物质深处：粒子物理学的摄人之美 [美] 布鲁斯 A.舒姆(Bruce A. Schumm) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 布鲁斯 A.舒姆Bruce A. Schu 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302417330

商品编码：29332641032

包装：平装

出版时间：2016-08-01

基本信息

书名：物质深处：粒子物理学的摄人之美

定价：55.00元

作者： 布鲁斯 A.舒姆(Bruce A. Schumm) 潘

出版社：清华大学出版社

出版日期：2016-08-01

ISBN：9787302417330

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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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，*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。

内容提要

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本书不是粒子物理学史，不是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。

目录

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1导言
2真正的主宰
自然力
电磁力
引力
强核力
弱核力
关于四种力的后几句话
3的觉醒
现代物理学革命
爱因斯坦的相对论
量子化： 下一次飞跃
波与粒子
波粒二象性1： 光粒子
波粒二象性2： 物质波
海森堡不确定性原理
量子力学通用方程： 薛定谔方程
4相对论与量子理论的联姻
相对论量子场论
力场
场的量子化
粒子交换： 对于力性质的新看法
再谈四种力
费恩曼图
顶点和小相互作用
相对论量子力学，反物质和自旋
活的真空
惊人的性
5自然模式
基本组成单元
夸克： 八正法
轻子： （不那么）轻的粒子
十一月革命
为何我们需要顶夸克
力的粒子
总结： 基本组成单元
粒子动物园
6数学模式
李群
抽象练习： 数学群
时钟数学
进入连续统： 李群R(2)和U(1)
加上下一维度： 李群R(3)
次序有关： 李代数
李群SU(2)
结语
7内里世界
内部对称性
诺特定理
李群和诺特定理
旋转和角动量
一个惊人的佯谬： 自旋的故事
进入内里： 同位旋的故事
再谈八正法
两点思考
8纯粹思维的物理学
规范理论
再谈相位
全局不变性
全局不变性的问题
局域不变性
不要紧的要紧： 规范原理
再谈量子电动力学
相位1： 李群和相位
相位2： 李群和规范原理
真正规范： 弱相互作用理论
一个成功的实验： 弱中性流
对易问题
进一步的赞美： 规范理论与重正化
量子色动力学
结语
9现代范式
隐对称，标准模型和希格斯玻色子
规范理论和力的强度
有质量的场量子： 困难的一面
屏蔽和有效质量
解的部分： 希格斯场
解的第二部分： 隐对称
标准模型
反射的宇宙
自旋和宇称
宇称违反和电弱力
碰撞的精度
后的思考
10进入未知
前面是什么
我们还在寻找什么
卷后语
附录指数符号
注释

作者介绍

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本书作者是美国加州大学Santa Cruz分校物理学教授，粒子物理学家。

