弦論和M理論導論 9787510029745 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美貝剋爾 著

圖書標籤:

• 弦論
• M理論
• 物理學
• 理論物理
• 量子力學
• 宇宙學
• 高能物理
• 科普
• 現代物理
• 相對論

店鋪： 一鴻盛世圖書專營店

齣版社： 世界圖書齣版公司

ISBN：9787510029745

商品編碼：29042809159

包裝：平裝

齣版時間：2011-01-01

基本信息

書名：弦論和M理論導論

定價：99.00元

作者：(美)貝剋爾

齣版社：世界圖書齣版公司

齣版日期：2011-01-01

ISBN：9787510029745

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：1.303kg

編輯推薦

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內容提要

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　　String theory is one of the most exciting and challenging areas of modern theoretical physics. It was developed in the late 1960s for the purpose of de-scribing the strong nuclear force. Problems were encountered that prevented this program from attaining plete success. In particular, it was realized that the dpectrum of a fundamental string contains an undesired massless spin-two particle. Quantum chromodynamics eventually proved to be the correct theory for describing the strong force and the properties of hadrons,New doors opened for string theory when in 1974 it was proposed to identify the massless spin-two particle in the string's spectrum with the graviton, the quantum of gravitation. String theory became then the most promising can-didate for a quantum theory of gravity unified with the other forces and has developed into one of the most fascinating the6ries of high-energy physics.

目錄

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preface
1 introduction
　1.1 historical origins
　1.2 general features
　1.3 basic string theory
　1.4 modern developments in superstring theory
2 the bosonic string
　2.1 p-brane actions
　2.2 the string action
　2.3 string sigma-model action: the classical theory
　2.4 canonical quantization
　2.5 light-cone gauge quantization
3 conformal field theory and string interactions
　3.1 conformal field theory
　3.2 brst quantization
　3.3 background fields
　3.4 vertex operators
　3.5 the structure of string perturbation theory
　3.6 the linear-dilaton vacuum and noncritical strings
　3.7 witten's open-string field theory
4 strings with world-sheet supersymmetry
　4.1 ramond-neveu-schwarz strings
　4.2 global world-sheet supersymmetry
　4.3 constraint equations mad conformal invaxiance
　4.4 boundary conditions and mode expansions
　4.5 canonical quantization of the rns string
　4.6 light-cone gauge quantization of the rns string
　4.7 scft and brst
5 strings with space-time supersymmetry
　5.1 the do-brane action
　5.2 the supersymmetric string action
　5.3 quantization of the gs action
　5.4 gauge anomalies and their cancellation
6 t-duality and d-branes
　6.1 the bosonic string and dp-branes
　6.2 d-branes in type ii superstring theories
　6.3 type i superstring theory
　6.4 t-duality in the presence of background fields
　6.5 world-volume actions for d-branes
7 the heterotic string
　7.1 nonabelian gauge symmetry in string theory
　7.2 fermionic construction of the heterotic string
　7.3 toroidal pactification
　7.4 bosonic construction of the heterotic string
8 m-theory and string duality
　8.1 low-energy effective actions
　8.2 s-duality
　8.3 m-theory
　8.4 m-theory dualities
9 string geometry
　9.1 orbifolds
　9.2 calabi-yau manifolds: mathematical properties
　9.3 examples of calabi-yau manifolds
　9.4 calabi-yau pactifications of the heterotic string
　9.5 deformations of calabi-yau manifolds
　9.6 special geometry
　9.7 type iia and type iib on calabi-yau three-folds
　9.8 nonperturbative effects in calabi-yau pactifications
　9.9 mirror symmetry
　9.10 heterotic string theory on calabi-yau three-folds
　9.11 k3 pactifications and more string dualities
　9.12 manifolds with g2 and spin(7) holonomy
10 flux pactifications
　10.1 flux pactifications and calabi-yau four-folds
　10.2 flux pactifications of the type iib theory
　10.3 moduli stabilization
　10.4 fluxes, torsion and heterotic strings
　10.5 the strongly coupled heterotic string
　10.6 the landscape
　10.7 fluxes and cosmology
11 black holes in string theory
　11.1 black holes in general relativity
　11.2 black-hole thermodynamics
　11.3 black holes in string theory
　11.4 statistical derivation of the entropy
　11.5 the attractor mechanism
　11.6 small bps black holes in four dimensions
12 gauge theory/string theory dualities
　12.1 black-brane solutions in string theory and m-theory
　12.2 matrix theory
　12.3 the ads/cft correspondence
　12.4 gauge/string duality for the conifold and generalizations
　12.5 plane-wave space-times and their duals
　12.6 geometric transitions
bibliographic discussion
bibliography
index

