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出版者:

作者:Paul H. Frampton

出品人:

页数:353

译者:

出版时间:2008-10

价格:1505.00 元

装帧:

isbn号码:9783527408351

丛书系列:

图书标签:

• 物理学
• 量子场论
• 规范场论
• 粒子物理
• 高能物理
• 数学物理
• 相对论
• 对称性
• 费曼图
• 重整化

Gauge Field Theories 一本深入探索量子场论核心的指南 《Gauge Field Theories》是一部旨在为读者提供对规范场论全面且深刻理解的权威著作。本书 meticulously 深入探讨了量子场论领域中最具影响力和革命性的概念之一，其严谨的数学框架和物理直觉的融合，使其成为物理学领域学生、研究人员以及任何对理解宇宙基本构成感兴趣的读者的宝贵资源。 本书的结构清晰，逻辑严谨，循序渐进地引导读者穿越规范场论的迷人世界。从最基本的原理出发，本书逐步引入关键概念，如规范对称性、规范群、规范势和规范场的动力学。它不仅阐述了理论的数学形式，更着重于其深刻的物理意义，揭示了这些抽象概念如何描述粒子之间的基本相互作用。 核心内容概述： 规范对称性与规范群： 本书首先将读者带入规范对称性的概念，解释它作为描述基本相互作用（如电磁力、弱核力和强核力）的基础。读者将学习不同类型的规范群，例如U(1)、SU(2)和SU(3)，以及它们与对应粒子相互作用之间的关系。理解规范对称性是掌握规范场论的关键，本书对此进行了详尽的阐述。 规范势与规范场： 随着对规范对称性的深入理解，本书将聚焦于规范势，即描述力的载体粒子的场。读者将学习如何构建规范场的拉格朗日量，以及如何从这些拉格朗日量中推导出规范场的运动方程。这部分内容为理解电磁波、胶子场等提供了坚实的理论基础。 量子化与路径积分： 为了将经典规范场论推广到量子领域，本书详细介绍了量子化的方法，特别是路径积分方法。这种现代化的量子场论处理方式，能够有效地计算粒子的散射截面、衰变宽度等可观测量。本书将清晰地展示如何应用路径积分来处理规范场论的量子效应。 洛伦兹规范不变性与协变导数： 本书强调了规范场论的洛伦兹不变性，并深入介绍了协变导数这一核心工具。协变导数确保了物理定律在不同参照系下保持不变，是规范理论不可或缺的一部分。 杨-米尔斯理论： 作为非阿贝尔规范场论的典范，杨-米尔斯理论是本书重点介绍的内容。读者将了解SU(2)和SU(3)规范群如何描述弱相互作用和强相互作用，以及夸克和胶子之间的复杂动态。这是理解粒子物理标准模型的基础。 费曼图与微扰计算： 为了处理复杂的量子场论计算，本书详细阐述了费曼图方法。读者将学习如何构造费曼图来表示粒子的相互作用过程，并掌握利用费曼图进行微扰计算的技巧。这对于理解粒子物理实验结果至关重要。 手征对称性与对称性破缺： 本书还探讨了手征对称性及其自发破缺的概念，这在描述强相互作用和理解希格斯机制中扮演着关键角色。 量子色动力学 (QCD) 与量子电动力学 (QED)： 本书将通过具体的例子，如量子电动力学 (QED) 来阐释规范场论的威力，以及量子色动力学 (QCD) 来描述强相互作用。读者将了解QED如何精确描述光与物质的相互作用，而QCD如何解释夸克和胶子如何在核子内部以及核子之间的相互作用。 拓扑与规范理论： 对于更深入的读者，本书还将触及拓扑在规范理论中的作用，例如瞬子和真空结构等概念。 本书的特色： 严谨的数学推导： 本书以严谨的数学推导为基础，确保概念的准确性和理论的可靠性。 清晰的物理解释： 在数学形式化的同时，本书始终注重物理图像的建立，帮助读者理解抽象概念背后的物理意义。 丰富的实例： 通过大量的例子，本书将理论知识与实际物理现象相结合，增强了学习的直观性。 由浅入深： 循序渐进的教学方法，使得不同背景的读者都能找到适合自己的学习路径。 前沿课题的铺垫： 为进一步学习量子场论更高级的主题，如重整化群、弦理论等，奠定了坚实的基础。 《Gauge Field Theories》不仅仅是一本教材，更是一扇通往理解宇宙基本规律的窗口。它将装备读者分析和解决当今理论物理中最具挑战性问题的能力，并激发对更深层次物理规律的探索。无论您是物理学研究生，还是希望拓展知识边界的研究者，本书都将是您不可或缺的知识宝库。

