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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Moshe Carmeli

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1989-05

价格:USD 41.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789971507459

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 场论
• 规范场
• 量子场论
• 相对论
• 数学物理
• 高能物理
• 粒子物理
• 弦理论
• 凝聚态物理

宇宙之弦：时空几何与基本相互作用的统一图景 本书导读： 在广袤无垠的宇宙图景中，物质的舞蹈由四种基本力所编织：引力、电磁力、强核力和弱核力。理解这些力的本质及其在时空结构中的表现，是现代物理学最核心的追求。《宇宙之弦：时空几何与基本相互作用的统一图景》并非一本聚焦于规范场论特定数学框架的教科书，而是一部深入探讨物理学宏伟叙事、探寻时空与物质之间深刻关联的专著。它以历史演进为脉络，以概念深化为骨架，试图勾勒出我们对宇宙基本构件和作用机制理解的完整脉络，特别是那些超越传统场论范畴的、更具基础性的时空结构和动力学原理。 第一部分：时空结构的几何化叙事 本书的开篇，将读者带回到对时空概念的深刻反思中。它不再满足于平直的闵可夫斯基时空或描述引力的黎曼几何，而是探讨了更高维度的几何概念如何可能影响到我们所观察到的低维物理现象。 1. 黎曼几何的局限与对“弯曲”的重新诠释： 我们将回顾爱因斯坦广义相对论中，引力被描述为时空曲率。然而，本书着重探讨了在极小尺度或极端能量密度下，这种描述的适用性边界。重点将放在拓扑学在描述时空整体结构中的作用上，而非仅仅局限于局部曲率。例如，对诸如“虫洞”这类拓扑结构在经典引力理论中的数学描述，及其与能量条件的关系进行细致的剖析。 2. 纤维丛理论的几何基础： 在深入探讨具体相互作用之前，本书将构建一个坚实的几何基础——纤维丛结构。我们将详细讨论“丛空间”与“基空间”（即我们所处的时空）之间的关系。这里的核心在于，物理场的自由度被嵌入到一个附加的、更高维度的空间中，这个空间具有特定的内部对称结构。本书将用严谨的几何语言阐述“联络”（Connection）的概念，它是如何描述在不同点之间平行移动向量时所产生的旋转或“扭曲”，这为后续描述相互作用的媒介（如光子、胶子）提供了必要的数学语言，尽管我们不会过多聚焦于规范群的具体选择。 3. 计量学与时空尺度： 探讨了如何在不同尺度下定义“距离”和“时间”。从宏观的爱丁顿-Lemaître坐标系到量子尺度的普朗克长度，本书将审视我们对时空测量的依赖性，并引入了对“背景无关性”（Background Independence）这一哲学和物理要求的几何阐释，即物理定律不应预设一个固定的时空背景。 第二部分：物质的内在对称与动力学选择 如果说第一部分建立了时空的“舞台”，那么第二部分则专注于舞台上的“演员”——物质及其运动规律。本书将从最基本的对称性原理出发，探讨这些对称性如何“命令”物质如何相互作用。 1. 对称性与守恒律的深刻联系： 从诺特定理的哲学意义出发，本书阐述了对称性如何从根本上决定了物理定律的形式。我们不会停留在简单的能守恒、动量守恒等经典结果上，而是探讨了局域对称性（即对时空中的每一点都独立要求的对称性）如何必然地要求引入“规范粒子”来维持这种对称性。 2. 规范场的早期思想萌芽： 在描述规范场论的数学框架出现之前，本书回顾了早期电磁学的内禀对称性。如何从电子的相位不变量——一个纯粹的数学要求——导出了光子的存在和洛伦兹协变性。我们将侧重于这种“对称性驱动”的物理学思想，即物理定律的形式是由其内在的对称要求所决定的。 3. 物质场的拓扑性质： 探讨了费米子（如电子和夸克）的内在性质，特别是它们的自旋和统计特性。这些性质如何通过波函数的特定行为（如交换反对称性）体现出来，以及它们如何与时空的拓扑结构（例如，在不同空间区域的路径积分）产生深刻的关联。 第三部分：超越标准模型的场论展望 本书的后半部分将目光投向了当前物理学研究的前沿和未解之谜，探讨了那些试图超越现有框架，以期达成更深层次统一的理论构想。这些构想往往涉及对时空和物质本质更激进的重塑。 1. 量子引力的几何挑战： 既然广义相对论在量子尺度失效，那么描述量子引力的理论必须提供一种全新的时空观。本书将探讨一些非微扰的量子引力尝试，例如圈量子引力（Loop Quantum Gravity）中时空被量子化为离散“体积元”的概念，以及“自旋网络”的几何图景。这里的核心是，时空本身不再是连续的背景，而是由更基本的、离散的几何实体构成的。 2. 额外维度的几何模型： 探讨了为什么理论物理学家会引入额外的空间维度。我们将详细分析卡鲁扎-克莱因（Kaluza-Klein）理论的思想，即额外的紧致维度如何“卷曲”起来，从而在四维时空中表现为新的场（如电磁场）。本书将关注这些额外维度所需的特定几何结构（如Calabi-Yau流形）对我们观察到的低能物理定律产生的具体约束。 3. 弦论的几何学隐喻： 尽管不深入其复杂的数学细节，本书将阐述弦论的核心观点：基本粒子并非点状，而是微小的、振动的“弦”。这种描述的深刻意义在于，不同的振动模式对应于不同的粒子。更重要的是，弦论固有的数学一致性要求时空必须具有特定的维度（如十维或十一维），这再次强调了时空的几何结构对物质动力学的决定性作用。我们将讨论M理论中对不同维度理论之间“对偶性”的几何理解。 结论：统一的几何渴望 《宇宙之弦》最终试图传达的观点是：自然界的基本定律，无论涉及引力、电磁力还是核力，最终都可能源于对时空结构本身的某种最基本、最和谐的几何要求。物理学的终极目标，或许就是找到那个能将所有已知的场和物质统一嵌入其中的、最优雅的数学拓扑结构。本书旨在激发读者对这种终极统一图景的几何想象力，理解我们如何通过描述时空的“形状”和“联系”，来揭示宇宙运行的终极奥秘。

