Quantum Mechanics of Fundamental Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Henneaux, Marc (EDT)/ Zanelli, Jorge (EDT)

出品人:

页数:316

译者:

出版时间:2009-3

价格:$ 292.67

装帧:

isbn号码:9780387874982

丛书系列:

图书标签:

• 量子力学
• 基本系统
• 量子力学基础
• 物理学
• 理论物理
• 量子理论
• 固体物理
• 凝聚态物理
• 从头算方法
• 多体问题

探索物质世界的深层结构：经典场论与粒子物理学导论 图书简介 本书旨在为物理学、数学以及相关工程领域的学生和研究人员提供一套严谨而深入的关于经典场论（Classical Field Theory）和粒子物理学（Particle Physics）基础概念的综合性教材。我们立足于经典物理学的坚实基础，逐步推导出描述宏观与微观世界统一性的现代理论框架。本书的叙述力求清晰、逻辑严密，侧重于数学工具的精确应用与物理图像的深刻理解，避免了对量子力学核心内容的直接展开，而是专注于其经典前身及其对现代物理学结构奠定的关键作用。 第一部分：经典场论的数学基础与构建 本书的开篇聚焦于场论的数学结构，这是理解所有现代物理理论的基石。我们从拉格朗日力学的分析框架出发，系统地介绍作用量原理（Principle of Stationary Action）在连续介质和场系统中的推广。 第1章：从粒子到场：变分原理的扩展 本章详细阐述了从牛顿力学、拉格朗日力学到场论的过渡。我们引入了拉格朗日密度（Lagrangian Density）的概念，并推导出欧拉-拉格朗日方程（Euler-Lagrange Equations for Fields）。通过分析自由标量场的经典动力学，读者将掌握如何运用这些变分原理来描述场的时间演化。重点讨论了场的自由度和约束条件的建立。 第2章：对称性、守恒律与诺特定理（Noether’s Theorem） 对称性是物理学的核心驱动力。本章深入探讨了空间、时间和平移变换下的连续对称性。我们将严谨地证明诺特定理，该定理建立了场论中每一种连续对称性与一个守恒量之间的深刻联系。我们将应用此定理于电磁场和引力场的初步描述中，导出能量、动量和角动量密度的守恒律，这为后续分析提供了必要的守恒量基础。 第3章：经典电磁场论：麦克斯韦方程组的协变形式 本部分将麦克斯韦方程组置于更广阔的场论框架内进行考察。我们首先回顾四元势（Four-potential）和电磁场张量（Electromagnetic Field Tensor，$F_{mu u}$）的定义。重点在于展示麦克斯韦方程如何优雅地被压缩为两个张量方程，从而揭示电磁场在洛伦兹变换下的不变性。通过引入皮尔斯-波特定理（Poynting-Robertson effect）的经典诠释，我们讨论了电磁能量的传播和动量流。本章的分析完全基于经典电磁学的假设，不涉及光子的量子概念。 第4章：张量分析与闵可夫斯基时空 为了处理相对论性的场，本章详细介绍了微分几何在物理学中的应用。我们系统地介绍了协变导数、黎曼张量（在对引力的初步考虑中）以及张量场的演化方程。Minkowski时空被确立为描述自由场的背景。本章的重点在于确保所有经典方程在洛伦兹变换下保持协变形式，为理解广义相对论中的几何化场论做好准备。 第二部分：线性化场论与基本相互作用的经典描述 在建立了场论的数学语言后，我们将视角转向描述自然界中特定现象的线性化场模型。 第5章：自由标量场与波动方程 本章详细分析了描述无质量和有质量自由标量场的动力学，即Klein-Gordon方程。我们使用傅里叶分解方法求解这些方程，导出自由场解的平面波展开形式。讨论了因果性条件（Causality）在这些波动解中的体现，特别是为什么在经典场论中，解的传播速度被限制在光速之内。 第6章：经典自旋场：描述玻色子场的尝试 本章聚焦于描述具有整数自旋的粒子场，主要关注矢量场，特别是经典电磁场的推广。虽然我们不深入研究量子化的电磁场，但我们会详细分析描述自由矢量场的Proca方程（带质量的矢量场），并探讨其在经典背景下存在的困难和必要的规范选择。这为理解后来的规范场论（Gauge Field Theories）的结构提供了必要的铺垫。 第7章：相对论性粒子力学与场论的联系 为了衔接粒子物理学的概念，本章回顾了狭义相对论下的点粒子动力学，包括能量-动量关系和作用量原理的应用。然后，我们将此与场论中的粒子概念联系起来：我们将经典场的解的模（Modes）视为描述基本粒子的激发态的经典对应物。通过能量和动量算符的算符形式（虽然此处仅作概念介绍，不进行量子化），我们讨论了经典场如何蕴含粒子概念的“种子”。 第三部分：引力场的经典背景：爱因斯坦场方程导论 本书的最后部分将场论的应用提升到最宏大的尺度——时空的几何化描述。我们以此部分来展示经典场论在广义相对论中的终极形式，同时明确区分其与量子引力理论的不同。 第8章：等效原理与时空几何化 本章从牛顿引力的局限性出发，引入爱因斯坦的等效原理，这是连接引力与时空几何的桥梁。我们详细解释了测地线方程（Geodesic Equation）作为自由粒子在弯曲时空中的运动定律的地位。本章的重点在于理解质量和能量如何决定时空的曲率。 第9章：爱因斯坦场方程的推导与结构 我们利用场论中的变分方法，从爱因斯坦-希尔伯特作用量（Einstein-Hilbert Action）出发，推导出爱因斯坦场方程（Einstein Field Equations）。我们将方程拆解为两部分：描述时空几何的爱因斯坦张量和描述物质能量分布的应力-能量张量。我们将重点分析该方程的非线性本质及其作为一组耦合的二阶偏微分方程的特性。 第10章：经典场论在粒子物理学中的遗留问题与前瞻 在总结部分，我们回顾了经典场论在描述电磁力、弱相互作用和强相互作用时的局限性。我们讨论了经典理论在处理诸如“黑洞信息悖论”（经典图像下无法理解）、“辐射阻尼”（经典电磁学中的发散问题）等问题上的内在矛盾。这为读者理解为什么需要量子化场论（量子电动力学、量子色动力学等）提供了清晰的历史和物理动机，从而在不涉及量子细节的情况下，为后续的更高级学习铺平了道路。 全书辅以大量的数学推导、例题和物理图像的深入讨论，旨在培养读者驾驭复杂物理系统，特别是场系统分析的严谨能力。本书的重点始终停留在经典框架内，对所有涉及的量子化过程都保持警惕和距离，专注于建立一个坚实的经典场论基础。

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