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[荷] 韦尔特曼 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030356611

商品编码：1677105307

出版时间：2012-11-01

作  者:(荷)韦尔特曼；丁亦兵,等 定  价:48 出 版 社:科学出版社 出版日期:2012年11月01日 页  数:229 装  帧:平装 ISBN:9787030356611 ●中文版前言
●译者的话
●引言 ／1
●致谢／4
●参考读物 ／4
●短文 ／5
●方 程／5
● 初步知识／6
●1．1 原子、原子核和粒子／6
●1．2 光子／12
●1．3 反粒子／14
●1．4 质量和能量／16
●1．5 事例 ／19
●1．6 电子伏和其他单位／24
●1．7 粒子名称和希腊字母／25
●1．8 科学记数法／26
●第二章 标准模型／28
●2．1 引言 ／28
●2．2 能量和电荷守恒／31
●2．3 量子数／33
●部分目录

内容简介

20世纪见证了物理学无与伦比的进步。如果说，前半叶由相对论和量子力学所，那么毋庸置疑，后半叶的明星就是粒子物理学。毫不夸张地说，我们生活的世界乃至整个宇宙都是由这些粒子及其所遵从的物理规律决定的。
《神奇的粒子世界》由马丁纽斯？韦尔特曼所著，本书是靠前有名物理学家、诺贝尔物理学奖得主马丁纽斯？韦尔特曼的科普代表作。作者用生动通俗的语言描述了粒子物理的过去、现在和未来，以及那些很好的物理学家们工作和生活的趣事，带我们走入奇妙的粒子物理世界，也让我们距离神奇宇宙的很终谜底更近一步。
本书适合所有对现代物理特别是粒子物理及其发展史感兴趣的读者阅读。

(荷)韦尔特曼；丁亦兵,等 马丁纽斯？韦尔特曼
1931年出生于荷兰瓦尔威，毕业于荷兰乌德勒支大学。起初，他是位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究组织(CERN)的成员，后来成为乌德勒支大学理论物理学教授。他和他的学生霍夫特一起发展了规范场理论的数学形式。1977年，他导出了一个能给出顶夸质量预言的方程。1981年，他受聘于密歇根大学。退休以后，他回到了荷兰。顶夸于1995年在费米国家实验室被发现，它的质量与所预言的一致。1999年，霍夫特和韦尔特曼共享了诺贝尔物理学奖，以表彰他们“阐明物理学中电弱相互作用的量子结构”。

