走近费曼丛书·QED：光和物质的奇妙理论 [The Strange Theory of Light and Matter] pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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[美] R·P·费曼著，张钟静译

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费曼
QED
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出版社：湖南科学技术出版社

ISBN：9787535772442

版次：1

商品编码：11145729

包装：平装

丛书名：走进费曼丛书

外文名称：The Strange Theory of Light and Matter

开本：32开

出版时间：2012-12-01

用纸：胶版纸

页数：129

字数：120000

正文

具体描述

产品特色

编辑推荐

费曼的原创精神简直是不可遏制的。在《QED：光和物质的奇妙理论》这本离奇、绝妙的书中，他向外行读者介绍了光的量子理论。
通过这谈兴浓郁、轻松有趣的四个章节，费曼没用一个公式就向广大读者讲解了QED，而他本人则为这个理论提出了一个很有用的、作用强大的形式。

内容简介

由于对物理世界独具只眼的洞察力而声名卓著的诺贝尔奖获得者费曼，同时还具有向普通大众讲解难懂概念的超凡天赋。在《走近费曼丛书·QED：光和物质的奇妙理论》中，费曼对QED（即量子电动力学——量子场论中描述光与带电粒子相互作用的部分）做出了经典的颇具的讲解。他运用日常的语言、空间的意念、具形的想象和他的著名的费曼图，而不是高深的数学，就QED的实际内容及其精神向外行读者进行了清楚明白而富于幽默的传授。徐一鸿的新序言将《走近费曼丛书·QED：光和物质的奇妙理论》和他对QED所做的创造性贡献放在历史发展的境遇加以考量，并进一步突出了费曼独特的富于感染力和启发性的风格。

作者简介

理查德·菲利普斯·费曼（英文：Richard Phillips Feynman，1918年5月11日—1988年2月15日），美籍犹太裔物理学家，加州理工学院物理学教授，1965年诺贝尔物理奖得主。理查德·费曼，高中毕业之后进入麻省理工学院学习，最初主修数学和电力工程，后转修物理学。1939年以优异成绩毕业于麻省理工学院，1942年6月获得普林斯顿大学理论物理学博士学位。同年与高中相识的恋人艾琳结婚。1942年，24岁的费曼加入美国原子弹研究项目小组，参与秘密研制原子弹项目“曼哈顿计划”。1945年艾琳去世。“曼哈顿计划”结束，费曼在康奈尔大学任教。1950年到加州理工学院担任托尔曼物理学教授，直到去世。

提出了费曼图、费曼规则和重正化的计算方法，这是研究量子电动力学和粒子物理学不可缺少的工具。费曼还发现了呼麦这一演唱技法，曾一直期待去呼麦的发源地——图瓦，但是最终未能成行。他被认为是爱因斯坦之后*睿智的理论物理学家，也是第*位提出纳米概念的人。

内页插图

精彩书评

　　费曼的原创精神简直是不可遏制的。在这本离奇、绝妙的书中，他向外行读者介绍了光的量子理论。
　　——《纽约客》
　　
　　通过这谈兴浓郁、轻松有趣的四个章节，费曼没用一个公式就向广大读者讲解了QED，而他本人则为这个理论提出了一个很有用的、作用强大的形式。
　　——P.MOJTison《科学美国人》
　　
　　费曼这个四讲的讲座肯定极为奇特，它们也就成了同样极为引人入胜的一本书，一本由于他的才情和妙语而充满情趣的QED入门读物。任何一位对物理学的今天怀有好奇心的人都应该买这本书。不仅是为了对量子理论深层含义的勉力把握，也是为了对历史的一个片刻的存心保有。
　　——P.Waloschek《自然》
　　
　　由有本事清晰地讲解物理学的这位公认带领的又一次智力之游。
　　——J.Boche《泰晤士文学期刊》

精彩书摘

阿莉克斯·毛特纳对物理学很好奇，常常要我给她讲解。我想，这事我能应付得来，正如在加州理工学院有一群学生每星期四到我这里来花一个小时讨论物理问题我能应付得来一样。可结果，我最感兴趣的这部分却没成功：我们老是在讨论量子力学那些古怪的概念时给窘倒了。我告诉阿莉克斯，我不能只花一个小时或一个晚上把这些概念给她解释清楚——这需要花很长时间，但我答应她，总有一天我会准备一个系列讲座来讲解这个课题。

