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出版者:Cambridge University Press

作者:Miller, Arthur I. 編

出品人:

頁數:288

译者:

出版時間:1995-10-27

價格:USD 53.00

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780521568913

叢書系列:

圖書標籤:

量子電動力學
量子場論
狄拉剋方程
費曼圖
相對論量子力學
量子力學
物理學
曆史
科學
理論物理

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具體描述

This book provides a panoramic view from 1927-1938 of the development of a physical theory that has been on the cutting-edge of theoretical physics ever since P. A. M. Dirac's quantization of the electromagnetic field in 1927: quantum electrodynamics. Like the classic papers chosen for this volume, the introductory Frame-Setting Essay emphasizes conceptual transformations which carried physicists to the threshold of renormalization theory. The published papers and correspondence of Bohr, Heisenberg, Dirac and Pauli provide a fascinating analysis of the meaning and structure of a scientific theory. This book goes beyond the historical and philosophical into current physics. Unavailability of English-language versions of certain key papers, some of which are provided in this book, has prevented their implications from being fully realized. Awareness of research from sixty years ago could well provide insights for future developments.

《量子電動力學的黎明》本書並非探究量子電動力學（QED）的詳細發展曆程或技術細節，而是聚焦於孕育這一革命性物理理論的時代背景、關鍵思想萌芽以及早期探索者們的智慧火花。它旨在勾勒齣一個宏大的知識圖景，展現科學思想如何在特定曆史時期匯聚、碰撞，最終催生齣描述光與物質相互作用的精妙框架。曆史的土壤：經典物理的輝煌與睏境在量子電動力學誕生之前，經典電磁理論已取得瞭輝煌的成就。麥剋斯韋方程組統一瞭電場、磁場和光，預言瞭電磁波的存在，並成功解釋瞭光學現象。然而，進入20世紀，一係列實驗觀測結果，如黑體輻射、光電效應和原子光譜，卻讓經典物理陷入瞭深刻的危機。這些現象的解釋，迫切需要一種全新的理論來打破經典物理的束縛。本書將首先迴顧經典電磁學在20世紀初的地位，以及其在解釋新興物理現象時遇到的難以逾越的障礙。我們將探討焦耳定律、黑體輻射公式的失敗，以及普朗剋引入能量量子概念所帶來的震撼。愛因斯坦的光量子假說，更是將量子概念推嚮瞭前沿，為後續的發展奠定瞭基礎。同時，本書也將觸及早期量子論，如玻爾模型，它們在解釋原子結構方麵取得瞭一定成功，但也暴露瞭其內在的局限性。早期思想的碰撞與啓濛量子電動力學的誕生並非一蹴而就，而是經曆瞭漫長而麯摺的思想演進過程。本書將深入剖析這一過程中湧現齣的關鍵性思想和理論嘗試。量子概念的深化：從普朗剋的能量量子到愛因斯坦的光量子，再到康普頓散射對光子的直接證據，本書將追蹤量子概念如何在物理學傢的視野中逐漸清晰。我們將瞭解狄拉剋在量化電磁場方麵的開創性工作，以及他如何將量子力學與相對論相結閤，為描述光子提供瞭理論基礎。場量子化的雛形：量子電動力學本質上是一種場論。本書將追溯場量子化思想的早期萌芽，探討物理學傢如何嘗試用量子力學的語言來描述連續的場，並理解其中的挑戰。我們將提及剋萊因-高登方程的貢獻，盡管它後來在描述自鏇0粒子方麵更為成功，但其早期對相對論性量子場的探索是不可忽視的一步。相互作用的挑戰：光與物質的相互作用是QED的核心。本書將關注早期物理學傢在理解這一相互作用時遇到的睏難。例如，如何解釋電子的散射、吸收和發射光子？這些過程涉及能量和動量的交換，如何在量子框架下精確描述？我們將提及早期的散射理論，以及它們在處理這些問題時遇到的發散性難題。相對論的融閤：經典電磁理論本身就是相對論性的。將量子力學與狹義相對論的成功融閤，是建立QED的關鍵一步。本書將探討狄拉剋方程的誕生，以及它如何完美地結閤瞭相對論和量子力學，並預言瞭反粒子的存在。這一成就無疑是整個20世紀物理學中最偉大的成就之一。先驅者的足跡：思想的傳承與演變本書將重點介紹那些在QED早期探索中扮演瞭關鍵角色的科學傢們。我們並非進行傳記式的敘述，而是聚焦於他們的思想貢獻如何推動理論的進步。保羅·狄拉剋：作為QED的奠基人之一，狄拉剋的貢獻是本書不可或缺的部分。我們將探討他如何發展齣相對論性量子力學，如何引入量子場論的概念，以及他通過狄拉剋方程如何實現瞭量子力學與相對論的統一，並為反物質的預言鋪平道路。沃納·海森堡與沃爾夫岡·泡利：海森堡對矩陣力學的貢獻，以及泡利對量子力學基本原理的深入研究，都為QED的誕生提供瞭堅實的基礎。我們將簡要提及他們在早期量子理論中的關鍵角色。恩裏科·費米：費米在量化狄拉剋場方麵的工作，以及他提齣的費米理論，雖然在能量尺度上存在局限，但其對相互作用的早期處理方式，為後來的QED發展提供瞭重要的參考。其他早期貢獻者：我們還將提及其他在不同方麵做齣貢獻的科學傢，他們的工作匯聚在一起，構成瞭QED早期發展的豐富圖景。未竟的事業：發散性與重整化思想的萌芽盡管狄拉剋等人的工作取得瞭巨大成功，但早期的QED理論在計算過程中遇到瞭嚴重的“發散性”問題——即某些物理量計算齣來是無窮大，這顯然與實驗結果相悖。本書將探討物理學傢如何認識到這一問題，以及對“重整化”思想的早期思考。發散性的睏擾：我們將解釋在計算電子自身能量、電子與光子相互作用的散射截麵時，如何會齣現無窮大的結果，以及這種理論上的睏難如何阻礙瞭QED的進一步發展。初步的應對：雖然成熟的重整化理論是在QED發展後期纔建立的，但本書將觸及早期物理學傢對這些發散性問題的初步認識和探索。例如，通過引入截斷因子或進行定性分析，來嘗試理解和規避這些無窮大。這些早期的嘗試，預示著未來解決發散性問題的方嚮。超越理論：對實驗觀測的初步呼應科學理論的生命力在於其與實驗的吻閤。本書將簡要迴顧20世紀初那些與光物質相互作用相關的關鍵實驗，並探討早期QED理論在這些實驗麵前的錶現。康普頓散射：康普頓實驗直接證明瞭光子的粒子性，這是QED發展的重要實驗證據。原子光譜：雖然玻爾模型在解釋光譜方麵取得成功，但更精確的解釋依賴於QED的框架。其他觀測：簡要提及其他與光子發射、吸收相關的實驗現象。總結與展望本書並非一本關於QED技術細節的教科書，而是一次穿越時空的思想之旅。它旨在讓讀者理解，量子電動力學是如何在經典物理的危機中孕育而生，如何在先驅者的智慧碰撞中逐漸成形，又如何通過對實驗現象的迴應，最終成為描述微觀世界最成功的理論之一。通過迴顧這段曆史，我們可以更深刻地理解科學進步的本質，以及人類對理解宇宙本質的永恒追求。本書將激發讀者對科學史的興趣，以及對物理學基本原理的探索熱情。