粒子奥秘的宏伟序章：量子领域与宇宙之初 一部跨越微观与宏观的恢弘史诗，一次探寻物质最深层构造的史诗级远征。 本书并非聚焦于我们日常所见的宏观世界，亦非详述任何具体的“神奇粒子世界”的设定或情节。相反，它将带领读者潜入物理学的最前沿，探索那些构成我们宇宙万物的基本元素——量子场论、粒子物理学标准模型及其延伸理论的精妙结构与深远影响。 第一部分：微观世界的奠基石——量子场论的恢弘图景 本书开篇即深入量子场论（Quantum Field Theory, QFT）的理论框架。我们不再将粒子视为孤立的小球，而是理解它们是量子场激发出的涟漪。 第一章：场的回归与量子的革命 本章详细阐述了从经典场论（如麦克斯韦的电磁场）到相对论性量子场论的艰难过渡。重点剖析了狄拉克方程的诞生及其对电子自旋的预言，以及如何通过正反粒子的概念统一了量子力学与狭义相对论。读者将了解到，为什么真空并非空无一物，而是充满了零点能和无休止的虚粒子对的产生与湮灭。 第二章：费曼图的几何学与计算的艺术 我们详尽解析了理查德·费曼所开创的费曼图（Feynman Diagrams）在计算粒子相互作用截面中的核心地位。这不是简单的绘图，而是对高阶微扰修正的直观表达。通过对电子-电子散射（Bhabha散射）的深入剖析，读者将理解如何使用费曼规则，将抽象的数学公式转化为可检验的物理图像。 第三章：重整化：消除无穷大的智慧 量子场论计算中不可避免地会出现无穷大的结果，这是理论面临的重大挑战。本章将深入探讨“重整化”（Renormalization）的深刻物理意义。我们不再将无穷大视为理论的失败，而是将其理解为我们对基本参数认知不足的体现。通过对量子电动力学（QED）中电子磁矩修正的详细推导，展示了重整化如何使QED成为迄今为止最精确的物理理论。 第二部分：标准模型的辉煌成就与内在矛盾 在奠定了QFT的数学基础后，本书转入对粒子物理学“标准模型”（Standard Model, SM）的全面考察。标准模型是描述除引力外所有已知基本粒子及其相互作用的最成功的理论框架。 第四章：强核力的束缚：量子色动力学（QCD） 本章聚焦于夸克和胶子——强相互作用的载体。我们详细解析了SU(3)规范群如何构建了量子色动力学（QCD）。关键概念包括：渐近自由（Asymptotic Freedom）——描述了高能下夸克几乎不受束缚的特性，以及颜色禁闭（Color Confinement）——解释了为什么我们无法单独观测到夸克和胶子。本书将探讨夸克模型的建立过程及其对强子谱的成功解释。 第五章：电弱统一：电磁力与弱核力的融合 电弱理论是粒子物理学中的一个巨大飞跃。本章阐述了如何将电磁力和弱核力在早期宇宙的高能状态下统一为一个单一的电弱规范对称群SU(2)xU(1)。重点讨论了希格斯机制（Higgs Mechanism）的必要性。我们将详细剖析自发对称性破缺如何赋予W和Z玻色子质量，同时保持光子（媒介电磁力）的无质量性，这是理论的精妙所在。 第六章：标准模型的未解之谜与局限性 尽管标准模型取得了巨大的成功，但它并非终极理论。本章系统地列举并分析了标准模型存在的内在不完备性： 1. 引力缺失： 标准模型未能成功纳入广义相对论。 2. 中微子质量： 标准模型最初预测中微子无质量，但观测到的中微子振荡证明它们具有微小的质量。 3. 质量层级问题（Hierarchy Problem）： 为什么希格斯玻色子的质量远小于理论预期的普朗克尺度？ 4. 暗物质与暗能量： 标准模型无法解释宇宙中占主导地位的暗物质和暗能量的本质。 第三部分：超越标准模型的探索与前沿领域 本书的后半部分将目光投向物理学家们正在积极探索的、试图解决标准模型缺陷的新兴理论框架。 第七章：超对称：粒子的配对与稳定 超对称性（Supersymmetry, SUSY）是解决质量层级问题最有希望的候选理论之一。本章介绍SUSY的基本思想：每一个费米子都有一个超对称的玻色子伴侣，反之亦然。我们将探讨SUSY如何通过“圈图”修正来自然地将希格斯质量稳定在观测值附近，并讨论寻找超对称粒子（如超伴侣）的实验努力和挑战。 第八章：大统一理论（GUTs）的愿景 本章探讨将强核力、弱核力和电磁力在极高能量下统一为一个更大规范群（如SU(5)或SO(10)）的尝试。我们将分析GUTs带来的重要预言，特别是质子衰变的必然性，并回顾当前对质子寿命的实验限制，这些限制对不同GUT模型的排除起到了关键作用。 第九章：弦理论与圈量子引力：时空的终极形态 本书最后将触及对量子引力本质的两种主要竞争性理论。 弦理论（String Theory）： 将所有基本粒子视为一维的、振动的“弦”，需要额外的空间维度来保持理论的一致性。我们将概述M理论的出现，以及其如何试图成为所有物理学派的“万有理论”。 圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG）： 侧重于对时空本身的量子化，提出时空在普朗克尺度上是由离散的“量子圈”构成的，探讨其对宇宙大爆炸奇点问题的潜在解决路径。 通过对这些基础理论的全面梳理，本书旨在为读者构建一个关于物质、能量和宇宙起源的宏大、严谨且不断演进的知识体系。它是一部关于基础物理学逻辑结构的深度解读，而非对任何单一故事或设定的描述。

评分☆☆☆☆☆

“神奇的粒子世界”，这个名字听起来就充满了探索的意味。我一直对那些构成世界最基本元素的奥秘感到好奇，而这本书似乎就是一次深入这些奥秘的探险。我猜想，书中可能不仅仅是介绍粒子的种类和性质，更会讲述粒子之间如何相互作用，如何形成我们所熟悉的物质。我期待书中能够描绘出粒子之间那些看不见的“联系”，以及它们在宇宙演化中的作用。我甚至设想，作者可能会用一种非常戏剧化的方式，讲述粒子世界里那些令人难以置信的“事件”，比如粒子湮灭时释放的巨大能量，或者粒子在高速运动时发生的奇妙变化。我希望这本书能让我对“物质”这个概念有一个全新的认识，不再仅仅是眼见的固态、液态、气态，而是更深层次的，由无数微小粒子构成的奇妙舞蹈。我期待书中能够带来一种震撼，一种对宇宙的敬畏，以及对科学探索的无限向往。