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这本书的参考文献和习题设计也体现了其高水准。习题不是那种简单的代数练习，而是真正能够加深对物理概念理解的深度思考题。很多习题需要读者自己动手将理论应用到特定的规范群（如U(1), SU(2), SU(3)）上进行具体的计算和分析，这对于巩固抽象概念至关重要。例如，有一个系列的习题专门探讨了量子电动力学（QED）中的红外灾难（Infrared Catastrophe）及其重整化处理，这些内容在很多入门教材中只是蜻蜓点水般带过，但在这里却被深入地剖析。更值得称道的是，作者在书的后半部分引入了共形场论（Conformal Field Theory, CFT）的一些前沿概念，虽然篇幅不多，但足以让有余力的读者窥见未来研究的方向。这使得这本书不仅是一本回顾经典理论的工具书，更像是一张通往现代理论物理研究前沿的地图，指引着读者未来可以探索的方向，体现了编撰者对该领域整体把握的深度和广度。

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这本书的行文风格，说实话，起初让我有些畏惧，因为它毫不留情地采用了高度形式化的语言。它不像某些科普读物那样试图用大量的类比和比喻来软化理论的硬度，而是直截了当地将读者置于理论的中心。对于一个初学者来说，这无疑是一个挑战，我不得不经常停下来，查阅相关的微分几何和群论基础知识。但正是这种毫不妥协的严谨性，使得一旦跨过最初的门槛，后续的理解会变得异常扎实。我特别欣赏作者在介绍杨-米尔斯理论（Yang-Mills Theory）时所展现出的哲学深度。他不仅仅是在介绍一个数学模型，更是在探讨“对称性如何导致相互作用”这一深刻的物理洞见。书中对于规范不变性（Gauge Invariance）的讨论，是全书的灵魂所在，它不仅仅是一个数学要求，更是自然界基本规律的体现。作者通过严谨的数学推导，展示了规范玻色子（如光子、胶子、W和Z玻色子）是如何必然地从这种对称性中涌现出来的，这种逻辑上的必然性，给予了读者极大的震撼，让我对物理定律的美感有了全新的体会。

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我发现这本书的章节组织结构非常精妙，它不像传统的教材那样仅仅按照内容难度线性推进，而是更多地体现了一种“发现式”的叙事逻辑。它首先构建了经典场论的框架，然后逐步引入量子化过程，最后才深入到现代粒子物理学的核心——标准模型（Standard Model）的构造。这种由浅入深、步步为营的布局，使得读者能够清晰地追踪理论的发展脉络。特别是在处理自发对称性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking）的部分，作者的处理方式非常细腻。他没有急于抛出希格斯机制（Higgs Mechanism）的完整形式，而是先从一个更简单的、只有标量场的模型开始，引导读者理解为什么一个对称的拉格朗日量可以产生一个非对称的真空态。这种循序渐进的引导，让原本复杂的物理概念变得更容易消化。这本书的价值在于，它不仅告诉你“是什么”，更重要的是，它告诉你“为什么必须是这样”，这种对理论根源的探究，是教科书往往会略过而恰恰对深入理解至关重要的部分。

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这本书的封面设计着实吸引人，那种深邃的蓝色调配上简洁的白色字体，立马就给人一种严谨、专业的学究感。我是在一个偶然的机会下翻到它的，当时对高能物理和规范场论的理解还停留在教科书的基础阶段，总觉得那些公式和理论像是悬浮在空中的空中楼阁，缺乏一种可以触及的实体感。然而，当我真正沉下心来阅读这本书时，我发现它带来的不仅仅是知识的堆砌，更是一种深入骨髓的洞察力。作者似乎有一种魔力，能够将那些抽象的数学结构，比如联络（connection）和曲率（curvature），通过非常直观的几何语言描绘出来。我记得有一个章节专门讨论了微扰论中的圈图计算，通常这是最令人头疼的部分，各种费曼图层出不穷，让人眼花缭乱。但在这里，作者的叙述逻辑极其清晰，每一步的引入都有其深刻的物理动机，让人感觉每一步推导都是水到渠成的，而非刻意的数学操弄。它成功地架起了一座桥梁，连接了纯粹的数学抽象与我们试图描述的微观世界的基本作用力，特别是电磁力、弱核力和强核力的量子描述框架。读完之后，我感觉自己对场论的理解不再是零散的知识点，而是一个完整、自洽的理论体系。

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总的来说，这本书的阅读体验是“高强度但高回报”的。它无疑需要读者投入大量的时间和精力去啃食那些密集的数学推导和概念辨析。它不适合那些寻求快速入门的读者，但对于那些已经具备一定基础，渴望真正掌握规范场论精髓的研究人员或高年级学生而言，它简直是一件宝藏。我个人最喜欢的是它对理论物理学家思维模式的展现。作者在描述理论构建时，常常会穿插一些历史背景的简短说明，解释某个理论是如何在解决特定物理矛盾的过程中被孕育出来的。这种对“物理直觉”如何与“数学结构”相互作用的刻画，让这本书充满了人文学科的魅力。它不仅仅是冷冰冰的公式集合，更是一部关于人类如何试图理解宇宙基本构架的史诗。读完后，你会感觉到自己的思维框架被重塑了，对于“理论物理”这门学科的敬畏感油然而生，它不仅仅是计算，更是一种对终极真理的持续探索与构建。

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