Pauli and the Spin-Statistics Theorem pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Duck, Ian/ Sudarshan, E. C. G./ Sudarshan, E. C. G. (EDT)/ Duck, Ian (EDT)/ Pauli, Wolfgang

出品人:

页数:512

译者:

出版时间:

价格:711.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9789810231149

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 物理
• 量子力学
• 自旋统计定理
• 泡利不相容原理
• 量子统计
• 费米子
• 玻色子
• 粒子物理学
• 量子场论
• 物理学史
• 沃尔夫冈·泡利

《量子力学的基石：粒子对称性与动力学前沿》 一本深入探索现代物理学核心概念的权威著作 本书是一部全面而深入的学术专著，旨在为物理学专业学生、研究人员以及对理论物理学有深厚兴趣的读者，系统梳理量子场论、统计物理学以及凝聚态物理学等领域中一些最基础且最具挑战性的理论框架。全书聚焦于描述微观粒子如何组织、互动及其演化所必需的数学结构与物理原理，避免了对特定历史人物或已建立的单一理论（如自旋统计定理的直接阐述）的过度依赖，而是侧重于构建理解这些现象背后的普适性数学工具和概念框架。 第一部分：抽象代数与量子空间的几何结构 本部分将读者的视野引向量子力学的数学基础。我们首先从群论的视角出发，详细考察对称性在物理描述中的核心地位。书中将花费大量篇幅介绍表示论的精髓，特别是酉群（Unitary Groups）和正交群（Orthogonal Groups）在描述粒子态旋转、洛伦兹变换下的行为中的应用。通过对李代数（Lie Algebras）的深入剖析，读者将理解角动量代数如何从更一般的代数结构中自然涌现。 接下来的章节将转向纤维丛（Fiber Bundles）与规范场论（Gauge Field Theory）的基础。我们将严谨地构建主丛（Principal Bundles）的概念，并阐述联络（Connection）如何表征物理空间中场的几何性质。这部分内容强调的是，规范不变性不仅仅是一个数学上的选择，而是物理实在（如电磁相互作用和弱核力）内在结构的要求。书中详述了如何通过协变导数（Covariant Derivatives）来构造微分算子，确保物理定律在局部坐标变换下保持形式不变。 第二部分：从统计描述到热力学极限 本部分聚焦于如何从微观的量子描述过渡到宏观的统计物理学图像。我们将细致考察正则系综（Canonical Ensemble）和微正则系综（Microcanonical Ensemble）的数学构建，重点分析配分函数（Partition Function）的解析性质及其与热力学势之间的关系。书中详细推导了玻尔兹曼分布（Boltzmann Distribution）的精确形式，并将其置于信息论的框架下进行重新审视，将其视为对不确定性（熵）最大化的量化。 在深入研究低维系统时，本书将探讨低维系统的统计力学所面临的特殊挑战。我们引入了矩阵乘积算符（Matrix Product Operators, MPOs）和张量网络态（Tensor Network States）作为描述长程关联和复杂量子态的强大工具。这部分内容侧重于展示如何利用这些技术来高效处理具有大量自由度的系统的配分函数，从而揭示相变（Phase Transitions）的微观机制，特别是临界现象（Critical Phenomena）的普适性标度律。 第三部分：场论的重整化与有效理论 本部分是连接量子力学与粒子物理学的桥梁，重点在于量子场论（Quantum Field Theory, QFT）的构造与挑战。我们将系统地介绍路径积分（Path Integrals）表述，强调它在处理复杂费米子和玻色子系统中的优越性。书中将详细阐述正则量子化（Canonical Quantization）与路径积分量子化在非相对论和相对论场中的等价性。 核心挑战在于无穷大的处理。本书将对重整化（Renormalization）的概念进行彻底的探讨，将其视为一种关于物理尺度依赖性的数学过程。我们不局限于对特定理论的计算，而是着重于重整化群（Renormalization Group, RG）的抽象框架。通过ε展开和阶梯逼近等方法，我们展示了RG流如何揭示物理系统的有效场论（Effective Field Theories）的本质，即在不同能量尺度下描述物理现象的简洁模型。读者将理解，物理理论的“真”与“假”取决于我们所关注的能量范围。 第四部分：多体系统的动力学与拓扑性质 最后一部分将目光投向多体系统的复杂动力学和新兴的拓扑概念。我们将分析线性响应理论（Linear Response Theory），特别是久保公式（Kubo Formula），用于计算系统对微小外场扰动的线性响应，这对于理解电导率、磁化率等输运性质至关重要。 随后，本书转向对拓扑序（Topological Order）的几何和代数描述。我们探讨拓扑不变量（Topological Invariants）在凝聚态系统分类中的作用，例如如何利用陈数（Chern Number）来描述量子霍尔效应中的边缘态。这部分内容强调了拓扑保护的鲁棒性，这源于系统在整个参数空间中的整体拓扑结构，而非局部的对称性。书中也将介绍非阿贝尔任意子（Non-Abelian Anyons）的代数结构，为理解拓扑量子计算的潜在实现提供了坚实的理论基础。 结语：理论的统一性与未来的方向 全书贯穿始终的理念是，看似分立的物理学分支——从对称性到统计涨落，再到场论的自洽性——实则共享一套深刻的数学语言。本书旨在培养读者将这些工具融会贯通的能力，为未来在粒子物理、引力理论或先进材料科学中解决前沿问题奠定不可动摇的理论基石。

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