评分☆☆☆☆☆

我一看到《神奇的粒子世界》这个名字，就联想到那些让人惊叹的科学发现，以及那些前沿的科学理论。我猜想，这本书一定能够满足我对未知的好奇心，并为我打开一扇通往现代物理学大门的窗户。我特别期待书中能够涉及一些关于“量子纠缠”或者“粒子叠加态”之类的概念，因为这些是量子力学中最令人着迷，也最颠覆我们日常直觉的方面。我很好奇，作者会如何将这些复杂而抽象的概念，用一种易于理解的方式呈现出来。也许会用一些生动形象的比喻，或者设计一些巧妙的思维实验，来帮助读者理解这些“反直觉”的现象。我还在想，书中会不会对未来的科技发展做出一些展望，比如粒子物理的研究成果，会对我们未来的能源、医疗、通讯等领域产生怎样的影响。我希望这本书不仅仅是科普，更能激发我对于科学探索的热情，让我感受到科学的魅力和力量。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本《神奇的粒子世界》时，内心是带着一丝期待又有些许忐忑的。毕竟，“粒子”这个词听起来就充满了科学感，我担心这本书的内容会过于枯燥晦涩，充斥着我难以理解的专业术语。然而，翻开第一页，我就被一种别样的叙述方式吸引住了。作者似乎并没有直接抛出那些复杂的理论，而是用一种娓娓道来的口吻，像是老朋友在和我分享一个秘密。我感觉到，他试图通过一些贴近生活的比喻，或者讲述一些历史上的科学发现故事，来引导我逐渐走进粒子世界的门槛。我猜想，这本书可能不是一本纯粹的教科书，更像是一次关于粒子科学的“故事会”。我想象着，作者或许会描绘那些伟大科学家们在实验室里，是如何一点点揭开粒子面纱的。他们是如何在一次次的实验中，捕捉到那些转瞬即逝的信号，又是如何用智慧和毅力，构建出我们现在所知的粒子模型。我尤其期待，书中是否会穿插一些科学家的轶事，他们的思考方式，甚至他们的一些“灵光一闪”的时刻，因为我觉得，了解科学家的“人”的一面，会比单纯学习理论更有趣。

评分☆☆☆☆☆

《神奇的粒子世界》这个书名，让我想象书中可能蕴含着一种关于万物连接的哲学思考。我总觉得，我们所看到的一切，无论是宏伟的山川，还是渺小的尘埃，都由更基本的粒子组成，那么它们之间一定存在着某种深刻的联系。我猜想，这本书可能会从粒子的基本性质出发，阐述它们是如何相互作用，如何组合成更复杂的结构，最终构成了我们所感知的现实。我期待书中能够探讨一些关于“因果”的本质，比如一个微小的粒子运动，最终会对宏观世界产生怎样的影响。我甚至设想，作者会不会在这个过程中，引入一些关于“不确定性”的讨论，比如量子力学中那些令人匪夷所思的现象，以及它们对我们理解“真实”的概念产生的挑战。我希望这本书不仅能让我了解粒子科学的知识，更能引发我对于宇宙运作方式的更深层次的思考。我希望它能给我带来一种“原来如此”的豁然开朗，也可能是一种“我从未想过”的惊奇。我期待作者能够用一种充满诗意又兼具科学严谨的语言，带领我体验这场微观世界的奇妙旅程。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字真是太吸引人了，“神奇的粒子世界”！光是听这个名字，我就忍不住想一探究竟。我一直觉得，我们所处的世界是由无数微小的粒子构成的，但它们究竟是什么样的？又是如何运作的？这本书似乎就是要解开这些谜团。我脑海中浮现出各种奇妙的想象：也许会看到如同电影特效般炫目的粒子碰撞，或者在微观世界里探险，发现那些肉眼看不见的物质是如何组合在一起，形成我们熟悉的万物的。我猜想，作者一定是一位非常有想象力和科学素养的人，能够将如此抽象的概念描绘得生动有趣。我特别期待书中会不会有一些关于宇宙起源的猜想，或者解释一些生活中常见的现象，比如彩虹是如何形成的，或者为什么有些东西会发光。我还在想，书中会不会用到很多图示，毕竟粒子世界是很抽象的，有图的话理解起来会更容易。总而言之，“神奇的粒子世界”这个名字，已经在我心中种下了一颗好奇的种子，我迫不及待想要翻开它，让我的思绪遨游在那些不可思议的微观领域。