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《Gauge Fields》这个书名给我一种既学术又神秘的感觉，它让我联想到那些隐藏在宇宙深处，支配着粒子行为的看不见的“场”。我一直以来都对物理学有着强烈的求知欲，尤其是那些能够解释物质世界基本构成和相互作用的理论。我希望这本书能够深入浅出地讲解规范场论，帮助我理解它的基本概念，比如规范对称性、规范群以及规范联络等。我特别好奇，为什么数学上的“规范性”能够如此成功地描述现实世界中的基本力，比如电磁力、弱核力和强核力。我猜测，书中会通过一些具体的例子，如量子电动力学（QED）和量子色动力学（QCD），来展示规范场论的威力。我希望作者能够用清晰的语言，避免过于晦涩的数学术语，让像我这样的非专业读者也能有所收获。此外，我还会关注书中是否会提及规范场论在更前沿领域的研究，比如对希格斯机制的解释，或者在量子引力等方面的探索。这本书给我一种感觉，它是一次穿越理论物理迷宫的向导，一次对宇宙最基本规律的深度解读。

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拿到这本书的时候，我首先被它厚实的装帧和印刷质量所打动。纸张的触感很好，字迹清晰，排版也很舒服，这为阅读体验奠定了良好的基础。我是一个对物理学有着濃厚兴趣的爱好者，虽然不一定是专业出身，但我对那些能够解释自然界基本规律的理论有着近乎狂热的追求。我期待在这本书中找到关于规范场论的详尽阐述，理解它在描述粒子相互作用中的核心作用。我尤其好奇，书中是如何将如此抽象的数学概念，通过清晰的语言和恰当的比喻，传递给非专业读者。我希望能了解到，规范场论是如何从一个纯粹的理论构想，一步步发展成为现代粒子物理学的基石。我对书中是否会包含对规范群、规范联络、曲率等关键概念的深入剖析感到非常期待，并且希望作者能够用一种易于理解的方式来解释它们。此外，我还会留意书中是否会探讨规范场论的一些引人深思的哲学含义，例如对称性在物理学中的重要性，以及数学结构如何映射到物理现实。这本书给我一种感觉，它是一扇通往物理学核心思想的窗口，一次对我们理解宇宙奥秘的深入探索。

