超弦理论+ 强力与弱力+引力是什么【套装共3册】图灵新知系列 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[日] 大栗博司 著

图书标签:

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• 粒子物理
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• 理论物理
• 科普
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店铺： 社科教育图书专营店

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115373861

版次：1

商品编码：10662450206

包装：平装

丛书名： 图灵新知系列

开本：32

套装数量：3

正文语种：中文

作者简介

大栗博司  美国加州理工学院理论物理讲席教授，理论物理研究所（burkeinstitute.caltech.edu）所长，日本东京大学Kavli数学物理学联 合宇宙研究机构（Kavli IPMU）研究主任。东京大学理学博士，发现了量子场论与超弦理论的深层数学构造，其研究曾获得美国数学学会大奖（2008年）、德国洪堡研究奖 （2009年）、日本仁科纪念奖(2009年)、日本数学学会詹姆斯?西蒙斯奖（2012年），《超弦理论：探究时间、空间及宇宙的本原》获得2014年 日本第30届日本讲谈社科学出版奖。著有前沿物理科普三部曲《引力是什么》《强力与弱力》《超弦理论》，数学入门科普《用数学的语言看世界》等。

内容简介

《超弦理论：探究时间、空间及宇宙的本原》         “空间”和“时间”究竟是什么？ 物质的本原不是点，而是弦？ 黑洞、高维度空间应该如何解释？ “超弦理论”是继牛顿力学、爱因斯坦相对论之后，时空概念的“第三次革命”。“超弦理论”统一了引力理论与量子力学的矛盾，cao越了“弦理论”的局限，解 释“标准模型”中“费米子”与包括“上帝粒子”的“玻色子”的振动形态。本书中，大栗教授以通俗、风趣的语言讲解了量子物理基础、“弦理论”到“超弦理 论”的zui新发展、“超弦理论”的理论原理及证明，并在“超弦理论”下重新思考与探究了时空概念。 《强力与弱力：破解宇宙深层的隐匿魔法》 强力、弱力、电磁力、引力，源于宇宙之初的四种基本作用力构成并支配了我们世界。这四种力究竟如何形成并 发挥作用？ 万物存在的“质量”又源于何处？ 本书以通俗易懂的语言解读了强力与弱力以及基本粒子的相互作用机制，用推理小说的线索追踪与解谜方式介绍了微观层面下的奇妙世界以及自然的基本结构，能够 让你以全新的视角面对和反思宇宙、自然以及万物的存在。  《引力是什么：支配宇宙万物的神秘之力》 引力是宇宙中处于支配地位的力，与天体、生命的诞生息息相关，迷影重重的引力也是解开宇宙谜题的关键钥匙。经过牛顿、爱因斯坦，引力研究正迎来第三个黄金时期。 本书以新颖有趣的形式讲解了从牛顿、爱因斯坦到前沿物理的研究内容，用全新的方式解读相对论、量子理论、超弦理论。真正让你理解引力、引力波、 E=mc2 、黑洞等概念的含义与意义，也能让你体验到追寻宇宙深层谜题的冒险快感。