作者介紹

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文摘

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序言

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量子引力之夢：高維空間與基本粒子 自人類認知世界以來，對宇宙最深層奧秘的探索從未停止。從亞裏士多德的四元素說到牛頓的萬有引力，再到愛因斯坦的相對論，物理學不斷揭示著支配宏觀世界的規律。然而，在微觀領域，量子力學的成功描繪瞭原子和亞原子粒子的奇異行為，卻與描述引力的廣義相對論在數學上水火不容。這種理論上的巨大鴻溝，驅使著一代又一代的理論物理學傢追尋一個終極目標：一個能夠統一描述自然界所有基本力的“萬有理論”。 本書將帶領讀者深入探索這一宏偉藍圖的核心——量子引力理論的兩個最前沿、最具革命性的分支：弦理論（String Theory）和M理論（M-theory）。這不是一本簡單的科普讀物，而是為那些對現代理論物理學抱有深厚興趣，並準備好迎接復雜數學挑戰的求知者所準備的嚴肅學術導論。我們將係統地、由淺入深地構建理解這兩個理論所需的理論基石。 第一部分：現代物理學的基石與危機 在進入弦理論的奇妙世界之前，我們必須首先紮實地迴顧支撐現代物理學的兩大支柱：標準模型和廣義相對論。 量子場論的精煉： 我們將從量子場論（QFT）的基礎開始，這是描述電磁力、強核力和弱核力的標準框架。我們將詳細探討狄拉剋方程，理解費米子和玻色子的基本區彆，並深入研究規範場論的核心概念——對稱性和規範群。理解量子電動力學（QED）和量子色動力學（QCD）的成功，同時也必須認識到它們的局限性，特彆是它們無法容納引力這一事實。 廣義相對論的幾何美學： 愛因斯坦的引力理論，即廣義相對論，將引力解釋為時空本身的彎麯。我們將迴顧愛因斯坦場方程，理解黎曼幾何在描述引力中的關鍵作用。重點在於理解黑洞的物理性質以及宇宙學中的大尺度結構，這些都是在量子層麵需要被解釋的現象。 引力的量子化睏境： 理論物理學傢嘗試將引力納入量子場論的框架，即嘗試建立一個“量子引力”的微擾理論。然而，結果是災難性的：無窮大（non-renormalizable infinities）充斥著計算，使得該理論在普朗剋尺度上失去預測能力。正是這種不可調和的矛盾，催生瞭革命性的新思想。 第二部分：弦理論的誕生與發展 弦理論並非一開始就是引力理論，它最初是為瞭解釋強相互作用而提齣的“玻色子弦理論”。然而，隨著研究的深入，一個驚人的發現浮現齣來：這個理論的譜係中，必然包含一個自鏇為2、質量為零的粒子——這正是引力子（graviton）的量子描述。 一維的革命： 本書的核心論點在於將基本粒子視為具有特定振動模式的“一維的弦”而非零維的點粒子。我們將詳細分析弦的運動方程，從最基礎的玻色子弦（Bosonic String）開始，探討其能量本徵態和莫爾莫定律（Morley’s Rule）。 超對稱的引入： 玻色子弦理論存在一個緻命缺陷——它隻描述玻色子，並且天然地包含一個質量為虛數的“tachyon”（超光速粒子）。解決這些問題的關鍵在於引入“超對稱”（Supersymmetry），即物質粒子（費米子）和力粒子（玻色子）之間存在一一對應的關係。超對稱理論（Superstring Theory）的建立，使得理論在數學上變得穩定，並消除瞭tachyon。 五種超弦理論： 令人費解的是，在1980年代，物理學傢發現瞭五種自洽的、超對稱的、包含引力的一維弦理論（I型、IIA型、IIB型、異論（Heterotic）$E_8 imes E_8$和$SO(32)$）。這五種理論如何能同時描述同一個宇宙？它們的數學結構為何如此不同？為瞭迴答這些問題，我們必須深入研究緊緻化（Compactification）的機製。 額外的維度與卡拉比-丘流形： 為瞭使理論與我們觀察到的四維時空相符，多餘的六個或七個空間維度必須被“捲麯”起來，變得非常小以至於無法被直接觀測到。我們將詳細探討卡拉比-丘流形（Calabi-Yau Manifolds）在穩定六維緊緻化中的作用，以及它們如何決定瞭我們宇宙中粒子譜和相互作用力的精確形式。 對偶性與矩陣模型： 隨著對弦理論研究的深入，物理學傢發現這五種看似不同的弦理論，在某些極限情況下是可以相互轉化的。這些被稱為“對偶性”（Duality），例如T-對偶和S-對偶。這些對偶性強烈暗示著所有五種弦理論實際上是更高階理論的不同極限。 第三部分：M理論——統一的框架 1995年，愛德華·威滕（Edward Witten）提齣瞭一個革命性的構想，即所有五種超弦理論都是一個尚未完全理解的、更宏大的M理論在不同條件下的低能極限或特殊對偶形式。M理論（字母M的含義至今仍有爭議，可能是“膜”、“魔術”或“母親”）將理論的維度從一維的弦提升到瞭更高維度的對象。 D-膜：開闢新世界： M理論的核心在於引入瞭狄利剋雷膜（Dirichlet Membranes，或D-branes）。弦不再是唯一的基本對象，不同維度的“膜”（p-branes，p代錶維度）也成為基本結構。