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这本书的封面设计就吸引了我，深邃的蓝色背景上，用一种充满力量感的金色线条勾勒出复杂的几何结构，仿佛预示着书中将要探索的宇宙深处的奥秘。我一直对物理学中那些抽象而又至关重要的概念着迷，而“Gauge Fields”这个名字本身就带有一种神秘而又严谨的气息。我预期这本书会深入浅出地讲解规范场论的核心思想，从早期量子电动力学的概念，到后来杨-米尔斯理论的诞生，再到标准模型中规范对称性的应用。我特别希望它能解释清楚，为什么“规范不变性”这样一个看似纯粹的数学原则，竟然能够如此成功地统一了电磁力、弱核力和强核力。我猜想，书中会穿插一些历史的片段，介绍那些为这一领域做出巨大贡献的科学家们，他们的思考过程，以及那些突破性的灵感是如何产生的。此外，我还会关注书中是否对规范场论在现代物理学中的地位和应用有更深入的探讨，比如它如何帮助我们理解粒子物理的性质，又或者是否能触及到更前沿的领域，如弦理论或量子引力。这本书给我的第一印象是，它不仅是一本学术著作，更是一次思想的启迪，一次对宇宙运行规律的深刻探究。

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当我在书店里看到《Gauge Fields》这本书时，一种莫名的兴奋感涌上心头。封面简洁而富有设计感，传递出一种严谨又不失美感的学术气息。我一直以来都对粒子物理学和场论有着浓厚的兴趣，而规范场论无疑是其中的核心部分。我非常期待这本书能够为我揭示规范场论的精妙之处，它不仅仅是数学的玩转，更是对自然界深层规律的洞察。我希望书中能详细阐述规范不变性的原理，它是如何从一个数学上的需求，演变成理解基本力统一的关键。我猜测，书中会从量子电动力学开始，介绍其数学框架，然后再深入到更复杂的杨-米尔斯理论，以及它们在强核力、弱核力描述中的应用。我特别关注书中是否能用清晰易懂的语言，解释那些复杂的数学推导，并且能够提供一些直观的比喻来帮助理解。同时，我也期待书中能够探讨规范场论在更广泛的物理学领域中的应用，例如凝聚态物理或者宇宙学。这本书给我的感觉是，它是一本值得反复研读的经典之作，一次对物理学核心奥秘的深度探索。

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这本书的书名《Gauge Fields》立刻抓住了我的眼球，它散发出一种既有深度又充满挑战性的光芒。我是一名对理论物理学充满好奇的学生，一直试图理解那些构成我们宇宙基本框架的理论。规范场论一直是我觉得既重要又难以捉摸的概念之一，我希望能在这本书中找到一个清晰的路径，理解它的本质。我预期书中会从基础的微分几何和群论出发，逐步建立起规范场论的数学框架，然后展示它如何在描述基本粒子及其相互作用中发挥关键作用。我特别希望了解，为什么“规范对称性”如此强大，能够统一如此不同的力。我猜想，书中会涉及一些重要的例子，比如量子电动力学（QED）和量子色动力学（QCD），以及它们如何成功地描述了光子、电子、夸克和胶子的行为。此外，我也期待书中能够探讨规范场论在解释粒子质量产生机制（如希格斯机制）中的作用，以及它在标准模型中的核心地位。这本书给我一种感觉，它是一次深入物理学殿堂的邀请，一次对宇宙最基本规律的探索之旅。

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