我准备了几讲，然后去新西兰试试如何——因为新西兰反正远得很，即使讲砸锅了，也没什么了不起。噢，新西兰人认为讲得还不错，所以我猜这讲座还可以——至少对新西兰是这样。现在我在这里讲的就确实是我为阿莉克斯准备的讲座，但很遗憾，现在，我不能直接讲给她听了。

我愿意给大家谈的是物理学中已经为人所知的部分，而不是未知的部分。人们总是要求我们讲解“统一”——把这个那个理论统一起来这一类工作的最新进展，而不给我们机会向他们讲解我们已经掌握得很好的一个个理论。他们总是想了解我们尚不知道的东西。所以，与其用一些半生不熟、我们尚且一知半解的理论把你们弄得晕头转向，还不如像我所愿意的那样给你们讲一讲一个我们已经分析得通透至微而彻底掌握了的课题。我喜欢物理学的这个领域，而且认为它是绝妙的——那就是量子电动力学，或简而言之，QED。

我这几讲的目的是尽可能准确地描述关于光和物质的奇妙理论——或者更明确地说，是关于光与电子的相互作用。要讲完我想讲的所有内容，需要很长的时间。好在我们分四次讲，我会好好利用这些时间，把所有内容都弄清楚。

物理学在过往的历史中，尝试将众多现象综合为很少几个理论。例如，在早期，人们观察到运动的现象和热的现象；还有声、光和重力的现象。但在牛顿（Sir Isaac Newton）解释了运动的规律以后，人们很快发现，这些过去看起来毫不相干的现象，其中有些其实是同一事物的侧面。例如，声音现象完全可以理解为空气中原子的运动。所以声音就不再被看作是运动之外的什么事了。人们还发现，从运动规律出发，热现象也是容易理解的。用这个方式，一大堆物理学理论被综合成一个简明易懂的理论。不过万有引力理论除外，它不能用运动规律来理解，甚至在今天它也还是与其他理论毫无联系。迄今，万有引力仍不是借助其他现象所能理解的。

在把运动、声和热这几种现象综合起来之后，人们又发现了我们称之为电现象和磁现象的几种现象。1873年，这些现象同光和光学现象被麦克斯韦（James Clerk Maxwell）的一个理论综合在一起，麦克斯韦提出光就是电磁波。所以在这个阶段，有运动定律、电和磁的定律和万有引力定律。

1900年前后，一种解释物质到底是什么的理论出现了。它被称为物质的电子理论——认为原子中有很小的带电粒子。这个理论逐渐演化发展，认为原子中有一个重核，并有电子绕它旋转。

人们想借助力学定律，就是说想仿照牛顿利用运动定律探究出地球如何绕日运行的办法来理解电子绕核旋转，这个努力是彻底失败了：它做的所有预言都是错的。（附带说一句，相对论大致也是在这段时间里提出来的，你们大家都把它理解成是物理学中的一场革命。但与牛顿运动定律不能用于原子这个发现比起来，相对论只是个小修正。）建立另一个体系取代牛顿定律花费了很长时间，因为原子水平上的现象是很奇怪的。要领悟在原子水平上发生的事情，人们必须抛弃常识。最后，在1926年，用来解释电子在物质中的“新型行为”的一种“非常识性”理论建立起来了。这个理论看来好像荒诞不经，但事实上当然绝非如此：它就叫做量子力学。“量子”这个词是指自然界那个违背常识的特别的一面。我准备和你们谈的，就是关于这一面的问题。

量子力学的理论还解释了所有各类现象的细节，例如为什么一个氧原子和两个氢原子合成水，等等。这样，量子力学就也为化学提供了背景理论。所以说基础的理论化学实际上就是物理学。

量子力学由于能够解释物质所有的化学性质和其他各种性质而获得极大的成功。但关于光和物质的相互作用还是存在问题。就是说必须将麦克斯韦的电和磁的理论加以改造，使之与已经建立起来的新的量子力学相适应。这样，在1929年，一个新的理论——关于光和物质相互作用的量子理论——终于由一些物理学家建立起来了。它的名字倒是怪可怕的，叫做“量子电动力学”。

