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出版者:清华大学出版社

作者:陈岭丽

出品人:

页数:391

译者:

出版时间:2005-5

价格:34.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302107286

丛书系列:

图书标签:

• 检测技术
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• 信号处理

《量子场论导论：从基本概念到前沿应用》 内容简介 本书旨在为物理学、数学及相关工程领域的研究生和高年级本科生提供一个全面而深入的量子场论（Quantum Field Theory, QFT）入门指南。量子场论是现代物理学的两大支柱之一（另一为广义相对论），它是描述基本粒子及其相互作用的语言，构成了粒子物理学、凝聚态物理学以及宇宙学等诸多前沿领域的基础框架。 本书的编排遵循循序渐进的原则，从最基础的经典场论概念出发，逐步过渡到相对论性的量子化，最终深入到规范场论和有效场论的前沿议题。我们力求在保持数学严谨性的同时，用清晰的物理图像来阐释复杂的概念。 第一部分：经典场论的构建与基础 第一章从回顾狭义相对论的张量形式和四维时空结构入手，为后续的相对论性量子化做好准备。本章详细阐述了拉格朗日量密度在场论中的核心地位，并通过对不同对称性的分析，引出诺特定理及其在守恒量（如能量、动量、角动量）导出中的关键作用。我们使用标量场 $phi(x)$ 作为最简单的例子，推导了克莱因-戈登方程，并讨论了其在经典层面的局限性。 第二章聚焦于更具物理现实意义的自由费米子场。我们详细介绍了狄拉克方程的推导，强调了旋量空间的结构以及自旋的内禀性质。通过对狄拉克场进行第二量子化，本书清晰地展示了如何利用对易关系（对于玻色子）和反对易关系（对于费米子）来构建粒子和空穴激发态，从而自然地引入费米子的反交换对称性。 第三章深入探讨了自由场的传播子（Propagator）。传播子作为连接不同时空点的基本量，是计算散射振幅的基石。我们详细推导了克莱因-戈登场和狄拉克场的费曼传播子，并解释了它们在物理图像上代表的“从一点传播到另一点的概率幅”。本章还引入了微扰论的思想准备，为下一部分引入相互作用打下基础。 第二部分：相互作用、微扰论与重整化 第四章是全书的核心之一，集中讨论了相互作用的引入。我们通过最小耦合原理，将电磁相互作用引入到自由场论中，得到了描述电荷标量场的拉格朗日量。本章着重讲解了费曼图的系统构建方法，它不仅是计算工具，更是理解微扰展开背后物理过程的直观工具。 第五章系统地介绍了费曼规则的建立过程，这是从拉格朗日量到可计算截面的桥梁。我们详细推导了计算电子-电子散射（Møller散射）和电子-光子散射（汤姆孙散射的相对论修正）的Feynman图，并演示了如何运用这些规则计算微分散射截面。 第六章处理了量子场论中最深刻的挑战：无穷大。我们解释了“圈图”的物理意义——虚粒子效应——并详细阐述了紫外发散的来源。本章引入了正则化技术，特别是维度正则化（Dimensional Regularization），作为处理无穷量的标准工具。 第七章深入讲解了重整化（Renormalization）的物理思想与技术。我们区分了“可重整化”和“不可重整化”的理论，并基于跑动耦合常数的概念，介绍了重整化群（Renormalization Group, RG）的基本思想。通过对有效作用量和截断能标的分析，我们展示了重整化如何将理论在低能下的预测与高能下的不确定性解耦，揭示了物理定律的尺度依赖性。 第三部分：规范场论与标准模型基础 第八章将理论提升到描述基本力的高度，引入了规范对称性的概念。我们从局域U(1)对称性出发，详细构建了光子场的理论——量子电动力学（QED）。本章强调了规范不变性如何“迫使”我们引入规范玻色子（光子），并阐述了规范不变性在处理无穷大时的重要作用（例如，圈图中对角线/交叉图的抵消）。 第九章扩展到非阿贝尔（Non-Abelian）规范场论，即量子色动力学（QCD）的基础。我们介绍了SU(2)和SU(3)群的结构，并推导了描述强相互作用的杨-米尔斯（Yang-Mills）理论。重点分析了自相互作用的胶子带来的复杂性，并初步探讨了渐近自由现象的物理起源。 第十章对电弱统一理论进行了概述。我们简要介绍了希格斯机制（Higgs Mechanism）是如何在保持规范对称性的前提下，为W和Z玻色子赋予质量，同时保证了费米子质量项的规范协变性。 第四部分：高级主题与前沿视角 第十一章探讨了有效场论（Effective Field Theory, EFT）的概念。EFT作为一种强大的、模型无关的框架，允许我们在特定能标下描述物理现象，而不必完全了解更高能尺度的完整理论。我们讨论了 EFT 在处理低能粒子物理（如费米子有效相互作用）和研究广义相对论量子修正中的应用。 第十二章面向凝聚态物理的应用。我们展示了 QFT 工具如何被成功地应用于描述多体系统，如超导现象中的玻色-爱因斯坦凝聚和超导电性，以及磁性系统中准粒子的行为，阐释了“有效场论”和“对称性破缺”在凝聚态中的具体体现。 总结 《量子场论导论》的最终目标是使读者不仅掌握计算量子过程的技巧，更重要的是深刻理解量子场论作为一种基本物理语言的内在逻辑和普适性。本书内容覆盖了从微扰论到规范理论，再到有效场论的完整脉络，是迈向粒子物理前沿研究的坚实阶梯。全书配有大量精选的例题和思考题，鼓励读者动手实践，巩固对理论的理解。