文摘

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序言

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时间编织的隐秘歌谣：探索宇宙最微小的回响 在一个充满未知与奇迹的宇宙中，最宏伟的叙事往往隐藏在最微小的尺度之下。我们的目光习惯于仰望星辰大海，惊叹于星系交织的壮丽图景，或是对行星的浩瀚轨道感到敬畏。然而，在这一切宏大存在的背后，是一套更为精巧、更为根本的法则在悄然运作，它们决定着物质的构成，能量的流动，以及时空的本质。这是一套古老而又生生不息的歌谣，由基本粒子谱写，由量子场共鸣，构成了我们所认识的现实的最深层基石。 这本书，将引领我们踏上一段穿越时空的旅程，去倾听这隐秘的歌谣。我们并非要解构那些已经耳熟能详的物理定律，而是要深入其根源，去探寻那些构成万物最原始的“字母”。想象一下，我们拥有一双能够穿透一切物质障碍的眼睛，能够看到比我们最精密的显微镜所能及之处还要渺小无数倍的微观世界。在那里，我们不会看到由原子组成的熟悉结构，而是会遇到更加抽象、更加难以捉摸的存在——基本粒子。 这些粒子，如同宇宙的“原初元素”，是构成一切物质的最终构件。它们并非静止不动，而是处于永不停息的舞蹈之中，相互作用，转化，分裂，融合。光子，作为能量的信使，穿梭于空间，传递着太阳的光芒，也承载着宇宙中的信号。电子，在原子核的轨道上划出神秘的轨迹，赋予物质导电性和化学反应的可能。夸克，则以一种更为隐秘的方式存在，它们是质子和中子的组成部分，但却从未被单独观测到，仿佛被某种强大的力量永远地禁锢在它们所构成的“牢笼”之中。 而在这微观的舞台上，还有一些更为奇特的存在，它们扮演着至关重要的角色。中微子，几乎不与物质发生任何相互作用，它们在宇宙中如同幽灵般穿梭，携带者关于遥远恒星诞生和死亡的珍贵信息。希格斯玻色子，则如同宇宙中的“催化剂”，赋予其他粒子以质量，是解释为何宇宙中存在如此多样化物质的关键。甚至那些我们尚未完全理解的粒子，如暗物质和暗能量的候选者，都在暗示着我们所认知的宇宙，仅仅是冰山一角。 然而，理解这些粒子的存在，仅仅是故事的开始。我们还需要理解它们是如何相互作用的，是什么力量将它们维系在一起，又是什么力量导致了它们的改变。这就是“力”的领域，是宇宙中最基本的力量在微观层面的展现。电磁力，我们熟悉的电力和磁力，是光子传播的媒介，它决定了原子如何结合，分子如何形成，以及我们日常生活中所见的各种现象。强核力，则以一种惊人的强度，将夸克紧密地束缚在原子核内部，是维持原子稳定性的基石。弱核力，虽然强度较弱，但却在原子核的衰变中扮演着关键角色，是放射性现象的根源。而引力，虽然在宏观世界中占据主导地位，但在微观粒子层面，其影响则变得微乎其微，这仍然是物理学界一个巨大的谜团，等待着被揭示。 这一切的背后，是一套更为深刻的数学语言和理论框架在支撑着。量子力学，这门在二十世纪初横空出世的理论，彻底颠覆了我们对现实的直观理解。粒子不再是简单的点状物体，而是具有波粒二象性的奇特存在。它们的行为无法被精确预测，只能用概率来描述。不确定性原理，更是揭示了微观粒子内在的“模糊性”，我们无法同时精确地测量其位置和动量。这种非经典的描述方式，虽然挑战着我们的常识，却在无数次的实验中得到了验证，成为理解微观世界的唯一有效工具。 而更进一步，粒子物理学的研究，已经超越了仅仅描述粒子的存在和相互作用，而是试图构建一个能够统一描述宇宙中所有基本粒子和相互作用的“大一统理论”。标准模型，便是目前为止最成功的理论框架，它成功地预测并解释了许多基本粒子的性质和行为。然而，标准模型并非完美，它无法解释暗物质、暗能量的存在，也无法将引力纳入其统一的框架。因此，科学家们仍在不懈地探索更深层次的理论，如超弦理论，它认为基本粒子并非点状，而是微小的振动的弦，试图在更统一的视角下，揭示宇宙最深层的奥秘。 这本书，将带我们穿越抽象的数学公式，进入粒子物理学家们赖以工作的奇妙世界。我们将了解那些如同“眼睛”一般的粒子探测器，它们如何捕捉到那些转瞬即逝的粒子轨迹，如何区分不同的粒子信号，如何从海量的数据中提取出关于宇宙最深层秘密的线索。从大型强子对撞机（LHC）等宏伟的实验装置，到那些在地下深处默默工作的实验，科学家们以前所未有的精度，一次又一次地挑战着我们对自然界的认知极限。 我们也将深入了解那些塑造了粒子物理学发展进程的伟大思想家们，他们的直觉、他们的勇气，以及他们对真理的执着追求。从爱因斯坦的光量子假说，到费曼的路径积分，再到盖尔曼的夸克模型，这些名字本身就代表着物理学历史上璀璨的星辰。他们的理论，不仅仅是冰冷的公式，更是人类智慧的结晶，是对宇宙深邃之美的探索。 然而，这本书的价值，并不仅仅在于罗列枯燥的物理定律或庞大的实验设备。它更在于，它将引导我们以一种全新的视角去看待我们身处的世界。当我们知道构成我们身体的原子，是由那些微小粒子构成的，并且它们之间通过基本力相互作用时，我们对“自身”的理解，将变得更加深刻。当我们意识到，我们看到的星光，是粒子在恒星内部进行的核聚变过程产生的能量传播而来时，我们与宇宙的联系，将变得更加紧密。 这是一场关于“根源”的探索。当我们追溯物质的起源，追溯能量的流动，追溯时空的本质时，我们就是在触及我们之所以为“我们”的根源。物质深处，并非只是一个冰冷的科学名词，它承载着宇宙最古老的秘密，最精妙的智慧，以及最震撼人心的壮丽。 最终，这本书将鼓励我们保持对未知的好奇心，对科学探索的热情。它会让我们明白，即便我们已经取得了巨大的成就，宇宙仍然充满了等待我们去发现的奇迹。每一项新的发现，都如同在宇宙的画布上点亮一盏新的灯，照亮了更广阔的未知领域。 这是一次思想的冒险，是一次对宇宙最深层现实的致敬。它邀请我们放慢脚步，倾听那隐秘的歌谣，感受那来自物质深处的摄人之美，并惊叹于这个由基本粒子编织而成的，宏伟而又精巧的宇宙。