好的，以下是为一套不包含“超弦理论+ 强力与弱力+引力”这三册图书（图灵新知系列）的图书撰写的一份详细简介，旨在吸引对相关领域感兴趣的读者。 --- 图书系列名称： 《前沿物理探索辑：从量子场论到宇宙学》 （共3册精装版） 本书简介： 本套《前沿物理探索辑》汇集了当代物理学最激动人心、最具挑战性的前沿领域，旨在为对基础物理学有一定了解、并渴望深入探索现代物理学图景的读者提供一份既严谨又富有洞察力的导览。本系列共分三册，分别聚焦于量子信息与计算、广义相对论的几何精髓，以及高能粒子物理学的标准模型及其超越。我们避开了对超弦理论、统一的强弱引力等宏大叙事，转而深入探讨那些构建我们理解物质、能量和时空基础的实际工具和已验证的理论框架，同时展望了未来实验可能揭示的新物理。 --- 第一册：《纠缠的奥秘：量子信息与计算的基石》 本册聚焦于信息在微观世界中的新范式——量子信息科学。我们不再将量子力学仅仅视为描述粒子行为的工具，而是将其视为一种处理信息的革命性资源。 核心内容概述： 一、 量子比特的诞生与特性： 本章从信息论的视角出发，详尽阐述了量子比特（Qubit）与经典比特的根本区别。重点剖析了叠加态（Superposition）的数学描述（布洛赫球表示），以及量子态的不可克隆定理（No-Cloning Theorem）如何深刻影响了信息安全和计算的本质。我们还将探讨量子测量的概率性与波函数坍缩的物理意义。 二、 量子纠缠：非定域性的深度解析： 纠缠是量子信息的核心资源。本章深入探讨了贝尔不等式（Bell’s Inequalities）的物理意义及其实验验证，清晰界定了局部实在论与量子力学的冲突。随后，我们将详细介绍各种重要的纠缠度量，如纠缠熵（Entanglement Entropy）和纠缠见证（Entanglement Witnesses），并讨论纠缠在量子隐形传态（Quantum Teleportation）中的关键作用。 三、 量子计算的算法与硬件挑战： 本册用较大篇幅介绍了量子计算的理论框架。除了著名的Shor算法和Grover算法的数学原理外，本章还将细致对比不同的量子计算模型，如电路模型、绝热量子计算模型以及拓扑量子计算的基本思想。硬件实现部分，我们审视了超导量子比特、离子阱、光子系统等主流方案的优缺点，以及如何量化和克服退相干（Decoherence）这一计算瓶颈。 四、 量子通信与安全性： 探讨了量子密钥分发（QKD）如BB84协议的安全性基础，并分析了后量子密码学（Post-Quantum Cryptography）的设计理念，以应对未来量子计算机对现有加密体系的潜在威胁。 --- 第二册：《时空几何的深层结构：广义相对论的精确表述》 本册致力于构建对爱因斯坦广义相对论的几何化理解，重点放在其场方程的精确数学形式、精确解的物理图像以及其在宇宙学中的应用，而不侧重于量子引力的尝试。 核心内容概述： 一、 黎曼几何与弯曲时空基础： 本章是理解广义相对论的数学前提。我们将系统回顾微分几何的基本工具，包括流形、张量分析、度规张量（Metric Tensor）和协变导数。重点阐述测地线方程（Geodesics）如何描述物质在弯曲时空中的运动，以及黎曼曲率张量（Riemann Curvature Tensor）如何量化时空的弯曲程度。 二、 爱因斯坦场方程的解析： 本章详细推导并解析爱因斯坦场方程 ($G_{mu u} = frac{8pi G}{c^4} T_{mu u}$)。我们专注于理解能量-动量张量（Stress-Energy Tensor）作为“源”如何决定时空的几何结构。本章将清晰区分引力场方程的线性化近似（即牛顿引力的恢复）与强引力场下的非线性效应。 三、 经典的精确解及其物理图像： 本册深入探讨了几个物理意义重大的精确解： 史瓦西解（Schwarzschild Solution）： 详细分析了黑洞的视界、奇点结构以及光线在强引力场下的弯曲路径，例如水星近日点的进动计算。 克尔解（Kerr Solution）： 深入研究了旋转黑洞的结构，包括其能层（Ergosphere）、奇点形状（环形奇点）以及彭罗斯过程（Penrose Process）的能量提取机制。 弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）度规： 作为描述均匀各向同性宇宙的标准模型，本章详细分析了尺度因子 $a(t)$ 的演化方程，为后续的宇宙学讨论奠定基础。 四、 引力波的产生与探测： 专注于引力波的线性微扰理论，探讨加速电荷体系（如双星系统）如何辐射引力波，以及LIGO/Virgo等探测器对时空涟漪的灵敏度要求和信号分析方法。 --- 第三册：《粒子实在的构建：标准模型与前沿实验物理》 本册聚焦于描述已知基本粒子及其相互作用的最成功理论——粒子物理学标准模型（Standard Model, SM）。我们将详尽考察模型的结构、实验证据，并探讨当前实验中正在积极探索的“超出标准模型”（BSM）的线索。 核心内容概述： 一、 量子场论的基础回顾： 在进入标准模型之前，本章简要回顾了相对论性量子场论的关键概念，特别是拉格朗日量密度（Lagrangian Density）的构建原则，以及规范场论（Gauge Theory）中规范对称性如何自然地引出基本力。 二、 标准模型的构成与对称性： 详细解析标准模型基于 $SU(3)_C imes SU(2)_L imes U(1)_Y$ 规范群的结构。本章清晰区分了规范玻色子（光子、W/Z玻色子、胶子）的生成机制，并详述了希格斯机制（Higgs Mechanism）如何通过自发对称性破缺为规范玻色子和费米子赋予质量，强调其在实验上的确证。 三、 强相互作用与渐近自由： 深入探讨量子色动力学（QCD）。本章解释了夸克和胶子的性质，重点分析了渐近自由（Asymptotic Freedom）现象，并讨论了夸克禁闭（Confinement）的理论挑战和实验证据（如喷注现象）。 四、 标准模型的局限性与“新物理”的探索方向： 尽管标准模型取得了巨大成功，但它仍存在已知缺陷，例如无法解释暗物质、暗能量、中微子质量以及引力问题。本册将重点介绍当前高能对撞机（如LHC）和低能实验正在搜索的超越标准模型（BSM）的物理现象： 中微子质量的起源： 探讨“跷跷板机制”（Seesaw Mechanism）等理论如何自然地引入比标准模型粒子重得多的中微子质量。 暗物质候选者： 介绍弱相互作用重粒子（WIMPs）的理论预期和直接/间接探测实验的进展。 重子数不守恒的迹象： 讨论超出模型中质子衰变的可能，以及对CP破坏的精确测量。 总结： 本《前沿物理探索辑》提供了一个坚实的学习路径，从信息论的量子基础，到时空几何的宏观描述，再到物质和力的微观框架。它旨在为读者构建一个连贯且具有深度和广度的现代物理学全景图，激发读者对尚未解决的重大科学问题的思考。 ---

