Quantum Field Theory in Curved Spacetime pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Leonard Parker

出品人:

页数:472

译者:

出版时间:2009-8

价格:734.00元

装帧:平装

isbn号码:9780521877879

丛书系列:Cambridge Monographs on Mathematical Physics

图书标签:

• 物理
• 量子场论
• 引力
• 宇宙学
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• O4.物理学
• Gravity
• 量子场论
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• 粒子物理学
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星辰的低语：宇宙几何与物质的深层奏鸣 在浩瀚无垠的宇宙画布上，星辰并非只是静默的坐标点，而是由引力这支无形巨手所雕琢的动态雕塑。而承载这一切宏大叙事的，是时空本身的结构，它并非一个被动的舞台，而是与其中涌动的物质能量相互作用，共同谱写着宇宙的壮丽篇章。本书将带领读者深入探索这一深刻而迷人的物理学前沿，揭示引力场如何深刻地影响着量子世界的行为，以及量子效应又如何反过来塑造时空的几何形态。 我们所熟知的量子场论，在平直的闵可夫斯基时空中取得了辉煌的成就，成功解释了从基本粒子的相互作用到物质构成的微观世界。然而，当我们将目光投向黑洞边缘、宇宙大爆炸的黎明，或是中子星那极度致密的内核时，平直时空的假设便显得捉襟见肘。在这些极端引力环境下，时空的弯曲不再是微不足道的扰动，而是主导性的力量。本书正是为了应对这一挑战而生，它构建了一个全新的框架，将量子场论的精妙原理与广义相对论的几何思想融为一体。 首先，我们将重温广义相对论的基石——爱因斯坦场方程。这并非仅仅是对引力的数学描述，更是对时空本身的深刻洞察。通过理解黎曼几何的语言，例如度规张量、曲率张量以及里奇张量，读者将能够掌握描述时空弯曲程度的工具。我们将探讨质量和能量如何“告诉”时空如何弯曲，而弯曲的时空又如何“告诉”物质如何运动。从行星的轨道到引力波的传播，广义相对论的优雅之处将一一呈现。 然而，仅仅理解宏观引力场的行为是远远不够的。宇宙的真相隐藏在微观的量子涨落之中。本书将逐步引入量子场论的概念，但这一次，我们将不再局限于平直时空。我们将学习如何在弯曲的背景度规下定义量子场，以及如何理解场的量子化过程。这涉及到对场的算符表示、对易关系以及各种量子传播子的精确处理。尤其重要的是，我们将探索在弯曲时空中，对“真空”的理解将发生根本性的改变。在平直时空中，真空是能量最低的状态，而粒子是激发态。然而，在弯曲时空中，不同观测者对于真空的定义可能完全不同，从而导致了“真空不空”的奇特现象。 本书的核心内容之一便是探讨量子效应在强引力场中的具体表现。我们将深入研究“霍金辐射”的理论，理解黑洞并非绝对黑暗，而是会缓慢蒸发，释放出能量。这一现象的出现，源于量子场在黑洞事件视界附近的量子涨落，以及时空曲率对量子场行为的扭曲。我们将详细分析视界附近场的传播，量子纠缠的作用，以及能量守恒的微妙之处。此外，我们还将探讨量子场论在宇宙学中的应用，例如在早期宇宙膨胀过程中，量子涨落如何被引力放大，最终成为宇宙大尺度结构的种子。 本书还将深入探讨量子场论在弯曲时空中遇到的关键挑战和技术方法。例如，如何处理在弯曲时空中非对易性量子化和量子场的重整化问题。我们将学习使用特定的数学工具，如狄拉克方程在弯曲时空中的协变形式，以及如何定义弯曲时空中的守恒量。对于一些特殊的时空几何，例如静态球对称时空，我们将能够进行更具体的计算，展现量子效应的实际图景。 另一个重要的研究方向是量子场论与引力反馈效应。引力场的弯曲并非仅仅由物质决定，量子场的真空涨落也能够产生引力效应，即所谓的“量子真空能量”。这种能量的密度会进一步影响时空的几何，形成一个复杂的反馈循环。本书将探讨如何通过计算量子场的期望值来量化这种反馈效应，以及它在宇宙学和黑洞物理学中可能扮演的角色。例如，暗能量的本质是否与量子真空能量的某种形式有关，这是一个悬而未决的重大问题。 此外，本书还会涉及一些更具推测性和前沿性的主题。例如，量子场论在处理时空奇点（如黑洞中心或宇宙大爆炸奇点）时的局限性，以及是否有必要引入更完备的量子引力理论来解决这些问题。我们将简要介绍一些现有的量子引力候选理论，如弦理论和圈量子引力，并探讨它们与弯曲时空中量子场论的联系。 总而言之，本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，去理解量子场论如何在宇宙的引力织锦中发挥作用。它不仅仅是一门理论物理学的课程，更是一次探索宇宙最深刻奥秘的旅程。通过掌握本书的内容，读者将能够站在现代物理学的前沿，领略物质、能量与时空几何之间那令人敬畏的和谐与互动。我们将挑战直觉，拥抱数学的严谨，最终揭示出隐藏在星辰低语和时空涟漪之下的，那更为深邃的宇宙真理。

