物质深处:粒子物理学的摄人之美
一本有关当代粒子物理学发展历程的科学探险之书

作者:[美] 布鲁斯 A.舒姆(Bruce A. Schumm) 著 潘士先 译

丛书名:原点阅读·北京开放大学科学教育丛书

定价:55元

印次:1-2

ISBN:9787302417330

出版日期:2016.08.01

印刷日期:2017.01.19

图书责编:宋成斌

图书分类:零售

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本书不是粒子物理学史,不是伟大粒子物理学家的奇闻轶事,不是泛泛而论,而是从自然力—量子力学和狭义相对论—量子场论—八正法模式—李群表达—内不对称空间—规范理论—粒子物理学标准模型的一个比较完整、系统的概念性(几乎没有方程式)叙述,是关于粒子物理学普及性著作。

作者简介: 本书作者是美国加州大学Santa Cruz分校物理学教授,粒子物理学家。

我没有为本书想出一个书名来。对此,我要感谢约翰·霍普金斯大学出版社的工作人员,尤其是利普斯科姆(Trevor Lipscombe),在本书出版过程中的各个阶段他与我密切合作。我要说,现在这个书名大概是用三个单音节词来捕捉粒子物理学精华的最佳选择了。在原子核深处,在真空诡异莫测的丰富性深处,在20世纪伟大科学思想家头脑里的触突深处,这便是粒子物理学的领域。这个书名与霍普金斯(Gerard Manley Hopkins)虔诚的诗句也联系得非常好: 不论你是不是相信宗教,体味粒子物理学都是体味自然的奇迹。事实上,我本人对这个书名的唯一保留是,你马上会看到,它让我不敢声称我拥有的文化程度。 如果我承认写一本书是繁重、大概也是失策之举,任何人都不会感到惊讶。就本书而言,自从我获得加州大学圣克鲁兹分校的终身教职后,得意忘形之余,第一次坐下来为感兴趣于粒子物理学的人撰写一本解释标准模型的书,到出版时已4年多了。最先读过前面几章的草稿并对我报以鼓励的那些学生,早已在读高级学位了,我则希望培育我们的智力该隐该隐(Cain),圣经人物,亚当和夏娃的长子,恶魔、杀手、麻烦制造者、土地耕耘者。——译者注。就我本人而言,当我想起我错过了所有那些深夜电视时,简直想哭。不过这统统都过去了。 无论怎么说,人们总不该经历这样的过程而无所回报,而在书前匆匆致意并希望以此作为公平的补偿,好像成了惯例。 首先,我感谢利普斯科姆,我的物理学同行和约翰·霍普金斯大学出版社的主编; 我现在认为,他,还有我七年级和大学新生时的英文老师,是我最好的三位写作指导。我要感谢他让我以我喜欢的方式写这本书,感谢他委婉细致地提出的...

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1导言

2真正的主宰

自然力

电磁力

引力

强核力

弱核力

关于四种力的最后几句话

3伟大的觉醒

现代物理学革命

爱因斯坦的相对论

量子化: 下一次伟大飞跃

波与粒子

波粒二象性1:  光粒子

波粒二象性2: 物质波

海森堡不确定性原理

量子力学通用方程: 薛定谔方程

4相对论与量子理论的联姻

相对论量子场论

力场

场的量子化

粒子交换: 对于力性质的新看法

再谈四种力

费恩曼图

顶点和最小相互作用

相对论量子力学,反物质和自旋

活的真空

惊人的精确性

5自然模式

基本组成单元

夸克: 八正法

轻子: (不那么)轻的粒子

十一月革命

为何我们需要顶夸克

力的粒子

总结: 基本组成单元

粒子动物园

6数学模式

李群

抽象练习: 数学群

时钟数学

进入连续统: 李群R(2)和U(1)

加上下一维度: 李群R(3)

次序有关: 李代数

李群SU(2)

结语

7内里世界

内部对称性

诺特定理

李群和诺特定理

旋转和角动量

一个惊人的佯谬: 自旋的故事

进入内里: 同位旋的故事

再谈八正法

两点思考

8纯粹思维的物理学

规范理论

再谈相位

全局不变性

全局不变性的问题

局域不变性

不要紧的要紧: ...

阅读本书,你将踏上一次有关当代粒子物理学发展历程的科学探险之旅。旅程将从四种自然力和量子力学的基本概念出发,进入量子场论和基本粒子的世界;你将游览八正模式、李群表达、内部对称空间、规范理论和粒子物理学标准模型,最后观看云雾笼罩的“上帝的粒子”和“大一统理论”。这样一次旅行难免有点吃力,但一定收获颇丰,不虚此行。对于粒子物理学这样一门深奥的学科,写一本好的普及性著作是一项高难度挑战。这类著作事实上很少见,本书是一次难能可贵和成功的尝试。特别是,它几乎完全是概念性叙述,而没有用到方程式。