评分☆☆☆☆☆

一本关于宇宙最基本构成的好书，书中以一种非常清晰且引人入胜的方式，深入浅出地讲解了超弦理论的奇妙世界。从一开始，作者就设定了一个宏大的叙事框架，带领读者穿越时空的界限，去探寻构成万事万物的最微小、最基本的单元——弦。书中的比喻和类比非常恰当，即使是对于物理学概念不太熟悉的读者，也能轻松理解那些抽象的理论。我尤其喜欢作者在解释弦振动如何产生不同粒子时所描绘的生动画面，仿佛能亲眼看到各种粒子在宇宙中翩翩起舞。书中对额外维度的探讨也令人着迷，它挑战了我们对三维空间的固有认知，为理解宇宙的复杂性提供了全新的视角。虽然超弦理论本身是一个非常前沿且复杂的领域，但作者的叙述逻辑严谨，循序渐进，让我在享受阅读乐趣的同时，也能对这个领域有深入的认识。这本书不仅仅是一本科普读物，更像是一次思想的启迪，它激发了我对宇宙更深层次的好奇心，让我开始思考那些我们习以为常的物理规律背后可能存在的更深邃的奥秘。对于任何对宇宙、对物理学怀有热情的人来说，这本书都是一次不容错过的精神盛宴。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我对宇宙的宏观结构和基本粒子之间的相互作用有了更全面的认识。它不仅仅是一本物理科普书，更像是一本引人入胜的哲学思考录。书中对不同理论之间的联系与区别的阐述，特别是超弦理论、强核力、弱核力与引力这几大支柱是如何试图统一起来解释整个宇宙的，让我深感震撼。作者在梳理这些理论脉络时，清晰地指出了每一个理论的优势以及它试图解决的问题，同时也毫不避讳地讨论了它们之间存在的挑战和尚待解决的难题。这种全面而又深入的讲解，让我不再对某些理论孤立地看待，而是将其置于一个更宏大的科学探索图景中。我喜欢书中那种对未知充满敬畏，同时又勇于探索的精神。它鼓励读者去思考那些最根本的问题，去追寻那些可能隐藏在宇宙深处的美丽数学和谐。这本书的价值在于，它能够激发读者对科学的热情，培养独立思考的能力，并对我们所处的宇宙产生更深刻的理解和敬畏。对于那些渴望超越表面现象，去探究事物本质的读者而言，这本书绝对是不二之选。