但是这个理论曾有过让人头疼的麻烦。如果你粗略地进行计算，这理论能给你相当合乎逻辑的结果。但要是想进行更精确的计算，你会发现修正值（你原以为计算越精确，修正值会越小吧！例如一系列的修正值中，下一个会比上一个小）事实上很大——事实上竟然是无穷大！原来，这个理论不允许你把任何一个量计算得超过一定的精度。（此为电子书）

顺便说一下，刚才我给你们概括讲的那些，我把它称为“物理学家的物理学史”，这种物理学史从来是不正确的。我刚才给你们讲的是物理学家给他们的学生讲的形式化的神话故事一类的东西，学生又把这些讲给他们的学生。我刚才讲的这些不一定同真实的历史发展有什么联系，说真的，我并不大知道真实的历史过程到底是怎样发生的。

无论如何，我还是要接着讲这段“历史”。P·狄拉克（PaulDirac）利用相对论建立了电子的相对论——不过他没有把电子与光相互作用的影响考虑在内。狄拉克的理论是说，电子有一个小的磁矩——就像是一个小磁体的力那类东西，它的强度正好为某种单位制的1个单位。后来，大约到了1948年，实验发现实际值应该是接近于1.00118个单位（小数点后最后一位数的不定度约为3）。当然，电子要与光相互作用，这是众所周知的，所以有某个小修正值正在意料之中。人们还期望这个修正值从量子电动力学这个新理论的观点看来也是可以理解的。但计算的结果，这个修正值不是1.00118，而是无穷大——经验告诉我们，这结果是错的！

好了，在量子电动力学中如何进行计算这个问题被J·施温格（Julian Schwinger）、朝永振一郎（Sin-Itiro Tomonaga）和我本人于1948年前后解决了。施温格是第一个使用一种新的“壳层游戏”（shell game）计算这个修正值的。他算出的理论值是1.00116，与实验值已经相当接近，这说明我们的思路是对的。最后，我们终于有了可以用来进行计算的关于电和磁的量子理论了。我打算给你们讲的就是这个理论。

量子电动力学的理论到现在已经经受了五十多年的检验，检验的条件越来越广泛、检验的精度越来越高。现在，我可以骄傲地说，在实验和理论之间，不存在重大分歧。

这里我给你们几个最近得到的数据，让你们领略一下这个理论如何备受艰辛地通过检验：狄拉克数的实验值是1.00115965221（小数点后最后一位数的不定度大约为4），而理论值为1.00115965246（不定度约为实验误差的五倍）。为了使你对这个精确度有个概念，我给你打个比方：如果你在测量洛杉矶到纽约的距离时精确到了这个程度，那你就是精确到了人的一根头发那么细。在过去的五十多年里，量子电动力学就是这样从理论和实验两个方面精巧灵敏地经受着考验。顺便说一句，我刚才只是举了一个数据给你们看。实际上量子电动力学中，其他东西的测定值也差不多是这样精确，它们与理论值同样符合得相当好。这个理论的内容一直在非常大的尺度范围内——从地球大小的一百倍到原子核大小的百分之一——经受着考验。我介绍这些数据是为了吓唬你们，迫使你们相信这个理论大概不会太差。下面，我会给你们讲这些计算是怎么做的。

对于量子电动力学所描述的现象，其范围之宽广，我想再一次加深你们的印象。反过来说容易点，让我反着说：它能描述物理世界的所有现象，只是万有引力作用——那种把你们束缚在椅子上的作用（实际上，现在把你们束缚在椅子上的是万有引力再加上你们的礼貌，我想）——和放射性现象（它们涉及到核的能级跃迁）除外。这样，如果我们把万有引力和放射性（更恰当地说，是核物理）除开不算，剩下来的是什么呢？汽车中汽油的燃烧、发泡起沫、盐或铜的硬度、钢的刚性。事实上，生物学家正在尽其所能地借助化学对生命做出解释，而正如我已经说过的，化学背后的理论就是量子电动力学。

