數學分析專題研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:高等教育齣版社

作者:王昆揚編

出品人:

頁數:244 页

译者:

出版時間:2004年7月1日

價格:8.5

裝幀:平裝

isbn號碼:9787040094442

叢書系列:

圖書標籤:

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《現代物理學前沿：從量子場論到宇宙學》 導言：探索未知領域的邊界 本書旨在為對現代物理學最新發展抱有濃厚興趣的讀者提供一份全麵而深入的導覽。我們不再局限於經典物理學的框架，而是將目光投嚮那些挑戰我們直覺、重塑我們對物質、時空和基本相互作用理解的前沿領域。本書的核心目標是清晰地闡述當代物理學最激動人心的兩大支柱——量子場論的精妙結構與宇宙學對宇宙起源、演化及終極命運的宏大敘事——並探討它們之間日益緊密的關聯。 本書結構清晰，從理論基礎的夯實開始，逐步深入到最尖端的實驗觀測與理論猜想，力求讓讀者在掌握必要數學工具的同時，深刻領會物理思想的深刻內涵。我們避免瞭純粹的數學推導堆砌，而是將數學語言作為精確描述物理現象的工具，重點放在物理圖像的構建和概念的清晰闡釋上。 --- 第一部分：量子場論的深化與拓展（Quantum Field Theory Revisited and Extended） 量子場論（QFT）是描述基本粒子及其相互作用的標準範式。本部分將不再停留於對狄拉剋方程或規範場論的初級介紹，而是聚焦於QFT在處理復雜係統和高能物理中的核心技術與新穎概念。 第一章：重整化群與有效場論（Renormalization Group and Effective Field Theories） 本章深入探討重整化群（RG）的物理意義，它不僅僅是一種處理發散的數學技巧，更是揭示物理定律在不同能量尺度下如何“湧現”和變化的深刻工具。我們將分析RG流動的固定點，它們對應著自然界中可能的普適性行為。在此基礎上，我們將係統闡述有效場論（EFT）的構建原則。EFT如何使我們在缺乏完整“萬有理論”的情況下，依然能在特定能標內做齣精確預測，例如在低能強相互作用（如手徵微擾論）和有效希格斯理論中的應用。讀者將理解，我們所處的物理世界很可能隻是一個更深層理論在低能區域的投影。 第二章：非微擾動力學與格點場論（Non-Perturbative Dynamics and Lattice Field Theory） 微擾理論在處理強耦閤係統時失效，例如量子色動力學（QCD）中的誇剋-膠子等離子體或強子內部結構。本章將重點介紹處理這些非微擾現象的關鍵工具。我們首先審視路徑積分錶述的深刻內涵，並過渡到格點場論（Lattice QFT）。通過離散化時空，我們可以利用大規模數值計算來模擬QCD的真實動力學行為，例如計算強子譜和誇剋禁閉的機製。本章將詳細介紹濛特卡洛模擬方法在現代粒子物理計算中的核心地位。 第三章：共形場論與全息對偶（Conformal Field Theory and Holographic Duality） 共形場論（CFT）因其高度的對稱性，在描述臨界現象和特定類型的量子場論中扮演著關鍵角色。本章將詳細介紹CFT的代數結構，特彆是其無限維的共形對稱代數。隨後，我們將引入物理學中最具革命性的概念之一——AdS/CFT對偶（或稱全息原理）。我們將用通俗但嚴謹的方式解釋這一猜想如何建立量子引力（如弦理論）與邊界上的量子場論之間的精確聯係。重點討論如何利用這一對偶性來理解強耦閤量子係統的性質，例如研究黑洞的動力學或超導體的某些極端性質。 --- 第二部分：宇宙學的演化與結構（The Evolution and Structure of the Cosmos） 本部分將聚焦於宇宙學，從大爆炸的初始奇點到今日觀測到的宇宙大尺度結構，探討支配這些現象的物理原理和最新的實驗證據。 第四章：廣義相對論與早期宇宙動力學（General Relativity and Early Universe Dynamics） 雖然廣義相對論是引力理論的基石，但其在早期宇宙中的動態行為需要特殊的處理。本章從弗裏德曼方程齣發，係統分析宇宙的膨脹曆史。我們將重點分析暴脹（Inflation）理論——解決視界問題和平坦性問題的關鍵機製。本章將詳述暴脹的動力學模型（如單場暴脹），以及暴脹結束後如何耦閤物質場並産生宇宙微波背景（CMB）的初始密度擾動。我們將剖析CMB功率譜的物理起源，並解釋其對早期物理的敏感性。 第五章：暗物質與暗能量的實驗證據及候選者（Dark Matter and Dark Energy: Evidence and Candidates） 現代宇宙學麵臨兩大未知的挑戰：暗物質（DM）和暗能量（DE）。本章首先梳理支持DM存在的強有力天體物理證據，從星係鏇轉麯綫到引力透鏡效應和宇宙結構的形成。隨後，我們將深入探討DM的理論候選者，包括冷暗物質（WIMPs、軸子等）的性質，並介紹地麵及空間實驗（如直接/間接探測實驗）的最新進展和限製。對於暗能量，本章將分析其作為宇宙加速膨脹驅動力的角色，對比闡釋ΛCDM模型中的宇宙學常數與更替性的動態暗能量模型（如標量場驅動的Quintessence）。 第六章：從量子漲落到宇宙結構形成（From Quantum Fluctuations to Cosmic Structure） 宇宙的結構，從星係團到星係，是如何從早期近乎均勻的早期宇宙中“生長”齣來的？本章將連接第一部分和第二部分的內容，探討量子漲落如何被暴脹放大並轉化為宇宙尺度的經典密度擾動。我們將詳細分析綫性化引力擾動的演化方程，並引入冷暗物質主導下的結構形成模擬（N-體模擬）的結果。最後，我們將討論當前對星係形成和星係間介質的觀測如何檢驗和約束暗物質的性質，以及未來觀測（如弱引力透鏡巡天）在精細描繪宇宙網結構方麵的潛力。 --- 結論：未竟的統一之路 本書的最終目標是激發讀者對物理學前沿的持久熱情。我們清晰地看到，描述微觀世界的量子場論與描述宏觀時空的廣義相對論在描述宇宙的極端狀態（如黑洞中心或大爆炸奇點）時必然發生衝突。本書的最後部分將簡要展望那些試圖彌閤這一鴻溝的理論方嚮，例如弦理論、圈量子引力等，盡管這些領域尚未被實驗證實，但它們代錶瞭人類理解自然界統一性的不懈努力。我們相信，未來的突破將源於對現有理論邊界的深刻理解，以及對新穎實驗現象的敏銳洞察。

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