评分☆☆☆☆☆

这本书为我打开了一扇理解自然界基本力的崭新大门。它详细阐述了强力与弱力这两大基本粒子相互作用的关键机制，让我对原子核的稳定以及放射性衰变等现象有了前所未有的清晰认识。我尤其对书中关于夸克和胶子如何在强力作用下紧密结合的描述印象深刻，这种“禁闭”现象的解释，让我对原子核的结构有了更直观的理解。同时，书中对弱力在粒子衰变过程中的作用的分析也极为透彻，例如中子衰变成质子、电子和反中微子，这个过程在书中被拆解得一清二楚，让我明白了为何一些元素会衰变，以及能量和动量是如何在这些微观过程中得到守恒的。作者在介绍这些基本力时，并未止步于现象的描述，而是深入到背后的基本粒子模型，如标准模型，并解释了费米子和玻色子在传递这些力中的角色。这对于理解宇宙的运行规律至关重要。这本书的优点在于，它将那些原本枯燥抽象的粒子物理知识，通过条理清晰的讲解和恰当的插图，变得生动易懂，大大降低了理解门槛。对于希望深入了解粒子物理和基本相互作用的读者来说，这本书无疑是一部极具价值的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书对引力理论的阐述，从牛顿的经典万有引力定律，一直深入到爱因斯坦的广义相对论，为我提供了一个完整且深刻的视角。我特别赞赏作者在解释广义相对论时，所使用的类比和思想实验。例如，那个经典的“二维橡胶膜上的重球”的比喻，非常形象地描绘了质量如何弯曲时空，以及物体如何在弯曲的时空中沿着“测地线”运动，从而表现出引力效应。这比单纯的数学公式更能帮助我建立直观的理解。书中还详细介绍了广义相对论在解释水星近日点进动、光线在强引力场中的弯曲等现象上的成功，这些都是经典物理学无法解释的，而广义相对论的出现则完美地统一了这些观测。此外，书中对黑洞、引力波等前沿物理现象的探讨，也让我对引力的终极形态有了更进一步的认识。作者在描述这些复杂概念时，语言通俗易懂，同时又不失科学的严谨性。它不仅让我理解了引力是如何运作的，更让我感受到了人类探索宇宙奥秘的伟大智慧。这本书是一次关于引力本质的深刻旅行，对于所有对宇宙运行规律感兴趣的人来说，都是一次极具启发的阅读体验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验非常棒，它以一种非常连贯且富有启发性的方式，将现代物理学的几个核心领域串联了起来。我特别欣赏作者的写作风格，既有科学的严谨，又不乏文学的魅力。书中在阐述超弦理论时，使用了大量生动的比喻，将原本抽象的概念变得形象可感。在讲解强力与弱力时，作者并没有简单地罗列公式，而是通过解释它们在原子核内的作用，让读者理解这些力的重要性。而当谈到引力时，从经典的牛顿力学到现代的广义相对论，作者都进行了深入浅出的剖析，并解释了这些理论是如何在不同的尺度上描述宇宙的。我最欣赏的是，这本书并非将这些理论割裂开来讲述，而是试图展现它们之间的内在联系，以及科学家们是如何一步步地探索统一万有理论的伟大征程。这种跨理论的整合，让我对物理学的整体框架有了更深刻的认识。阅读这本书的过程，就像是跟随一位经验丰富的向导，在现代物理学的迷人世界里进行一次令人兴奋的探索。它不仅增长了我的知识，更点燃了我对科学探索的无限热情，让我对宇宙的奥秘充满了好奇与期待。