我必须澄清一件事：在我说物理世界的所有现象都可以用这个理论解释时，我们并不真的知道是不是这样。我们所熟悉的大部分现象都涉及极大量的电子，要我们这贫乏可怜的头脑去跟踪如此复杂的事物，那可太难了。在这种情况下，我们可以运用这个理论粗略地估算出什么情况应该发生，并粗略地估算出在这种复杂的环境中，真真正正发生的到底是什么。但是，如果在实验室里安排一个在简单的环境下只涉及仅仅几个电子的实验，我们就可以很精确地计算出什么情况可能会发生，而且也可以很精确地把它测量出来。我们无论何时做这种实验，量子电动力学的理论总是表现得很好。

我们物理学家老是在检验，查看这个理论是不是有什么毛病。这种查看是一种游戏，因为如果真有什么毛病，那就很有意思了！但到目前，我们还没发现量子电动力学有什么问题。所以我可以说，它是物理学的珍宝——我们最骄傲的财富。

前言/序言

　　理查德·费曼以他看待世界的独特方式在物理学界成为传奇式的人物：他对任何东西都不想当然地认可，总是独自彻底地考虑和解决问题，他经常能对自然界的行为得到一种新颖而深刻的理解——而且以令人耳目一新的简洁优美的方式表达出来。
　　费曼为学生讲解物理学的热情也是众所周知的。他拒绝了无数颇有声望的学会和组织的邀请，但对路过他办公室的学生请他去某个地方中学的物理学会讲点什么，他却着迷似的有求必应。
　　这本书是一个冒险——就我们所知，还从来没有人试着冒这种险。它以直接了当、真诚可信的方式对非专业的听众讲解了一个相当困难的课题——量子电动力学（quantum electrodynamics）。它的设计是为使有兴趣的读者欣赏一种思维方式，就是物理学家在要解释自然界如何运行时所采取的思维方式。
　　如果你准备学习物理学（或者正在学呢！），那么这本书中没有一点内容是你最终要纠正或抛弃的：它的讲述是个完整的大纲，其中每个细节都是精确的，你可以按照这个大纲——无需任何修改——进行更深入的学习。如果你已经学习过物理学，本书则向你揭示，你过去在做所有那些复杂计算的时候，到底是在做什么！
　　……

