Re-examining the Quantum-classical Relation pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Bokulich, Alisa

出品人:

页数:208

译者:

出版时间:2008-10

价格:$ 102.83

装帧:

isbn号码:9780521857208

丛书系列:

图书标签:

量子力学
经典力学
量子-经典关系
退相干
量子测量
开放量子系统
量子信息
基础物理学
理论物理
量子基础

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具体描述

Classical mechanics and quantum mechanics are two of the most successful scientific theories ever discovered, and yet how they can describe the same world is far from clear: one theory is deterministic, the other indeterministic; one theory describes a world in which chaos is pervasive, the other a world in which chaos is absent. Focusing on the exciting field of 'quantum chaos', this book reveals that there is a subtle and complex relation between classical and quantum mechanics. It challenges the received view that classical and quantum mechanics are incommensurable, and revives another, largely forgotten tradition due to Niels Bohr and Paul Dirac. By artfully weaving together considerations from the history of science, philosophy of science, and contemporary physics, this book offers a new way of thinking about intertheory relations and scientific explanation. It will be of particular interest to historians and philosophers of science, philosophically-inclined physicists, and interested non-specialists.

探索宇宙深层结构的奥秘：现代物理学前沿视角内容简介本书是一部全面、深入的现代物理学导论性著作，聚焦于当前物理学研究中最具活力和挑战性的领域。它旨在为对基础物理学有一定了解的读者，提供一个理解从微观粒子世界到宏观宇宙演化中核心概念、理论框架和实验进展的清晰路径。全书结构严谨，内容丰富，从量子场论的基本原理出发，逐步深入到凝聚态物理、宇宙学、粒子物理学以及更具推测性的前沿理论，全面勾勒出当代物理学家试图描绘的自然界终极图景。第一部分：量子基础与场论的构建本书的第一部分奠定了理解现代物理学的基石——量子场论（QFT）。不同于仅停留在波函数和算符的量子力学描述，本部分侧重于将相对论原理与量子化概念相结合的深刻洞察。 1. 从量子力学到量子场论的飞跃：详细阐述了为什么需要量子场论来描述粒子产生与湮灭的现象。着重介绍了狄拉克方程的相对论性处理，以及如何通过正则量子化方法构建量子场，将粒子视为场的激发态。讨论了闵可夫斯基时空中的洛伦兹协变性在场论中的体现。 2. 相互作用与微扰论：重点解析了量子电动力学（QED）的构建过程。通过费曼图这一强大的可视化和计算工具，系统地讲解了微扰论的应用，包括计算散射截面和衰变率。特别探讨了“重整化”这一关键技术，它解决了无限大发散的问题，使得QED成为有史以来最精确的物理理论之一。详细分析了自能、真空极化和兰姆位移的物理图像及其计算方法。 3. 规范场论与基本力：随后，本书将讨论扩展到更一般的规范对称性原理。深入探讨了非阿贝尔规范群（如SU(2)和SU(3)）在描述强核力和弱核力中的核心作用。详细介绍了杨-米尔斯理论的数学结构，并解释了规范玻色子（如光子、胶子）如何通过规范场传递相互作用力。第二部分：标准模型的构建与挑战标准模型是描述除引力之外所有基本粒子及其相互作用的最成功理论框架。本部分致力于深入剖析其组成、自洽性以及当前面临的重大难题。 4. 夸克、轻子与标准模型的粒子谱：系统地介绍了基本费米子——夸克和轻子的分类，包括代（代）结构和手性性质。详细解释了如何通过引入希格斯机制来解释基本粒子的质量起源，描述了电弱统一理论中W和Z玻色子的生成过程，并分析了中微子的性质（如质量和振荡现象）对标准模型的潜在修正要求。 5. 强相互作用的奥秘——色动力学（QCD）：详细阐述了量子色动力学（QCD）的特点，尤其是“渐近自由”和“夸克禁闭”这两个反直觉的现象。通过利用圈图修正和有效场论工具，解释了强子（如质子和中子）内部结构的复杂性，并讨论了如何使用格点QCD（Lattice QCD）等计算方法来模拟强子谱。 6. 标准模型的局限性：在详细介绍标准模型的成功后，本书转向对其固有缺陷的批判性分析。重点讨论了包括引力未被纳入、暗物质和暗能量的缺失、费米子质量层级问题（Hierarchy Problem）、以及中微子质量等关键未解之谜。第三部分：凝聚态物理的宏观量子现象本书的第三部分跳出基本粒子研究的范畴，进入凝聚态物理这一充满丰富现象的领域，展示量子理论在集体行为中的强大解释力。 7. 多体系统的涌现性：探讨了从基本量子规则如何“涌现”出宏观的物理性质。介绍了平均场理论的基本思想，以及如何用准粒子概念来描述复杂系统中的有效相互作用。 8. 拓扑物态的革命：深入讲解了拓扑绝缘体和拓扑半金属的概念，这些物质的性质不再依赖于局部的对称性，而是由其拓扑不变量所决定。详细分析了边缘态和体态的区分，以及它们在信息处理中的潜在应用前景。 9. 超导电性与朗道费米液体理论的超越：回顾了BCS理论对传统超导体的解释，并探讨了非常规超导体（如高温超导体）的复杂机制，这些机制往往需要超越传统的配对机制来理解。讨论了量子霍尔效应作为拓扑相变的经典范例。第四部分：宇宙学与时空结构最后一部分将视角投向宇宙的宏观尺度，探讨现代宇宙学如何利用物理定律来解释宇宙的起源、演化和最终命运。 10. 广义相对论与大爆炸模型：从爱因斯坦的场方程出发，建立了描述时空几何与物质能量分布之间关系的理论基础。详细分析了弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规，并全面阐述了大爆炸模型的关键证据，包括宇宙微波背景辐射（CMB）和元素丰度。 11. 暴胀理论与CMB的细微结构：深入解析了暴胀模型（Inflation）如何解决大爆炸模型的视界问题和磁单极子问题。重点分析了暴胀引发的量子涨落如何演变成CMB中的各向异性，并讨论了原初引力波的观测潜力。 12. 暗物质与暗能量的本质：详细考察了支持暗物质存在的观测证据，如星系旋转曲线和引力透镜效应，并简要介绍了候选理论，如WIMPs（弱相互作用重粒子）。接着，探讨了暗能量，阐述了它如何驱动宇宙加速膨胀，并讨论了其可能与真空能或修正引力理论相关的理论解释。 13. 进阶理论的展望：最后，本书简要介绍了试图统一上述所有领域的理论尝试，包括弦理论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）的基本理念，探讨它们对量子引力难题的独特处理方式，以及对时空结构更深层次的推测。总结本书力求在保持科学严谨性的同时，以清晰流畅的叙述风格，引导读者穿越现代物理学的核心领域。它不仅是对已知理论的梳理，更是对尚未解决的重大问题的深刻反思，激发读者对自然界终极真理的持续探索精神。