Introduction to High Energy Physics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Donald H. Perkins

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2000-04-24

价格:USD 86.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521621960

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光影流转的宇宙：探寻物质最深层的奥秘 在人类探索宇宙奥秘的漫长旅程中，我们从未停止过对构成万事万物的基本粒子和支配它们相互作用的力的追问。从古代哲学家对“原子”的猜想，到现代物理学家在粒子加速器中揭示的微观世界的奇幻图景，我们对物质世界的理解不断深入，也愈发惊叹于其简洁而又深刻的规律。本书将带领您一同踏上一场激动人心的思想之旅，去领略那些在人类智慧巅峰上闪耀的物理学思想，去理解我们所处宇宙的根基，去探寻构成我们自身最微小组成部分的奥秘。 想象一下，我们所能触及的一切，从浩瀚星辰到指尖的尘埃，都由一些基本粒子构成，它们遵循着一套精妙而普适的规则。然而，当我们深入探索这些基本粒子时，会发现一个比我们日常经验更为复杂和奇特的微观世界。在这里，粒子的性质变得模糊，能量的流动如同河流，相互作用的力量塑造着物质的存在形态。我们所熟知的四种基本力——引力、电磁力、强核力以及弱核力——在不同的尺度和条件下，以截然不同的方式展现着它们的威力，共同编织了宇宙的宏大画卷。 本书将着重探讨那些在极高能量尺度下，物质表现出的独特行为及其相互作用的机制。当粒子被加速到接近光速，并发生碰撞时，我们能够观察到它们解离、转化，甚至产生全新的粒子。这个过程，就像是在一个极小的空间内，将宇宙早期极端能量条件的“快照”重现，从而帮助我们窥探宇宙的起源和演化。高能物理学正是通过这样一种“暴力”而又精巧的方式，来揭示物质最深层的结构和最基本的规律。 我们将从“粒子 zoo”开始，介绍那些已经被发现和分类的基本粒子。您将认识到，我们所熟知的质子和中子，实际上是由更小的夸克组成的，而电子，我们熟悉的构成电流的粒子，以及其“兄弟”中微子，则是基本粒子家族中的“孤胆英雄”，它们不参与强核力作用。此外，还有各种各样的介子、重子、轻子以及传递相互作用的玻色子，它们各自扮演着独特的角色，共同构成了物质世界的基石。我们还会了解，这些粒子并非永恒不变，它们可以衰变，可以转化为能量，也可以从能量中产生。 理解这些粒子的性质，离不开“标准模型”这个伟大的理论框架。标准模型是粒子物理学领域的集大成者，它成功地统一了电磁力、弱核力以及强核力，并描述了所有已知基本粒子及其相互作用。您将了解到，夸克和轻子是构成物质的“原材料”，而各种玻色子——光子、W和Z玻色子、胶子——则是传递力和沟通粒子的“信使”。例如，电磁力由光子传递，使得带电粒子之间产生相互作用，这是我们日常生活中最常见的力。弱核力则负责核衰变等过程，它的传递者是沉重的W和Z玻色子。而强核力，作为最强大的力，将夸克紧密地束缚在一起，形成质子和中子，其传递者是胶子。 然而，标准模型并非万能。它在解释某些现象时会遇到困难，例如，它无法解释引力的存在，也无法解释暗物质和暗能量的奥秘。这就促使物理学家们不断超越，探索更深层次的理论。本书将触及一些超越标准模型的理论构想，例如超对称性理论，它提出每一种已知粒子都有一个“超对称伙伴”，这或许能帮助解释粒子质量的由来以及暗物质的性质。我们还将探讨统一所有基本力的“大统一理论”以及可能包含引力的“量子引力”理论，这些理论的探索，代表着人类对宇宙终极规律的追求。 要理解这些理论，实验证据是不可或缺的。本书将介绍在高能物理研究中扮演关键角色的实验设备，尤其是粒子加速器。从早期的质子同步加速器到如今的环形对撞机，这些庞大而复杂的机器，能够将粒子加速到接近光速，并在精确控制的条件下让它们发生碰撞。通过探测碰撞产生的各种次级粒子，我们可以重构碰撞的细节，从而验证理论的预测，或者发现全新的物理现象。您将了解到，诸如大型强子对撞机（LHC）这样的巨型实验装置，是如何通过其强大的探测器系统，收集海量数据，并从中提取出极具价值的物理信息。 除了粒子本身以及它们之间的相互作用，本书还将深入探讨与高能物理密切相关的宇宙学问题。宇宙的诞生，宇宙的演化，以及宇宙的未来，都与高能物理有着千丝万缕的联系。在宇宙大爆炸的最初时刻，物质和能量的密度都达到了惊人的程度，这正是高能物理研究的最佳“实验室”。早期宇宙的物理过程，例如宇宙暴胀、物质-反物质不对称性等，都与基本粒子物理的理论息息相关。我们甚至可以从高能粒子物理的实验结果中，寻找解释暗物质和暗能量本质的线索，这两者构成了宇宙的大部分质量和能量，却不与我们熟悉的物质发生相互作用。 此外，本书还将涉及一些与高能物理学紧密联系的前沿研究领域。例如，中微子物理学，作为一门相对独立的学科，正在以前所未有的方式挑战着我们对标准模型的理解。中微子的质量、振荡以及它们在宇宙中的作用，都是当前研究的热点。又如，量子色动力学（QCD）的研究，它描述了夸克和胶子之间的强相互作用，是理解质子和中子内部结构以及核力的关键。 总之，这是一趟探索微观世界最深处、追问宇宙终极奥秘的旅程。它将带您穿越粒子与能量的海洋，领略基本规律的优雅，感受科学探索的激情。即使您没有深厚的物理学背景，也能在这本书中找到理解宇宙运行机制的钥匙，体会到人类智慧的闪耀。我们将不仅仅是知识的传递，更是思想的启迪，鼓励您以更加开放和好奇的视角，去审视我们所处的这个奇妙而宏大的宇宙。

