物质深处：粒子物理学的摄人之美 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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[美] 布鲁斯 A.舒姆（Bruce A.Schumm）著

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粒子物理学
物理学
科学普及
科普
物质
宇宙
量子力学
标准模型
高能物理
前沿科技

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出版社：清华大学出版社

ISBN：9787302417330

版次：1

商品编码：12025282

包装：平装

丛书名：原点阅读·北京开放大学科学教育丛书

开本：16开

出版时间：2016-08-01

用纸：胶版纸

页数：271

字数：286000

正文语种：中文

具体描述

产品特色

编辑推荐

　　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。

内容简介

　　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。

内页插图

前言/序言

　　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许多清晰和深思熟虑的建议。在这方面，我也要感谢我的天文学同事索尔斯特（Stephen Thorsett），是他向我推荐了利普斯科姆和约翰·霍普金斯大学出版社。

　　我要感谢我的好友罗（Bill Rowe），他的解释天赋使本书在内容和叙述上都大为增色。或许罗和我将来还有寻求合作的机会。

　　我要感谢我的物理系同事赖尔登（Michael Riordan），他本人是一位成功的作家；感谢我们著名的科学通信计划的威尔克斯（John Wilkes）。他们的意见在我与我所不熟悉的出版界和文字媒体界打交道时十分宝贵。

　　然后是几位理论家，我依靠他们理顺我的思路。下面各位都花时间阅读了本书的一章，他们肯定我的理解，礼貌地纠正我的误解，帮助我实现我的意图（避免暴露往往令实验家对他们自己的工作产生歧义的令人难堪的鸿沟）。他们是：斯坦福加速器中心的里佐（Tom Rizzo）和狄克逊（Lance Dixon），加州大学圣克鲁兹分校物理系的戴恩（Michael Dine）、哈伯（Howie Haber）和班克斯（Tom Banks）。同时感谢加州大学圣克鲁兹分校的普里马克（Joel Primack），他给了我一张容易读的宇宙学参考书目录。我还应当感谢另一位科学家，我的母亲M.舒姆（Margot Schumm，退休的马里兰蒙哥马利县蒙哥马利学院的化学教授），她对第3章做了一些特别中肯的评论，还给了我一半的生命，另外一半要感谢我的父亲R.舒姆（Richard Schumm），他也是一位化学家。

　　最后，我要感谢你，读者，因为你选择了这本书，而不是应我的要求和我一道更新我在流行电视节目方面的知识。在我看来，你的节制将会得到奖赏，因为你正开始新的旅程。如同奥德修斯奥德修斯（Odysseus），传奇的希腊伊萨卡王，荷马史诗《奥德赛》中的英雄。也称尤利西斯（Ulysses）。——译者注的艰险跋涉，前进可能不易，但坚持必有回报。我衷心祝福你：旅途顺利！