探寻物质与能量交织的宇宙之舞自古以来，人类便对周遭世界的构成充满了好奇。我们看到的色彩斑斓，触摸到的坚实触感，甚至连我们自身的存在，都离不开物质的奥秘。然而，物质究竟是什么？它们是如何相互作用的？又是什么赋予了我们感知世界的能力？在漫长的探索历程中，科学家们如同剥洋葱般，一层层揭开物质的面纱，而其中一项尤为引人入胜的领域，便是对“光”这一神秘现象的理解。光，既是能量的载体，也是我们认识世界最直接的媒介。它如何与物质发生碰撞，又为何会产生如此丰富多样的现象？这些疑问，一直牵引着人类智慧的触角，向着宇宙深处，向着微观世界的奇妙之处不断求索。量子电动力学：一门关于“怎么做的”的精妙学问在探究光与物质相互作用的奥秘过程中，一个至关重要的理论体系应运而生，它便是量子电动力学（Quantum Electrodynamics），简称QED。这门理论并非一上来就试图告诉你“为什么”——为什么光会以光速传播，为什么电子会带负电荷。它的伟大之处在于，它提供了一套极其精确和强大的工具，能够描述和预测光与带电粒子（主要是电子）之间如何发生相互作用。你可以将QED想象成一本操作手册，一本关于粒子如何“行动”的精妙指南。它告诉我们，当一个电子遇到一个光子时，会发生什么；当两个电子相遇时，又会发生什么。而这些看似简单的“行动”，却构成了我们所见的，以及我们无法直接看见的，整个物质世界的运行基石。 QED的核心思想，在于将我们熟悉的电磁现象，用量子力学的方式重新解读。在宏观世界里，我们习惯于用连续的场来描述电场和磁场，用平滑的曲线来描绘能量的流动。然而，在微观世界，一切都变得“颗粒化”了。能量并非连续不断，而是以一份份不连续的“量子”形式存在。光，就是这种能量量子的表现形式，被称为光子。同样，物质的基本组成单位，如电子，也遵循着量子力学的规律。 QED的描述方式，尤其令人着迷。它引入了“费曼图”这一强大的可视化工具。想象一下，粒子的相互作用不再是抽象的数学公式，而是可以通过一系列精巧的图形来展现。一根直线代表一个电子的运动轨迹，一条波浪线代表一个光子的传播。粒子之间发生相互作用时，它们会在某个点“碰撞”，交换光子，从而改变各自的运动状态。这些费曼图，如同描绘粒子舞蹈的乐谱，以一种直观而深刻的方式，揭示了微观世界的复杂互动。每一条线、每一个顶点，都代表着一个精确的计算过程，最终能够推导出令人难以置信的精确的物理预测。穿越时空的粒子：虚粒子与量子涨落的奇妙世界 QED的理论框架，还包含了一些极具颠覆性的概念。其中一个便是“虚粒子”的概念。在我们的直观理解中，粒子是真实存在的，它们有确定的轨迹和能量。然而，在QED的描述中，粒子之间的相互作用，是通过交换“虚粒子”来实现的。这些虚粒子，并非我们日常意义上的“真实”粒子，它们只是在短暂的时间内“借用”能量，在不违反能量守恒定律的大前提下，存在于粒子之间的瞬间。你可以将它们想象成传递信息信使，它们在粒子之间传递着作用力，但它们本身并不像普通粒子那样可以被直接探测到。这种虚粒子的存在，引出了另一个令人惊叹的概念——“量子涨落”。即使在看似空无一物的真空中，也并非真正“空无一物”。根据量子力学的原理，真空并非静止不动，而是充斥着大量的虚粒子对在不断地产生和湮灭。正负电子对、虚光子等等，它们在极短的时间内出现，然后又消失，这种现象被称为量子涨落。这种微小的“骚动”，虽然难以直接观测，但却对物理世界的许多现象产生了深远的影响，甚至包括了决定基本常数（如电子的质量和电荷）的精确数值。 QED的精确性：一座测量与理论的辉煌丰碑量子电动力学之所以被称为“物理学中最精确的理论”，并非浪得虚名。它所预测的各种物理量，例如电子的磁矩（一个描述电子如何产生磁场的重要参数），与实验测量的结果相比，其符合程度达到了惊人的十二位小数！这意味着，QED的预测能力，在人类当前的测量精度下，几乎是完美的。它如同一座坚固的科学丰碑，屹立在理论物理学的殿堂之上，彰显着人类智慧在理解微观世界上的非凡成就。这项理论的诞生和发展，凝聚了无数科学家的心血。从狄拉克对量子力学的初步构想，到汤川秀树对介子的预测，再到施温格、朝永振一郎和费曼对QED的系统化发展，以及后来的改进和完善，每一步都充满了智慧的闪光和不懈的努力。尤其是理查德·费曼，他不仅在理论上做出了杰出贡献，更是以其独特的教学方式和对物理学的深厚热情，将QED的精妙之处，以一种普通人也能理解的方式，呈现在世人面前。他将复杂的数学公式转化为生动形象的费曼图，让抽象的粒子互动变得触手可及。从基本粒子到宇宙奥秘：QED的深远影响 QED的影响，远远超出了对光和物质相互作用的描述。它是构成粒子物理学标准模型的重要组成部分，为我们理解质子、中子、电子等基本粒子的行为提供了坚实的基础。它解释了原子是如何稳定存在的，原子光谱的精细结构，以及许多其他看似平常却蕴含着深刻物理原理的现象。更重要的是，QED所蕴含的思想，对于我们理解整个宇宙的运行规律，具有至关重要的意义。虽然QED本身主要描述的是电磁相互作用，但其所开创的量子场论的思想，已经被推广到描述其他基本相互作用，如强相互作用和弱相互作用。这些理论共同构成了我们理解物质世界的最基本框架。通过对QED的学习，我们不仅能够领略到科学探索的严谨与美妙，更能感受到人类智慧的伟大力量。它让我们得以窥探物质最深层的秘密，理解那些肉眼无法看见的微观世界的奇妙舞蹈，并从中体会到宇宙的和谐与统一。这趟探寻光与物质的奇妙旅程，将引领我们走向更广阔的科学视野，激发我们对未知世界永无止境的好奇心。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书的深度和广度都超出了我的预期。它不仅仅是在解释“是什么”，更在于探讨“为什么会是这样”。在阅读过程中，我常常需要停下来，回味那些精妙的论证过程。它不像那种浅尝辄止的科普读物，读完就忘了。相反，它会让你开始用一种新的眼光去看待我们习以为常的物理世界。比如，关于电子和光子的行为，作者用了极其巧妙的比喻和类比，这些都不是我以前听过的。这让我在思考一些更深层次的问题时，有了一个坚实的理论基础去支撑我的想象力。我尤其欣赏它在保持科学准确性的同时，还能保持如此流畅的阅读体验，这本身就是一种高超的写作技巧。

