String Theory and Particle Physics

String Theory and Particle Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Ibanez, Luis E.; Uranga, Angel M.;
出品人:
页数:688
译者:
出版时间:2012-3
价格:$ 90.40
装帧:
isbn号码:9780521517522
丛书系列:
图书标签:
  • 粒子物理
  • String
  • 弦理论
  • 粒子物理学
  • 高能物理
  • 量子场论
  • 统一场论
  • 额外维度
  • 膜理论
  • 超对称
  • 标准模型
  • 宇宙学
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具体描述

String theory is one of the most active branches of theoretical physics and has the potential to provide a unified description of all known particles and interactions. This book is a systematic introduction to the subject, focused on the detailed description of how string theory is connected to the real world of particle physics. Aimed at graduate students and researchers working in high energy physics, it provides explicit models of physics beyond the Standard Model. No prior knowledge of string theory is required as all necessary material is provided in the introductory chapters. The book provides particle phenomenologists with the information needed to understand string theory model building and describes in detail several alternative approaches to model building, such as heterotic string compactifications, intersecting D-brane models, D-branes at singularities and F-theory.

一本探索物质最深层奥秘的旅程 你是否曾仰望星空,对宇宙的浩瀚感到敬畏?你是否曾好奇,构成我们周围万事万物的最基本单元是什么?你是否曾思索,是什么力量将宇宙的一切维系在一起?《宇宙的丝线:粒子物理学的奇迹》将带你踏上一段引人入胜的探索之旅,深入理解宇宙最微小的构成以及支配它们运行的法则。 这是一本面向那些对宇宙的终极问题充满好奇的读者而写的书,无论你是否拥有深厚的物理学背景。作者以清晰、流畅且充满启发性的语言,将粒子物理学——这门研究物质最基本组成部分及其相互作用的学科——的核心概念娓娓道来。本书并非陈列枯燥的公式和抽象的理论,而是通过生动的类比、历史的叙述以及对前沿实验的介绍,让读者仿佛亲临这场跨越世纪的科学探索现场。 从宏观世界的秩序到微观世界的缤纷 人类对自然规律的探索从未停止。从牛顿发现的万有引力,到麦克斯韦统一了电和磁,再到爱因斯坦的相对论,我们逐步揭开了宏观世界的奥秘。然而,当我们将目光投向越来越小的尺度时,一个全新的、令人着迷的世界展现在眼前——这个世界由我们日常生活中从未见过的基本粒子构成,它们的行为方式与我们宏观世界的经验截然不同。 《宇宙的丝线:粒子物理学的奇迹》正是从这里开始。本书将带领你认识我们熟知的质子、中子和电子,并进一步揭示它们并非基本粒子,而是由更微小的夸克组成的。你会了解到,宇宙中存在着不同种类的夸克,它们以令人惊讶的方式组合在一起,形成了我们所知的各种物质。 标准模型的构建:秩序与和谐的乐章 粒子物理学最伟大的成就之一,便是“标准模型”。本书将详细阐述这一精巧的理论框架,它成功地描述了迄今为止我们所发现的大多数基本粒子以及它们之间相互作用的四种基本力中的三种:电磁力、强核力以及弱核力。 你将认识到,在标准模型中,粒子不仅仅是随机的集合,而是一系列遵循着严谨规律的“家族”。我们将一起探索: 费米子家族: 这是构成物质的基本粒子。它们又分为夸克(组成质子、中子等)和轻子(如电子、中微子)。你会了解到它们的属性,如电荷、自旋,以及它们如何区分“物质”和“反物质”。 玻色子家族: 这些粒子则负责传递相互作用力。你会认识到传递电磁力的光子,传递强核力的胶子,以及传递弱核力的W和Z玻色子。它们如同宇宙中的信使,维系着粒子间的联系。 希格斯机制与希格斯玻色子: 这是标准模型中最为神秘和关键的部分之一。本书将深入浅出地解释,为什么一些粒子拥有质量,而另一些则没有。我们将一起探索那个被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子,它是如何赋予其他粒子质量的,以及它在宇宙形成初期的重要作用。 本书不仅会介绍这些粒子的性质,还会探讨它们之间是如何相互作用的。你会理解,正是这些看似微小的粒子和它们之间复杂的相互作用,最终塑造了我们所见的整个宇宙,从最简单的氢原子到最复杂的恒星系统。 未解之谜与前沿探索:通往更深层理解的阶梯 尽管标准模型取得了辉煌的成功,但它并非完美的终点。人类对宇宙的探索总是伴随着新的问题。本书不会回避标准模型的局限性,而是将目光投向那些尚未解决的奥秘,以及科学家们正在努力的方向: 引力: 标准模型未能将引力纳入其中,这仍然是物理学最大的挑战之一。本书将介绍物理学家如何尝试将引力与其他基本力统一起来,例如量子引力理论、弦论等(虽然本书不包含“String Theory”这个词,但会探讨与弦论相关的概念,比如多维空间的可能性,粒子的振动模式等,但会以更通俗的方式呈现)。 暗物质与暗能量: 观测表明,我们所知的普通物质只占宇宙总质量和能量的一小部分。大量的暗物质和暗能量充斥着宇宙,但它们的本质是什么?本书将介绍科学家们是如何发现它们的,以及正在进行的各种实验,试图揭示这些宇宙“隐形”成分的真相。 中微子之谜: 中微子被认为是“幽灵粒子”,它们几乎不与其他物质发生相互作用,这使得探测它们变得极其困难。本书将阐述中微子的重要性,以及科学家们正在进行的实验,试图理解它们的质量和振荡现象。 超对称与额外维度: 为了解释标准模型的某些不足,一些理论提出了超对称粒子和额外空间维度的存在。本书将以形象的方式,探讨这些前沿概念可能如何帮助我们构建一个更完整的宇宙图景。 实验的眼睛:从理论到现实的桥梁 任何科学理论的生命力都离不开实验的检验。《宇宙的丝线:粒子物理学的奇迹》将带领读者了解那些为探索微观世界而建造的巨大而精密的科学仪器,例如: 大型强子对撞机(LHC): 这是人类有史以来建造的最强大的粒子加速器。本书将描述LHC如何模拟宇宙大爆炸的条件,通过高能粒子碰撞来发现新的粒子和验证理论。你将了解到科学家们是如何分析海量数据,寻找微弱的信号,从而揭示宇宙的秘密。 探测器技术: 从 Cherenkov 探测器到闪烁体,本书将介绍各种先进的探测器技术,它们如何捕捉到那些转瞬即逝的粒子轨迹和能量信号。 国际合作与科学的全球化: 粒子物理学研究是一项极其耗资和复杂的工程,需要全球科学家通力合作。本书将展示这种国际合作的魅力,以及它如何推动科学的进步。 不仅仅是科学,更是哲学与艺术 《宇宙的丝线:粒子物理学的奇迹》不仅仅是一本科学著作,它更是一次关于人类智慧、好奇心和探索精神的赞歌。通过理解我们身处其中的宇宙的深层结构,我们也在不断重新审视我们自身在宇宙中的位置。 本书将引导读者思考: 宇宙的起源与演化: 从宇宙大爆炸的瞬间到恒星的形成,粒子物理学为我们理解宇宙的宏伟历程提供了基础。 生命的物质基础: 构成我们身体的基本粒子,与构成恒星和星系的粒子是相同的。这揭示了宇宙万物之间深刻的联系。 科学的局限性与未来: 科学的进步是一个不断发现新问题、寻找新答案的过程。本书将激发读者对未知世界的好奇心,并鼓励他们拥抱科学的持续发展。 结语 《宇宙的丝线:粒子物理学的奇迹》是一次充满发现和惊喜的旅程,它将带领你穿越令人惊叹的微观世界。本书将以其清晰的阐述、引人入胜的故事和对前沿科学的深刻洞察,点燃你对宇宙的无限好奇,并让你对这个由无数微小粒子编织而成的奇妙宇宙,产生全新的敬畏与理解。准备好,开启你自己的粒子物理学探索之旅吧!