弦的端點可以附著在這些膜上，這極大地豐富瞭理論的物理圖像，並提供瞭解決信息悖論等問題的關鍵工具。 十一維的迴歸： M理論的數學結構要求它存在於十一維時空中（十個空間維度加一個時間維度）。這將IIA型弦理論視為M理論在第十一維空間方嚮上緊緻化（捲麯）的低能極限，而IIB型理論則通過更復雜的“邊界條件”與M理論關聯。 AdS/CFT 對偶性： M理論的另一個裏程碑式的成果是反德西特空間/共形場論對應（AdS/CFT Correspondence），也稱為Maldacena對偶。這個驚人的猜想錶明，在一個具有負宇宙學常數（反德西特空間）的特定引力理論（如N=4超對稱楊-米爾斯理論的引力對偶）與存在於其邊界上的一個無引力的量子場論之間，存在著精確的數學等價性。這提供瞭一個強大的工具，使得原本無法計算的強耦閤量子場論問題，可以通過在更高維引力空間中求解簡單問題來解決，反之亦然。它為量子引力提供瞭一個非微擾的、可操作的圖像。 超越弦理論的展望： 本書的最後部分將探討弦理論和M理論在解決當代物理學重大難題中的應用與挑戰。我們將討論它們在解釋黑洞熵、信息悖論、以及宇宙暴脹模型中的潛力。同時，我們也將直麵理論麵臨的哲學和實驗挑戰：景觀問題（The Landscape），即理論允許的真空態數量極其龐大，以及目前缺乏直接的實驗驗證。 通過對這些復雜概念的深入剖析，讀者將不僅掌握理解弦理論和M理論所需的數學和物理工具，更將對“萬有理論”的追求所蘊含的深刻哲學意義有所體會。這是一段關於維度、對稱性、幾何與統一的史詩般的旅程。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡直是視覺上的享受，那種深邃的藍色調配上簡潔的白色字體，一下子就抓住瞭我的眼球。當我翻開扉頁，那種厚重的紙質感和油墨的清香，讓人立刻感受到齣版方對內容的尊重。我是在一個學術交流群裏偶然看到有人推薦的，說是對於初學者入門高能物理領域非常有幫助，尤其是在麵對那些看似玄奧的概念時，作者似乎找到瞭某種奇特的“翻譯器”，能將抽象的數學語言轉化為相對直觀的物理圖像。我花瞭很長時間纔找到這個版本，據說早期印刷的版本在排版上更為精良，不過手頭這個9787510029745的版本，至少在閱讀體驗上是令人滿意的。我特彆欣賞作者在行文間流露齣的那種嚴謹與幽默的平衡，不是那種闆著臉孔的教科書，而是像一位經驗豐富、極富耐心的導師在耳邊細語，引導你一步步深入迷宮。雖然我目前隻閱讀瞭前幾章關於場論基礎的部分，但已經能感受到作者在處理那些經典難題時的獨到見解，比如對規範場理論的闡釋，沒有陷入繁瑣的細節泥潭，而是直擊核心的物理思想。這種“抓大放小”的敘事策略，對於我這種跨學科背景的讀者來說，簡直是福音。我期待著接下來的內容能繼續保持這種高質量的引導，讓我能更自信地踏入更高維度的探討。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀給我留下瞭極其深刻的印象，這不僅僅是一本教材，更像是一件值得收藏的工藝品。書脊的裝訂非常結實，即使我需要頻繁翻閱查閱公式和圖錶，也絲毫沒有鬆動的跡象，這對於經常需要帶著書在不同地方學習的我來說，是非常實用的優點。內容方麵，作者在闡述某些關鍵的、涉及到高階對稱性的概念時，似乎花費瞭額外的篇幅來確保讀者的理解無礙。我記得有一個關於維度約化過程的章節，涉及到一個非常精妙的幾何映射，通常在其他著作中，這部分要麼被一筆帶過，要麼就是直接拋齣結論讓你自行驗證。而這本書則非常耐心地用好幾頁篇幅，結閤多個輔助性的圖示（雖然是黑白的，但清晰度很高），將這個映射過程分解成瞭若乾個可理解的小步驟。這種細緻入微的講解，極大地降低瞭閱讀的挫敗感。我發現，很多我以前認為難以掌握的“黑箱”知識點，在讀完對應章節後，突然間變得豁然開朗。這套書的價值，正在於它成功地架起瞭理論物理“高牆”與普通求知者之間的橋梁，它沒有降低標準，而是提高瞭引導的藝術。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對這套書的期待值其實是帶著幾分審慎的懷疑的。畢竟“導論”二字在物理學著作中常常意味著“過度簡化”或者“蜻蜓點水”，很多號稱入門的書籍，讀完後發現對核心問題的理解依然模糊不清，像隔著一層毛玻璃在看世界。然而，這本書的結構安排卻讓我颳目相看。它不是那種傳統的、章節堆砌式的寫法，而是仿佛在構建一個精巧的邏輯迷宮，每一步的推進都建立在前一步的堅實基礎上。我尤其喜歡作者在引入新概念時，總是會先迴顧一下前置知識點，用一種“溫故而知新”的方式，巧妙地填補讀者的知識斷層。舉個例子，在討論到某些對稱性破缺的微妙之處時，作者竟然引入瞭一個非常生活化的類比——雖然我得承認，這個類比本身也需要一定的背景知識纔能完全領會，但那種嘗試拉近理論與現實的努力，是值得稱贊的。而且，這本書的習題設計也相當高明，不是那種純粹的計算題，更多的是概念性的思考和驗證，迫使讀者真正動腦筋去消化吸收瞭作者的論證邏輯，而非僅僅套用公式。我目前正在攻剋其中一個關於拓撲結構的小挑戰，它要求我們將一個看似不相關的場論現象，用一個更宏觀的幾何概念來統一描述，這正是我想要從這類前沿讀物中獲得的“醍醐灌頂”的體驗。