评分☆☆☆☆☆

天哪，这本书简直是一场思想的探险！我一直对物理学，尤其是那些看似神秘莫测的量子现象充满好奇，但传统的教科书往往把我绕晕在复杂的数学公式里。这本书的叙述方式简直就像是高明的导游，带着你轻松地走进一个全新的世界。它没有一开始就抛出艰深的理论，而是从我们日常能观察到的现象入手，比如光是如何与物质相互作用的。作者的笔触非常生动，仿佛能看到那些微小的粒子在舞台上翩翩起舞。读着读着，我感觉自己不再是一个旁观者，而是成了那些理论构建过程中的一名亲历者。那种“原来如此”的豁然开朗的感觉，是很多科普读物难以给予的。它成功地将抽象的概念具象化，让我体会到了理论背后的美感和逻辑的严谨性，而不是仅仅记住一堆结论。

评分☆☆☆☆☆

这本书的魅力在于它的“人情味”。虽然主题是尖端的物理学，但作者似乎总能找到最贴近生活、最能引起共鸣的切入点来阐述复杂的概念。读完之后，我发现自己对于“真实”的定义都有了一些微妙的改变。那些曾经被认为是“反直觉”的量子行为，在作者的引导下，竟然变得越来越合乎情理，甚至带着一种诗意的必然性。它教会我的不仅仅是知识，更是一种探索未知的态度——那种既要严谨求实，又要敢于质疑和跳出固有框架的勇气。对于那些渴望真正理解科学精神而非仅仅获取信息的读者来说，这绝对是不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，我原本以为自己可能跟不上这种层级的物理讨论，毕竟我已经很久没有接触过系统的科学学习了。但这本书的结构设计非常巧妙，它采用了一种渐进式的讲解方式，每一步都建立在对前一步的充分理解之上。即使是涉及到一些历史上的争论和理论的演变，作者处理得也极其清晰，避免了那种为了炫耀知识而堆砌术语的弊病。它更像是一部精心编排的戏剧，角色（即物理概念）有清晰的动机和发展轨迹，情节的推进让人欲罢不能。我甚至开始期待着，下次看到任何关于光或物质的新闻时，我能用一种更加深刻和富于洞察力的视角去理解它。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最大收获，是一种对世界观的重塑。它迫使我跳出宏观世界的经验束缚，去接受一种更加奇特、但却更贴近本质的实在。这种震撼是难以言喻的，它让你意识到，我们所感知的“现实”，只是冰山一角。作者在行文中展现出的那种对知识的敬畏和对自然规律的无限热情，极具感染力。它不是那种读完就束之高阁的书，而是会时不时地让你翻回去，重温某一个关键段落，然后再次被其中蕴含的深刻智慧所折服。可以说，它为我打开了一扇通往更高维度思考的大门。

评分☆☆☆☆☆

质量不错，好评，内容还没看

评分☆☆☆☆☆

不错，师傅给力，用着也不错，下次再来。。。。。。。。。

评分☆☆☆☆☆

物美价廉，送货速度快！

评分☆☆☆☆☆

是正版，质量很好，我物理特别差，希望看了对我有帮助

评分☆☆☆☆☆

好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好

评分☆☆☆☆☆

非常有用的一本物理书籍！