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这本书的结构安排，体现了作者深厚的教学功底和对学科逻辑的精准把握。它并不是简单地按照粒子家族的分类来罗列，而是采取了一种“问题导向”的叙事结构。开篇提出一个古老的疑问，比如“物质的最小构成是什么？”然后层层递进，介绍解决这个疑问所需要的新工具（比如对狭义相对论的引入），再到新工具带来的新发现（如正反粒子），最后引出新的、更深层次的悖论。这种“提出问题—解决问题—引出新问题”的螺旋上升模式，让阅读过程充满了节奏感和内在驱动力。章节之间的过渡极其自然，仿佛是多米诺骨牌的依次倒下，逻辑链条紧密无缝，阅读时几乎没有感到任何逻辑上的跳跃或断裂。即使是处理像重力如何与量子力学统一这种极其复杂的议题时，作者也能将其拆解成几个可理解的小块，确保读者在每一步都能站稳脚跟，再迈向下一步的挑战。

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这本书的封面设计着实抓人眼球，那种深邃的蓝色调，配上一些抽象的粒子碰撞的图示，立马让人联想到宇宙深处的奥秘和无尽的能量。初翻开来，我本以为会是一本枯燥的教科书，毕竟“高能物理”这几个字听起来就够劝退的了。然而，作者的叙事方式却出乎我的意料。他没有急于抛出复杂的数学公式，而是从人类对物质最基本构成的探索历史讲起，像一位经验丰富的导游，带着我们一步步走入这个微观世界的奇妙旅程。尤其是在介绍早期原子模型的演变时，那种将历史脉络与科学发现紧密结合的手法，让那些看似遥不可及的理论，瞬间变得鲜活起来，仿佛我能亲眼目睹卢瑟福在实验中发现原子核时的那种激动。语言的驾驭上，作者似乎深谙如何平衡学术的严谨与大众的可读性，常常用一些巧妙的比喻来解释那些晦涩的概念，比如将夸克比作积木，将力的传递比作信息交换，这种处理方式极大地降低了阅读门槛，让我这个非专业背景的读者也能跟上节奏，并且对即将展开的更深层次的内容充满了期待。

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这本书的语言风格在不同章节间有着显著的微调，这显示了作者对目标读者群体的细致考量。在介绍基础的量子场论概念时，语言是极其精确和严谨的，用词考究，几乎没有模糊地带，确保了概念定义的准确性，这对于希望未来进行深入研究的读者来说至关重要。然而，一旦进入到对前沿物理学家们思想的探讨环节，比如关于弦理论的各种猜想和争议时，笔锋立刻变得富有激情和想象力，甚至带有一丝文学色彩，描绘出科学家们在思想的悬崖边上探索的画面。这种风格上的弹性，使得这本书既能满足那些寻求严谨定义和精确推导的硬核爱好者，又能吸引那些仅仅是对宇宙奥秘充满好奇的普通读者。它成功地在“严谨的科学工具书”和“引人入胜的科普读物”之间找到了一个近乎完美的平衡点，避免了许多同类书籍常见的两极分化问题。

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阅读这本书的过程，更像是一场思维的拓展训练，而不是简单的知识输入。作者在叙述粒子物理实验的艰辛历程时，那种对科研精神的赞颂溢于言表。他没有回避实验中遇到的挫折、资金的短缺，甚至是理论上的僵局。这种对“不确定性”和“求证过程”的坦诚记录，远比那些只罗列成功公式的书籍更有价值。我印象特别深的是关于对“暗物质”和“暗能量”的讨论，作者以一种近乎哲学思辨的口吻，探讨了我们现有物理学工具的局限性，以及人类认知边界的拓展。他提出了很多发人深省的问题，比如“我们所理解的‘现实’，是否只是更大图景中的一小部分？”这种提问方式，迫使读者从宏观视角去审视微观理论，而不是仅仅停留在对粒子名称的记忆上。这使得阅读体验从知识的吸收，转化成了一种对宇宙终极问题的深度参与感。

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这本书的排版和细节处理，简直是艺术品级别的。纸张的质感非常厚实，光线打上去不会有刺眼的反射，长时间阅读下来眼睛的疲劳感明显减轻。更让我赞叹的是那些插图和图表。它们不是那种简单粗暴的线条示意，而是经过精心设计的彩色图景，充满了信息量和美感。举个例子，书中对标准模型的描述部分，那个复杂的粒子交互图，色彩的区分度极高，不同代粒子之间的关系一目了然，即便是第一次接触这些符号的我，也能迅速建立起一个宏观的认知框架。而且，作者在关键的理论突破点，比如CP破坏或者希格斯机制的探讨处，都会特意用一些留白或者不同字体来突出重点，这种视觉上的引导，比单纯的加粗或斜体要高明得多，它有效地将读者的注意力锚定在那些真正具有里程碑意义的发现上。我甚至会时不时地停下来，去欣赏那些用来阐释对称性和守恒定律的几何图形，它们本身就构成了一种超越语言的美学体验。

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不适合没有学场论的人看

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经典教材，一堆老师推荐

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非常好的一本搭框架的书，非常科普，没有什么数学细节，看完这个再接着看场论会比较有找到北的感觉。

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经典教材，一堆老师推荐

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