评分☆☆☆☆☆

作为一个平日里习惯于阅读文学作品的人，《物质深处：粒子物理学的摄人之美》带给我的阅读体验无疑是全新的，甚至可以说是一种“意外的惊喜”。布鲁斯·舒姆教授的叙述风格，没有那种刻板的学术腔调，而是充满了生动的比喻和引人入胜的类比。他将那些抽象的粒子和复杂的概念，转化为我们日常生活中可以理解的事物，例如用“乐高积木”来比喻基本粒子，用“宇宙的规则手册”来形容物理定律。这种“接地气”的表达方式，让我感觉自己不是在被动地接收信息，而是像和一位知识渊博的朋友在聊天，他不仅知道很多，而且很乐意将他所知以最容易理解的方式分享出来。 我特别欣赏他在解释“真空”这个概念时的手法。我们通常认为真空是“空无一物”的状态，但在粒子物理学中，真空却是一个充满活力的“海洋”，里面孕育着各种短暂存在的虚粒子。舒姆教授通过这个例子，打破了我固有的认知，让我看到了“无”中生“有”的奇妙景象。他没有回避那些可能令人感到困惑的细节，而是用耐心和清晰的语言，一层层地剥开复杂的表象，直到露出其内在的本质。这种循序渐进的引导方式，让我得以在没有感到压力的情况下，逐渐掌握那些原本可能令人生畏的知识点，并从中获得一种智识上的满足感。

评分☆☆☆☆☆

《物质深处：粒子物理学的摄人之美》让我感受最深的是，我们所处的这个宇宙，远比我们想象的要奇妙和精妙得多。布鲁斯·舒姆教授用他那充满激情的笔触，将我带入了一个我从未想象过的微观世界。他不仅仅是介绍粒子，更是讲述了这些粒子之间的“关系”，它们如何通过各种“力”相互作用，从而构成了我们所看到的一切。从引力到电磁力，再到强大的核力和弱的核力，他将这些看似抽象的力，描绘得栩栩如生，仿佛它们是宇宙中无处不在的“信使”，传递着信息，维系着秩序。 我尤其喜欢他对“希格斯机制”的解释。在此之前，我一直对“质量”这个概念感到模糊，不知道为什么有些粒子有质量，而有些却没有。舒姆教授的解释，让我豁然开朗。他将希格斯机制比喻成一个“宇宙的糖浆”，粒子在其中穿行时，因为与“糖浆”的阻力不同，而获得了不同的质量。这个生动的比喻，不仅让我理解了希格斯玻色子的重要性，更让我体会到了物理学中那些看似深奥的理论，也可以被如此形象地呈现出来。这不仅仅是对知识的传递，更是一种对科学之美的深度挖掘。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，《物质深处：粒子物理学的摄人之美》不仅仅是一本关于粒子物理学的科普书，它更像是一扇通往宇宙深处的大门，带领我窥见了那些我们肉眼无法触及的秘密。布鲁斯·舒姆教授的笔触，充满了激情与智慧，他用一种非常独特的方式，将那些艰深的科学概念，转化为引人入胜的故事。我曾以为粒子物理学是冰冷而抽象的，但这本书让我看到了其中蕴含的壮丽与和谐，以及人类探索未知的那种不屈精神。 我对书中关于“基本粒子”分类的描述尤为着迷。他不仅仅列举了各种粒子，更重要的是解释了它们之间的“血缘关系”和“行为模式”。例如，他将费米子和玻色子进行了清晰的区分，并解释了它们在宇宙中扮演的不同角色。这种分类的逻辑性和系统性，让我得以窥见宇宙的内在秩序。他让我们看到，看似杂乱无章的微观世界，实际上遵循着一套精密的规则，而粒子物理学，就是解读这套规则的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