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从一个资深项目经理的角度来看，这本书的“工具箱”属性非常强悍。它不是那种让你读完后，只能说“我知道了”的书，而是让你立刻想动手去尝试、去验证的书。我特别关注了其中关于“系统可靠性与冗余设计”的章节。以往的资料多半是提供一些标准化的冗余方案，但这本书深入到了故障注入和快速恢复机制的设计哲学。书中通过几个生动的案例，展示了如何根据不同故障的概率模型来配置不同级别的保护措施，而不是“一刀切”地增加成本。这种精细化的风险管理方法，对于控制项目预算和保障服务连续性至关重要。说实话，光是学习了如何科学地评估和设计故障切换逻辑这一块内容，这本书的价值就已经回本了，因为它直接关系到我们项目的生死存亡。

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这本书的语言风格，有一种老派学者的沉稳和严谨，但同时又充满了解构一切复杂事物的能力。它没有采用当前很多技术书籍为了吸引眼球而使用的那种浮夸和煽动性的词汇，而是用一种近乎于数学证明般的逻辑链条来推进论点。我欣赏它在阐述复杂算法时所展现出的耐心，它会先建立一个直观的物理模型，然后逐步抽象出数学描述，最后才回归到代码层面的实现考量。这种自顶向下、层层剥茧的讲解方式，极大地降低了理解门槛。对于初学者来说，这无疑是一张清晰的地图；而对于我们这些老兵来说，它提供了一个重新审视和夯实基础理论的绝佳机会，让我们能更好地识别出那些隐藏在光鲜技术外表下的本质缺陷。

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我必须承认，这本书的内容密度是相当惊人的。它就像一个信息压缩包，每一个段落都塞满了需要细细品味的知识点。但最让我印象深刻的是，作者在处理“人机交互”与“系统反馈”的交叉领域时所展现出的洞察力。在很多传统的技术书籍里，这部分往往被草草带过，被视为软件界面设计的问题。然而，本书将系统的状态反馈机制提升到了与核心算法同等重要的地位，强调了操作员在紧急情况下的决策支持系统设计的重要性。书中关于“异常模式的可视化表达”的讨论，直接启发了我重新设计我们监控大屏的方案。它教导我们，一个“好”的检测系统，不仅要准确地告诉我们“发生了什么”，更要清晰、无歧义地告诉操作者“接下来应该怎么做”，这种以人为中心的系统设计理念，是这本书最闪光的思想火花之一。

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这本书，说实话，初看名字《检测技术与系统》，还以为会是那种枯燥的教科书，里面塞满了晦涩难懂的公式和图表。没想到，翻开之后，惊喜连连。作者的叙述方式非常贴近实际应用，不像有些理论书籍那样，把人扔进一个纯粹的数学世界里。它更像是一个经验丰富的工程师在手把手地教你如何解决现实中的问题。比如，在讲到传感器原理时，它并没有仅仅停留在电学基础层面，而是深入探讨了不同环境下传感器如何应对噪声干扰、如何进行实时校准。我尤其欣赏其中关于“系统集成”的部分，它清晰地梳理了从信号采集、数据处理到最终决策输出的整个流程，并且对不同架构下的优劣进行了深入的剖析，这一点对于我们做项目规划的人来说，简直是宝典级别的指导。读完这部分，我感觉自己对整个检测链条的掌控力提升了一个档次，不再是只见树木不见森林的盲人摸象了。

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这本书的价值，绝不仅仅停留在“技术”层面，它在“系统”的构建思想上展现了极高的深度和广度。我过去在设计大型监测网络时，常常为如何平衡系统的实时性与准确性而头疼，总觉得需要在两者之间做出痛苦的取舍。然而，书中介绍的那几种分布式自适应采样策略，提供了一个全新的视角。它不是简单地告诉你用什么算法，而是从系统拓扑结构、资源限制以及业务目标这三个维度，构建了一个决策框架。阅读过程中，我多次停下来，对照我们目前正在运行的系统进行复盘，发现了很多过去因为思维定势而忽略的关键优化点。更难得的是，作者在讨论新兴技术（比如基于边缘计算的实时分析）时，也保持了清醒的批判性，没有一味地鼓吹高科技，而是着重探讨了这些技术在实际部署中所面临的能耗和维护成本挑战，这种务实的态度非常难得。

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