String Theory, Vol. 1 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Joseph Polchinski

出品人:

页数:424

译者:

出版时间:1998-10-13

价格:USD 70.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521633031

丛书系列:

图书标签:

物理
string
弦论
String_Theory
弦理论
数学
String
理论物理
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具体描述

The two volumes that comprise String Theory provide an up-to-date, comprehensive account of string theory. Volume 1 provides a thorough introduction to the bosonic string, based on the Polyakov path integral and conformal field theory. The first four chapters introduce the central ideas of string theory, the tools of conformal field theory, the Polyakov path integral, and the covariant quantization of the string. The book then treats string interactions: the general formalism, and detailed treatments of the tree level and one loop amplitudes. Toroidal compactification and many important aspects of string physics, such as T-duality and D-branes are also covered, as are higher-order amplitudes, including an analysis of their finiteness and unitarity, and various nonperturbative ideas. The volume closes with an appendix giving a short course on path integral methods, followed by annotated references, and a detailed glossary.

《弦理论：卷一》引言：叩开宇宙之门的钥匙在浩瀚的宇宙图景中，我们试图理解万物的起源、演化以及支配其运行的根本法则。从宏观的星系碰撞，到微观的粒子相互作用，物理学家们孜孜不倦地追寻着一套统一的理论，能够解释一切已知现象，并揭示尚未发现的奥秘。本书《弦理论：卷一》便是这场史诗般探索中的一座重要里程碑，它并非直接呈现已知的具体内容，而是为你构建一个通往这深邃领域的思想框架，让你在阅读本书时，能够更加清晰地把握其核心概念，理解其背后的逻辑脉络，并为进一步深入探究打下坚实的基础。想象一下，如果你能将宇宙中所有的基本粒子——无论是构成物质的夸克和电子，还是传递力的光子和胶子——都看作是更基本、更微小的“弦”的振动，会是怎样一番景象？《弦理论：卷一》正是从这个颠覆性的视角出发，为你铺陈开一幅宏伟的理论画卷。本书旨在引导读者理解，为何科学家们会提出如此奇特的设想，以及这个设想所蕴含的巨大潜力和解决现有物理学难题的希望。第一章：微观世界的迷雾与召集我们现代物理学的两大支柱——广义相对论和量子力学，各自在解释宏观宇宙和微观粒子领域取得了辉煌的成就。然而，当我们将这两大理论试图融合时，却遇到了深刻的矛盾。尤其是在黑洞奇点或宇宙大爆炸的早期，这两种理论的预测出现了无法调和的分歧。例如，广义相对论描述的引力场在量子尺度下会变得不稳定，其数学描述会产生无穷大，这显然是不符合物理现实的。本书将首先回顾我们对基本粒子的理解，从原子模型到标准模型的建立，勾勒出粒子物理学的发展脉络。我们将探讨夸克、轻子、玻色子等粒子的性质，以及它们之间通过四种基本力——强力、弱力、电磁力和引力——相互作用。