Induction, Algorithmic Learning Theory, and Philosophy pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Friend, Michele (EDT)/ Goethe, Norma B. (EDT)/ Harizanov, Valentina S. (EDT)

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:

价格:179

装帧:

isbn号码:9781402061264

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图书标签:

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具体描述

《理论物理学的演进与前沿探索》内容简介：本书深入探讨了二十世纪以来理论物理学领域所经历的深刻变革与前沿发展。全书结构严谨，从经典物理学的局限性出发，逐步引入量子力学的基本原理和数学框架，详细阐述了量子场论（QFT）的构建过程及其在粒子物理学中的核心地位。第一部分：量子力学的基础与概念革新本部分首先回顾了经典物理学的两大支柱——牛顿力学和麦克斯韦电磁学，明确指出了它们在描述微观世界时的内在矛盾。随后，我们将焦点转向量子力学的诞生。详细讲解了普朗克对黑体辐射的解释、爱因斯坦的光电效应，以及玻尔模型如何成功地解释了氢原子光谱。核心章节聚焦于量子力学的数学表述。我们详尽分析了薛定谔方程（非相对论性的时间演化）和海森堡的矩阵力学。重点讨论了波函数的物理意义、概率解释（哥本海默诠释），以及著名的不确定性原理（$Delta x Delta p geq hbar/2$）所蕴含的深刻哲学含义。此外，对量子力学中的核心概念如量子态的叠加原理、测量问题（坍缩）、量子纠缠（EPR佯谬及其贝尔不等式的实验检验）进行了深入的剖析，力求展现量子世界的奇特与反直觉性。第二部分：相对论与量子场论的融合现代物理学的两大基石——狭义相对论和量子力学——的结合催生了量子场论（QFT）。本部分首先回顾了狭义相对论的原理，特别是洛伦兹协变性，并探讨了狭义相对论如何修正了量子力学方程，导出了克莱因-戈登方程和狄拉克方程。狄拉克方程不仅成功地描述了自旋的概念，更预言了反物质的存在，这是理论物理学中的一个里程碑式的成就。随后，我们将进入量子场论的核心。详细阐述了如何将粒子视为场的激发态，并引入了正则量子化方法。讨论了费曼图作为计算粒子相互作用截面的强大工具，并对其背后的微扰论展开分析。 QFT 的一个主要挑战是无穷大问题的出现。本部分将系统地介绍重整化理论（Renormalization Theory），解释如何通过筛选和重新定义物理参数来消除这些发散，从而获得具有预测能力的有限结果。第三部分：标准模型及其未解之谜标准模型是粒子物理学目前最成功的理论框架，它统一了电磁力、弱核力和强核力（通过量子色动力学，QCD）。本部分将详细介绍规范场论（Gauge Theory）作为构建基本作用力的基础。我们首先解析了电弱理论，解释了如何通过希格斯机制（Higgs Mechanism）来赋予规范玻色子（W和Z玻色子）质量，同时解释了费米子（夸克和轻子）质量的来源。紧接着，深入探讨了量子色动力学（QCD），描述了夸克和胶子之间的强相互作用，重点分析了渐近自由（Asymptotic Freedom）和夸克禁闭（Confinement）这两个QCD的决定性特征。尽管标准模型取得了巨大成功，它仍然是不完备的。本部分会列举并分析标准模型无法解释的现象，包括：引力的量子化问题、暗物质和暗能量的存在、中微子质量、以及对CP破坏的解释（CP violation）的不足等。第四部分：前沿探索——超越标准模型最后一部分将视野投向理论物理学的最前沿，探讨当前解决上述难题的主流方向。我们将详细考察超对称性（Supersymmetry, SUSY）的理论框架，解释它如何通过将费米子与玻色子配对来解决标准模型中的层次结构问题（Hierarchy Problem），并讨论LHC实验对超伴子（Sparticles）的搜索进展。其次，本书将重点介绍弦理论（String Theory）。从将点状粒子替换为一维的弦的概念出发，解释了高维空间（如卡拉比-丘流形）的必要性，以及如何通过不同“紧化”的模式来恢复我们所观察到的四维时空和标准模型粒子。此外，还将简要介绍圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）作为替代方案，探讨其在对时空进行量子化方面的努力。最后，本书将以对量子引力的终极理解的探讨作结，展望未来理论物理学可能的发展方向，包括对基础常数的依赖性分析以及时空本质的哲学反思。适用读者：本书适合具有扎实微积分、线性代数和经典电磁学基础的物理专业高年级本科生、研究生以及对现代物理学有浓厚兴趣的研究人员和爱好者。它旨在提供一个既具数学严谨性又富含物理洞察力的全面指南。