《物质深处：粒子物理学的摄人之美》是一本旨在带领读者深入探索宇宙最基本构成单元的科普读物。它并非枯燥的教科书，而是以生动形象的语言，展现了粒子物理学领域令人着迷的科学图景，揭示了我们所处的世界背后隐藏的宏伟秩序。本书首先将我们带回到对物质最原始的探索。从古希腊哲学家对“不可分割”的原子概念的朦胧猜想，到近代化学家通过实验发现元素周期律，再到原子结构的逐步揭示，作者娓娓道来，勾勒出人类认识物质的漫长而辉煌的历程。我们不再仅仅满足于看到物质的形态，而是渴望理解它们为何如此，由什么组成，以及它们之间如何相互作用。随着科学的进步，我们得知原子并非最小的单位，而是由更小的粒子构成：原子核和围绕原子核运动的电子。原子核又由质子和中子组成。然而，故事并未在此终结。物理学家们发现，即使是质子和中子，也并非基本粒子，它们是由夸克组成的。至此，我们进入了粒子物理学的核心领域——基本粒子。《物质深处》将细致地介绍那些构成我们宇宙的“积木块”：费米子，包括夸克（上、下、粲、奇、顶、底）和轻子（电子、μ子、τ子以及它们各自的中微子）。这些粒子是构成物质的基石，它们的性质和相互作用决定了我们所见的一切。作者会用丰富的类比和引人入胜的叙述，帮助读者理解这些微观粒子奇特而又精确的性质，例如它们的“电荷”、“色荷”、“味”等概念，这些概念在宏观世界中是没有直接对应物的，需要我们跳出日常思维的局限。本书的重点之一便是“标准模型”。标准模型是粒子物理学迄今为止最成功的理论框架，它描述了除引力以外的所有基本粒子及其相互作用。读者将跟随作者的笔触，逐一认识标准模型中的“粒子家族”。我们将了解强相互作用，它将夸克牢牢地束缚在一起形成质子和中子，并且是原子核得以存在的关键。我们将深入理解电磁相互作用，它负责光、电、磁等现象，是构成原子和分子结构的基础，也是我们能看到、触摸到世界的根本原因。当然，不能不提弱相互作用。虽然它在日常生活中不如强相互作用和电磁相互作用那样显而易见，但它在恒星的核聚变、放射性衰变等过程中扮演着至关重要的角色。正是弱相互作用，允许粒子发生转化，例如中子衰变成质子、电子和反中微子。而在这相互作用的背后，是传递作用力的“载体粒子”，也就是规范玻色子。作者会详细介绍光子（传递电磁相互作用）、胶子（传递强相互作用）、W和Z玻色子（传递弱相互作用）。这些粒子如同看不见的“信使”，在基本粒子之间传递着信息，从而产生了宏观世界的各种力。《物质深处》不会回避那些最令人兴奋、也最神秘的发现。本书会重点阐述“上帝粒子”——希格斯玻色子的发现。希格斯机制解释了基本粒子为何拥有质量。想象一下，宇宙被一种无处不在的“希格斯场”所弥漫，粒子在其中运动时，会与这个场发生相互作用，这种相互作用的强弱决定了粒子的质量。质量轻的粒子如光子，几乎不受阻碍地穿梭；而质量大的粒子如顶夸克，则会感到极大的“阻力”。希格斯玻色子的发现，为标准模型画上了关键的一笔，也为理解物质的本质提供了深刻的洞见。除了标准模型所描述的粒子和相互作用，人类对宇宙的探索从未停止。本书会适时地引入“标准模型之外”的议题，例如暗物质和暗能量。这些神秘的成分占据了宇宙的大部分质量和能量，却无法被我们目前所知的粒子和力所解释。作者会介绍科学家们如何通过天文观测和粒子物理实验，试图揭示暗物质和暗能量的真实面貌，以及它们可能是什么粒子，或者它们是否暗示着我们对宇宙的认知还需要颠覆性的革命。 “物质深处”也意味着对极端条件下的物质形态的探索。例如，在黑洞视界附近，时空扭曲到极致，物质的行为完全超出常理。在宇宙大爆炸的极早期，物质处于一种高温高密的等离子体状态。作者会带领读者想象并理解这些极端环境下的物理现象，展示粒子物理学如何与天体物理学、宇宙学紧密相连。本书的魅力还在于它所蕴含的科学方法和哲学思考。粒子物理学的研究往往依赖于大型、昂贵的粒子加速器，如欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）。作者会描述科学家们如何设计实验，如何制造并碰撞粒子，如何从海量数据中提取有用的信息，以及如何通过理论的预测与实验的验证来不断完善我们对自然的理解。这种严谨的科学探究精神，以及科学进步过程中所经历的曲折、争论和突破，同样是本书值得品味的部分。《物质深处：粒子物理学的摄人之美》试图传递一种超越具体知识的感受：科学探索的勇气，对未知的好奇，以及对宇宙和谐有序的敬畏。它鼓励读者拥抱复杂性，享受理解抽象概念的过程，并认识到科学的进步是人类集体智慧的结晶。这本书不仅仅是关于粒子和力，更是关于人类不懈追求真理的精神，以及我们在不断拓展的认知边界中所发现的，关于我们自身和我们所栖居的宇宙的，令人屏息的美。它将唤醒你内心深处的求知欲，让你看到，即使在最微观的尺度上，也隐藏着宇宙最深刻、最壮丽的秘密。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