标准模型以其惊人的精确性预测了无数的实验结果，但它也存在着一些未解之谜，例如中微子质量的来源、暗物质和暗能量的本质，以及引力在微观尺度下的量子化问题。在这里，《弦理论：卷一》会引导我们思考，标准模型是否就是一切的终点？当我们将物质和力都分解到极致时，究竟会看到什么？本书将如同一个引路人，在你踏入对基本粒子更深层次的疑问时，悄然为你打开一扇新的窗口。第二章：弦的诞生：一个激进的猜想在对现有理论的局限性进行审视后，本书将引出弦理论的核心思想。它提出，构成我们宇宙万物的基本单元并非点状的粒子，而是微小的一维“弦”。这些弦可以以不同的模式振动，每一种振动模式对应着一个不同的基本粒子。这就如同小提琴的琴弦，通过不同的按弦和拨动方式，可以奏出各种各样的音符。《弦理论：卷一》将详细阐述这一猜想的起源和发展。你将了解到，最初的弦理论是为了解释强核力而诞生的，但很快，科学家们发现它可以自然地包含除引力之外的所有基本粒子。更令人振奋的是，在理论的演进中，引力子——传递引力的粒子——也意外地出现在了弦的振动模式之中。这意味着，弦理论有可能统一所有的基本力，包括引力，从而解决困扰物理学界数十年的“万有理论”的难题。本书将用清晰的语言和恰当的比喻，帮助你理解“弦”的概念。我们将探讨弦的闭合与开放之分，以及它们的不同振动模式如何对应着质量、电荷、自旋等粒子的基本属性。想象一下，一个宇宙由无数微小的、振动着的能量丝线构成，它们以各自独特的方式舞蹈，便组合成了我们所见的一切。第三章：维度之舞：超越我们所见的现实弦理论一个最为引人注目的特点是，它要求宇宙存在高于我们日常感知到的三维空间和一维时间（即四维时空）的额外维度。这些额外的维度并非像我们熟悉的长度、宽度、高度那样可以自由移动，而是被“卷曲”起来，变得非常微小，以至于我们无法直接察觉。《弦理论：卷一》将深入浅出地探讨维度这一概念。你将了解到，为什么弦理论需要这些额外的维度才能保持其数学上的一致性。本书会用类比的方式，例如想象蚂蚁在一条被卷曲的吸管上爬行，来帮助你理解多维空间是如何存在的，以及为什么我们无法感知它们。我们将探讨弦理论中常见的额外维度数量，例如十维或十一维。本书将解释，这些额外维度的几何形状和卷曲方式，决定了我们观察到的低维世界的物理定律和基本粒子的性质。这就像同一根吸管，卷曲的方式不同，在蚂蚁眼中看到的“二维”世界也截然不同。因此，额外维度的几何学成为理解我们宇宙具体性质的关键。第四章：数学的语言：弦理论的深邃逻辑弦理论是一个高度抽象和数学化的理论。要理解它，必然要面对其背后复杂的数学工具。然而，《弦理论：卷一》的目标不是让你成为一个数学家，而是让你理解这些数学工具是如何服务于物理思想的，以及它们如何揭示宇宙的深刻结构。本书将为你介绍一些支撑弦理论的关键数学概念，例如张量、微分几何、群论等。你无需深入每一个公式的推导，但会理解它们在弦理论中的作用。例如，你将了解到，张量是如何描述时空几何和粒子性质的，微分几何是如何描述弯曲空间的，群论是如何分类粒子的对称性的。《弦理论：卷一》将强调，数学在弦理论中扮演着“语言”的角色，它不仅是描述工具，更是发现新物理性质的向导。理论的数学一致性本身就包含了大量的物理信息。本书旨在让你体会到，弦理论的优雅之处在于，它用一种统一的数学框架，解释了从粒子到引力的各种现象。第五章：理论的疆界与未竟的征途尽管弦理论展现出了巨大的潜力，但它并非没有挑战。本书将坦诚地探讨弦理论目前面临的一些难题和局限性。例如，弦理论存在着多种不同的版本（例如，I型、IIA型、IIB型、异质弦理论等），它们之间如何联系，以及哪一种是描述我们宇宙的正确版本，仍然是研究的焦点。此外，由于弦的尺寸极小（普朗克长度量级），直接进行实验验证几乎是不可能的，这使得弦理论的预测难以被证实或证伪。《弦理论：卷一》将引导你思考，如何才能检验弦理论？科学家们正在探索一些间接的验证途径，例如通过高能粒子对撞机寻找新的粒子，或者通过对宇宙微波背景辐射的精确测量来寻找早期宇宙的痕迹。本书将以一种开放的姿态结束，强调弦理论仍然是一个活跃的研究领域，它不断地在发展和演进。它是一个关于未来物理学方向的指引，一个关于宇宙最深层本质的猜想。结语：仰望星空的智慧《弦理论：卷一》并非终点，而是旅程的开始。它为你提供了一个坚实的思想基础，让你在面对更加深入的物理学著作时，能够有更清晰的理解和更敏锐的洞察。本书所揭示的，是物理学家们对宇宙最深刻的思考，是对我们所处现实最根本的追问。通过阅读本书，你将不仅仅是学习一套理论，更是学习一种思考宇宙的方式——一种敢于挑战现有认知，勇于探索未知，并从中寻找统一与和谐的智慧。这是一种仰望星空，又深入微观的探索，是对人类求知精神的最高致敬。愿《弦理论：卷一》能点燃你对宇宙奥秘的无限好奇，并引领你在这场伟大的科学探索中，找到属于自己的位置。