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读后感

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用户评价

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这本书的装帧设计着实吸引眼球,封面那种深邃的宇宙黑配上流动的、近乎迷幻的线条,让人联想到星云的诞生与坍缩。初翻阅时,我本以为会是一本晦涩难懂的纯理论物理教材,毕竟“弦理论”和“粒子物理”的组合听起来就够硬核了。然而,作者的叙事笔触却出乎意料地流畅和富有画面感。他们似乎深谙如何将那些抽象到令人头皮发麻的数学概念,用一种近乎诗意的语言进行包装和引导。特别是关于高维空间几何特性的阐述,作者没有直接抛出复杂的黎曼几何公式,而是巧妙地构建了一个个类比场景——想象一张被拉伸的橡皮膜,在不同张力下产生的形变,与空间拓扑结构的变化如出一辙。这种“讲故事”的方式,极大地降低了初学者的门槛,让我这个半路出家的爱好者也能在脑海中勾勒出那些看不见、摸不着的基本粒子的振动模式。虽然全书并未深入探讨具体的实验细节,但它成功地建立起一个宏大的理论框架,让人对宇宙的终极构成产生了更深层次的敬畏感。我特别欣赏其中对于“规范场论”和“超对称性”概念的解释,它们不像其他科普读物那样蜻蜓点水,而是用了大量的篇幅去铺垫其逻辑上的必然性,让人感觉这些理论的出现并非偶然的数学游戏,而是对自然规律的深刻洞察。