说实话，一开始我担心这本书的专业性会让我望而却步，毕竟粒子物理学听起来就充满了高等数学和复杂的理论模型。但出乎意料的是，作者采用了极其巧妙的比喻和类推手法，将量子场论中的一些深奥概念解释得浅显易懂，几乎不需要读者具备深厚的物理学背景也能跟上思路。这种叙事的流畅性和节奏的把控能力，非常考验作者的功力。他没有回避复杂性，而是直面它，然后用清晰的逻辑线条将其层层剥开，展现出其内在的优雅与必然性。对于那些曾经在其他科普读物中感到困惑的读者来说，这本书无疑提供了一个更稳定、更可靠的认知入口。它不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的引导，教会我们如何用更开放、更具批判性的眼光去看待我们所处的现实结构。

评分☆☆☆☆☆

我最近阅读了很多关于宇宙学和量子力学的书籍，但很少有能像这本书一样，让人感受到物理学家在探索未知时所拥有的那种近乎宗教般的热忱。作者似乎毫不吝啬地将自己的全部热情倾注于笔端，每一个公式的推导、每一个理论的提出，都充满了对“为什么是这样”的执着追问。这本书的结构安排也十分精妙，从宏观的粒子加速器谈起，逐步深入到夸克、轻子乃至希格斯玻怎子的世界，仿佛我们是搭乘了一艘微型潜艇，进行着一次次深潜。这种层层递进的叙事结构，让读者能够跟随科学家的步伐，共同经历发现的喜悦和推翻旧理论的阵痛。阅读的过程，更像是一次智力上的攀登，每登高一步，视野就开阔一分。

评分☆☆☆☆☆

这本书在呈现复杂信息时，展现出了一种罕见的平衡感。它既能深入到技术细节，又不至于让非专业人士迷失方向。特别是关于标准模型的构建和它所面临的挑战部分，作者的讲解清晰有力，没有过度简化，也没有故作高深。他巧妙地运用了类比，比如将相互作用描述为粒子之间的“信息交换”，这使得作用力的概念变得具体可感。此外，书中对于未来物理学可能方向的探讨，也极富启发性，它没有给出确定的答案，而是提出了更深层次的问题，这正是优秀科普作品的标志——激发读者去思考那些尚未被回答的问题。读完之后，我感觉自己对现实世界的理解变得更加立体和丰富，不再满足于表面的现象，而是渴望探究其背后的基本规则。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是物理学爱好者的福音，作者的叙述功力深厚，总能将那些抽象到让人头疼的基本粒子概念，描绘得如同史诗般的宏大场景。我尤其欣赏他对于实验装置的描述，那些庞大而精密的仪器，在文字中仿佛有了生命，充满了人类探索未知的雄心与智慧的结晶。读起来完全不是枯燥的教科书式讲解，而更像是一场引人入胜的探险，引领读者深入到物质最微观的层面去感受那种震撼。每一次概念的引入，都伴随着精彩的历史故事或关键的实验突破，让整个物理学的发展脉络清晰可见，不再是零散的知识点堆砌。这本书的价值，就在于它成功地架起了普通人与前沿科学之间的桥梁，让原本遥不可及的理论变得触手可及，激发了读者对宇宙本源的无限好奇心。那种读完后豁然开朗，并对世界产生全新认知的体验，是近年来阅读体验中最为珍贵的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常独特，它融合了科学的严谨与文学的浪漫，读起来有一种独特的韵味。它不是那种冷冰冰的科学报告，而是充满了对自然界最深层规律的好奇与敬畏。作者在描述那些基本粒子时，仿佛在描绘神话中的英雄人物，每一个都有自己的脾气、属性和相互作用的方式，这种拟人化的处理极大地增强了阅读的趣味性。更值得称赞的是，作者对科学史上的争议和未解之谜的处理方式，他坦诚地展示了科学的局限性，而不是一味宣扬已知的一切完美无缺。这种诚实的态度，反而让整本书更具说服力，因为它承认了科学探索的艰辛与曲折，让读者更能体会到每一点进步的来之不易。

评分☆☆☆☆☆

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