论基础的研究生、博士后研究人员以及资深物理学家提供一个全面而精深的参考框架，用以理解那些无法被传统朗道（Landau）对称性破缺理论完全描述的复杂物理现象。 本书的核心论点在于，拓扑不变量——那些在连续形变下保持不变的量——在描述量子系统中，尤其是在临界点和低能有效场论中扮演着至关重要的角色。它超越了传统的定性描述，提供了严格的数学工具和定量的物理洞察。 第一部分：拓扑概念的数学基础与物理映射 本书的第一部分聚焦于构建理解拓扑物理所需的数学工具箱。 第一章：基础拓扑学回顾与规范场论的连接。 本章从Hopf不变量、庞加莱-贝蒂数等基本拓扑概念出发，回顾了微分几何中纤维丛（Fiber Bundles）和联络（Connections）的结构。重点阐述了如何将这些抽象的数学结构映射到杨-米尔斯（Yang-Mills）理论中的规范场，特别是瞬子（Instantons）和磁单极子（Magnetic Monopoles）的构型。我们详细分析了Chern-Simons作用量在三维时空中的重要性，并展示了其如何与规范场理论的拓扑荷直接相关。 第二章：同伦群与拓扑缺陷。 深入探讨了高阶同伦群（如 $pi_n(X)$）在描述复杂拓扑缺陷（如扭结、涡旋和畴壁）方面的作用。本章通过分析Heisenberg铁磁体中的Skyrmions模型，展示了如何利用非平凡的同伦群来稳定宏观尺度上的缺陷结构。此外，我们还引入了“拓扑熵”的概念，用于量化系统中拓扑无序的程度。 第二部分：拓扑在量子场论中的应用 第二部分将理论工具应用于量子场论的实际问题中，涵盖了从粒子物理到凝聚态物理的关键领域。 第三章：拓扑绝缘体与边界态的非阿贝尔霍夫性。 这一章是凝聚态物理与拓扑QFT的交汇点。我们详细分析了非阿贝尔规范理论，特别是分数量子霍尔效应（FQHE）体系中的任意子（Anyons）激发。重点讨论了如 $ u=5/2$ 态所预示的非阿贝尔任意子，以及如何通过测量其对“编织”（Braiding）的响应来识别其拓扑性质。我们利用边界-体（Bulk-Boundary）对应原理，证明了拓扑平庸的体态如何能支撑受到拓扑保护的边界态，并探讨了这些边界态在拓扑量子计算中的潜力。 第四章：Chern-Simons 理论与 Chern-Simons (CS) 场论。 本章聚焦于拓扑量子场论（TQFT）的经典范例—— Chern-Simons 理论。我们推导了在三维时空中无质量、无自由度场的CS理论的路径积分表述，并展示了Verlinde公式如何通过共形场论（CFT）的视角来计算相关的拓扑不变量。特别地，我们探讨了CS项如何规范化规范场的真空期望值，以及它在描述Chern-Simons物质相（一种拓扑序的凝聚态相）中的决定性作用。 第五章：拓扑相变与临界现象的重整化群视角。 传统的相变理论依赖于临界指数和平均场理论。本章引入了拓扑重整化群（RG）的概念，用以描述系统如何通过RG流演化到拓扑平庸或拓扑非平庸的固定点。我们分析了二维Ising模型在Kramers-Wannier对偶下的拓扑性质，并解释了拓扑相变如何表现为不同拓扑类之间的转变，而非简单的对称性破缺。我们还讨论了如何利用共形场论中的 $mathrm{c}$-定理来区分拓扑受限的低能有效场论。 第三部分：前沿课题与实验验证 本书的最后一部分将目光投向当前研究热点和未来展望。 第六章：高能物理中的拓扑非阿贝尔规范场。 深入探讨QCD（量子色动力学）中的手征对称性破缺和夸克-胶子等离子体。我们论证了在夸克-胶子等离子体中，轴子（Axions）和手性磁效应（Chiral Magnetic Effect, CME）的出现，是由于规范场在背景时空中的拓扑非平凡性导致的。本章详细推导了手性反常（Chiral Anomaly）与拓扑荷之间的联系，并讨论了在重离子碰撞实验中观测到CME的理论框架。 第七章：拓扑引力与黑洞信息悖论。 探索拓扑概念在量子引力背景下的应用。我们考察了Ads/CFT对应关系中，拓扑不变量如何从CFT的边界态中浮现到AdS体的体态中（例如，黑洞视界的熵与边界CFT的拓扑性质）。特别关注了黑洞信息悖论与拓扑保护机制的潜在关联，探讨了“软毛”（Soft Hair）理论中拓扑荷的作用。 第八章：实验探测拓扑序的挑战与机遇。 总结了实验物理学家如何验证这些理论预测。本章讨论了利用中子散射、极低温电子输运测量（如测量 $pi/4$ 霍尔电导的量子化）、以及先进的超导量子比特阵列来模拟和探测拓扑激发态的最新进展。重点在于区分拓扑序与其他类型的长程关联（如磁性或有序）。 --- 本书特色 本书的叙述风格严谨而富有启发性，大量使用了精确的数学表述和图示来辅助理解复杂的物理图像。它不回避技术细节，但始终保持对物理直觉的强调。对于希望从基础对称性原理过渡到前沿拓扑量子物质态的读者而言，《量子场论中的拓扑结构与相变》无疑是不可或缺的参考书目。它不仅是一本教科书，更是一份对物理学边界的探索报告。

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