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读完这本书，我感觉自己对时空这个概念的理解被彻底颠覆了。它不再仅仅是背景，而是积极的、可被量化的物理实体。作者在阐述玻尔兹曼熵与信息论中的冯·诺依曼熵之间的等价性时，所采用的视角非常独特，这使人不得不重新审视“熵”在物理学中的终极地位。书中关于量子场激发在非平直时空中产生“虚粒子”的讨论，没有停留在标准的Bogoliubov变换层面，而是引入了一个基于路径积分的变分法，用以量化真空态对背景度规的反馈效应，这无疑是技术上的一大突破。我尤其欣赏作者对“量子引力效应”这一模糊概念的细致划分，他清晰地区分了由弯曲时空带来的线性修正和由量子引力导致的非微扰修正，并分别给出了适用的数学工具。这本书的行文风格虽然严谨，却充满了对未知领域的探索热情，仿佛作者正与读者并肩站在宇宙的边缘，共同凝视着那片充满数学奇迹的未知海域。

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这本新近出版的理论物理著作，甫一翻开，便被其严谨的逻辑和深邃的洞察力所震撼。作者似乎并不满足于教科书式的梳理，而是试图构建一个全新的理解框架，引导读者深入到时空几何与量子效应相互作用的最前沿。书中对早期拓扑场论与后来的弦理论之间的衔接处理得尤为精妙，那种从宏观几何约束中自然涌现出微观量子涨落的论证过程，读来令人拍案叫绝。尤其是在讨论黑洞热力学与信息悖论的章节，作者没有回避那些悬而未决的难题，而是大胆地提出了几个富有启发性的、基于非线性引力修正的新模型，尽管这些模型在数学上极具挑战性，但其物理图像的清晰度却远超许多同行文献。我可以想象，对于那些已经掌握了标准量子场论基础的博士生和研究人员来说，这本书将是他们拓宽视野、激发新思路的绝佳资源。阅读过程中，我多次停下来，对照着自己的笔记反复推敲那些复杂的微分几何表述，感觉每一次重读都能捕捉到作者隐藏在公式背后的深刻意图，这无疑是一次高质量的智力冒险。

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说实话，这本书的阅读体验像是在攀登一座陡峭的山峰，沿途的风景固然壮丽，但每一步都需要扎实的背景知识和极大的专注力来支撑。它显然不是一本可以用来“消磨时间”的书籍。作者在处理规范场论的路径积分表述与广义相对论的协变导数结构时的融合技巧，展现了一种罕见的数学驾驭能力。我特别欣赏其在阐述共形异常现象时所采用的论证路径，它避开了传统上对Weyl张量处理的繁琐，转而从更高维度的全息对偶角度进行了侧面烘托，使得原本抽象的数学概念瞬间具象化。然而，对于初学者而言，这本书的门槛可能过高，书中频繁引用了作者在过去二十年间发表的系列论文中的一些非标准符号约定和特定的场重整化技巧，如果缺乏对这些背景材料的熟悉，读者很容易在第三章的半经典近似推导中迷失方向。总而言之，这是一部面向专业深度读者的学术力作，其价值在于对现有理论框架的深度挖掘与批判性重构。

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这本书给我的总体印象是，它像是一部精心雕琢的艺术品，每一个章节的逻辑衔接都经过了反复的打磨和提纯，少有冗余。作者对霍金辐射的半经典处理部分，提供了一个极其优雅的推导框架，它不再仅仅依赖于视界附近真空模的激发，而是巧妙地引入了AdS/CFT对应中的边界条件限制，使得信息的丢失问题在框架层面得到了一个全新的、至少是概念上更可操作的解决方向。书中对于量子引力效应下能动量张量的不确定性边界的探讨，更是将读者的思维推向了理论物理的最前沿，它暗示了我们对“能量”这一基本概念的理解可能需要进行更深层次的修正。唯一的遗憾或许是，在对量子引力实验观测的可能性进行讨论时，作者的笔墨略显保守，未能充分探讨诸如中微子振荡模式在极端引力场中可能携带的微小信号，这本可以为这本书增添一抹现实可触及的光彩。但即便如此，其理论上的深刻性也足以傲视同侪。

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这本书的独特之处在于，它成功地将爱因斯坦场方程的非线性美感与量子力学中的不确定性原理进行了深度的结构性对话。书中对卡西米尔效应在弯曲时空中的表现的分析，细致入微，特别是在处理非紧致时空边界时的零点能发散问题，作者展示了一套自己发展的正则化技术，这套技术比标准的Schwinger-DeWitt方法在处理高阶项时更为高效和简洁。我注意到，书中对“量子引力的有效场论”的定位非常清晰，它将当前的研究置于一个更宏大的理论蓝图之下，明确指出哪些是普适的现象，哪些是特定模型依赖的副产品。这种高度的批判性和自我定位能力，使得这本书即使在未来数十年内，也应是该领域研究人员案头的必备参考书。它不仅传授了知识，更重要的是，它塑造了一种研究物理问题的思维模式：既要尊重观测和实验的约束，更要敢于在数学结构中探寻宇宙的终极奥秘。这是一本值得反复研读、常读常新的杰作。

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