評分☆☆☆☆☆

購買這本書純粹是一個衝動消費，當時在書店裏被它略顯“硬核”的氣質吸引瞭。我一直對宇宙的終極規律抱有強烈的好奇心，但每次試圖深入那些前沿理論時，總會被那些層齣不窮的新符號和過於抽象的數學框架所勸退。這本書的特點在於，它並沒有迴避那些復雜的數學工具，而是選擇瞭一種“並行敘事”的策略。你會發現，在介紹完一個物理概念後，緊接著就會有一段篇幅專門用來解釋支撐這個概念的數學結構，而且解釋得相當到位，不會讓人感覺數學工具隻是一個生硬的“外殼”。我特彆注意到，作者在引用其他學者的工作時，會非常尊重曆史脈絡，清晰地標明瞭某個思想的起源和演變過程，這使得閱讀過程更像是一場對現代物理學發展史的巡禮，而不是孤立地學習某個理論體係。我最欣賞的是，全書的論證風格極其內斂和客觀，很少齣現那種“這是唯一正確的看法”的斷言，而是更多地呈現齣理論的開放性和待解決的問題。這對於培養批判性思維至關重要，它在告訴我：你看，這是目前最好的模型，但宇宙遠比我們想象的復雜，我們還有很多路要走。這種坦誠的態度，比任何浮誇的宣傳都更有說服力。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我買這本書主要是被它的“理論前沿”標簽所吸引，希望能在現有的知識體係上獲得一次飛躍。閱讀體驗上，我最直觀的感受是，這本書的邏輯推進速度把握得極好，張弛有度。不會像某些入門書籍那樣，在前三分之一的內容裏就用盡瞭所有基礎工具，導緻後麵深入時彈盡糧絕；也不會像某些過於專業的文獻那樣，從一開始就假設讀者對所有背景知識瞭如指掌。它似乎在不斷地進行“壓力測試”——在你感覺快要跟上的時候，引入一個新的挑戰，但很快就會提供應對這個挑戰的“思維工具箱”。我特彆關注瞭書中關於量子引力研究進展的部分，作者對不同嘗試（比如圈量子引力與弦論的側重點差異）的比較分析，非常客觀且富有洞察力，沒有偏袒任何一傢之言，隻是清晰地展示瞭各自的優勢與局限性。這使得讀者能夠形成一個多維度的、不偏激的認識框架。這本書的價值不在於提供一個終極答案，而在於教會你如何去提齣更深刻、更有建設性的問題。它讓我意識到，學習前沿物理，最重要的是培養那種“質疑現有範式”的能力，而這本書正是培養這種能力的上乘之作。