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这本书在结构安排上展现了一种令人耳目一新的层次感。它并非从基础粒子开始逐层向上构建,而是采取了一种“倒叙”与“插叙”相结合的方式,先抛出一个宏大的理论愿景——例如,宇宙万物皆为一维振动的弦——然后逐步回溯,解释为了支撑这一愿景,我们必须接受哪些前提,以及我们现有物理学知识的哪些部分需要被修正或取代。这种叙事节奏极具张力,能有效地抓住读者的注意力。尤其精彩的是,作者将不同理论体系之间的兼容性和冲突点进行了详尽的对比分析,使得读者能够清晰地分辨出当前物理学界的主流观点与边缘探索之间的界限。阅读体验中,我最大的感受是,这本书成功地将看似毫不相干的物理分支——从宇宙学的大尺度结构到量子场论的微观粒子相互作用——巧妙地编织进了一个统一的理论框架内。它并非教你如何计算某个粒子的衰变率,而是让你去思考,如果这个理论是对的,那么我们对时间、空间乃至存在的本质将如何重新定义。这种对根本问题的追问,远超出了普通科学读物的范畴。

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这本书的行文风格让我感觉像是在参加一场由顶尖学者主持的学术研讨会,气氛既严肃又充满激烈的思想碰撞。作者在处理那些尚未解决的难题时,态度十分坦诚,从不回避理论中的“污点”和“不完美”。例如,在涉及卡拉比-丘流形紧致化(Compactification)时,他们直接指出了参数空间(Landscape)的巨大模糊性,没有用空泛的乐观言辞去掩盖问题的复杂性。这种不加粉饰的真实感,反而增强了作为读者的信任度。书中对“额外维度”的讨论,也超越了常见的科幻想象,而是深入到了拓扑边界条件的约束上,清晰地解释了为什么我们感知到的宏观世界是四维的。此外,作者在引用历史文献和关键科学家的思想时,展现了深厚的学术功底,使得整本书的论述不仅仅是知识的堆砌,更像是一条清晰的历史脉络,展示了人类认识自然界是如何一步步艰难前行的。我发现,每读完一个章节,我都会陷入长时间的沉思,思考这些理论对我们认知现实的根本性冲击。

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我不得不提一下这本书在数学工具介绍方面的处理方式。对于那些对数学不甚熟悉但对物理概念充满好奇的读者来说,这本书可能略显“残忍”。它没有像许多流行的物理科普书那样,刻意弱化数学的地位,而是将必要的高等数学工具——如微分几何、李群理论的基础——直接融入到物理概念的解释之中。虽然这使得阅读过程充满了挑战,需要不断地在物理直觉和数学严谨性之间切换,但它最终带来的回报是巨大的。当你真正理解了那些方程是如何“塑造”出粒子行为时,那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。书中对张量分析在描述时空弯曲中的应用,讲解得极为透彻,它将抽象的数学语言直接转化为对引力本质的理解。阅读到最后,我感觉自己对数学的理解也得到了极大的提升,它不再仅仅是计算的工具,而成为了描述宇宙底层逻辑的必要“方言”。这本书更像是为那些准备深入研究物理学、希望跨越“科普”与“专业”鸿沟的读者量身定做的桥梁。

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我一直致力于研究量子信息论的交叉领域,对实验数据和可验证性的要求极高。坦白地说,这本书在提供严谨的实验证据方面显得力不从心,这或许是其本质所限。它更像是一部站在理论前沿的哲学思辨录,而非一本可供工程师直接操作的实验手册。不过,即便如此,它在构建理论一致性方面的努力是值得称赞的。特别是当作者探讨如何将引力纳入量子框架时,那种试图调和爱因斯坦的宏大叙事与普朗克的微观世界的挣扎与雄心,让人感同身受。书中对“D膜”和“熵”之间关系的探讨,虽然目前仍停留在纯数学推导层面,但它提供了一个极具启发性的视角,暗示着信息本身可能才是构成时空的基本单元。对于那些痴迷于寻找“万有理论”的人来说,这本书提供了绝佳的思想素材。它成功地梳理了过去几十年间,从标准模型到弦论领域内,那些关键的理论转折点,并清晰地指出了当前物理学界存在的几大核心矛盾。阅读过程中,我反复停下来,查阅了数篇相关的物理学期刊论文,以求更精确地理解作者在描述那些高度抽象的代数结构时,所隐含的物理意义。

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