在这本《物质深处：粒子物理学的摄人之美》中，布鲁斯·舒姆教授仿佛是一位技艺精湛的织梦者，他用严谨的科学知识编织出了一幅幅令人惊叹的宇宙图景。我一直认为，科学是逻辑和理性的产物，但这本书让我看到了科学中同样蕴含着浪漫和诗意。他对于粒子之间相互作用的描绘，不再是枯燥的公式堆砌，而是充满了动态和生命力，仿佛是宇宙在以一种最精妙的方式进行的对话。 我印象最深刻的是他对“夸克禁闭”的解释。我们无法直接观测到独立的夸克，它们总是成对或成组地存在。舒姆教授将这种现象比作“橡皮筋效应”，当试图将夸克分开时，它们之间的作用力反而会增强，直到最终产生新的粒子。这个形象的比喻，让我瞬间理解了为什么我们无法“看到”单个夸克，也让我对物质的构成有了更深的认识。这是一种将抽象概念具象化的绝妙方式，也展现了作者深厚的功力。

评分☆☆☆☆☆

在翻阅《物质深处：粒子物理学的摄人之美》的过程中，我深刻地体验到了人类智慧的边界是如何被一次次地突破的。布鲁斯·舒姆教授用一种极其令人信服的方式，展示了粒子物理学是如何从最初的原子模型，一步步演进到如今对基本粒子及其相互作用的精准描述。他并没有简单地罗列发现史，而是将每一个重要的理论和实验，都置于其历史背景下进行阐释，让我们看到科学家们所面临的挑战，以及他们如何通过不懈的努力，克服重重困难，最终揭示出宇宙深处的秘密。 我尤其被“夸克模型”的提出所震撼。在夸克被发现之前，科学家们认为基本粒子是不可再分的，而夸克模型的出现，彻底颠覆了这一认知。舒姆教授描绘了当时科学家们在面对质子、中子等粒子时所感到的困惑，以及他们是如何大胆地提出“夸克”这个全新的概念，并用不同的“味道”和“颜色”来区分它们。这种跳出传统思维定势的勇气，以及由此带来的巨大飞跃，让我由衷地感到敬佩。他让我们看到，科学的进步并非总是平稳前进，有时也需要颠覆性的思想和大胆的假设。

评分☆☆☆☆☆

在阅读《物质深处：粒子物理学的摄人之美》的过程中，我经常会陷入一种深深的沉思。布鲁斯·舒姆教授所描绘的微观世界，如此庞大又如此渺小，如此复杂又如此简洁，它颠覆了我许多根深蒂固的认知。他用一种非常引人入胜的方式，解释了为什么我们熟悉的宏观世界，是由那些在我们日常生活中几乎无法感知的微小粒子组成的。他让我们看到了，看似坚不可摧的物质，在微观层面却是由不断运动和相互作用的粒子构成的，这是一种多么令人惊叹的“虚实相生”。 我特别对书中关于“量子纠缠”的描述感到着迷。这个概念本身就充满了哲学意味，而舒姆教授的解释，更是将这种奇妙的现象，变得更加容易理解。他描述了两个粒子，即使相隔遥远，却能瞬间“感知”对方的状态，仿佛存在着一种超越时空的神秘联系。这种现象，挑战了我们对空间和时间的传统理解，让我不禁思考，宇宙的运行方式，是否比我们目前所知的物理定律更加复杂和深刻。这不仅仅是科学的探索，更是对存在本身的哲学追问。

评分☆☆☆☆☆

《物质深处：粒子物理学的摄人之美》这本书，对我而言，不仅仅是关于粒子和力的知识，更是一种对宇宙运行规律的深度探索。布鲁斯·舒姆教授的文字，仿佛带领我进行了一场星际旅行，从我们熟悉的地球，到更远的宇宙深处，再到我们肉眼无法企及的微观粒子世界。他将那些复杂的概念，通过生动的比喻和巧妙的类比，变得触手可及。我曾以为粒子物理学是遥不可及的，但这本书让我发现，它就蕴藏在我们身边，影响着我们所见到的一切。 我尤其被他对“暗物质”和“暗能量”的讨论所吸引。这些神秘的存在，占据了宇宙的大部分，却又难以被直接观测到。舒姆教授的描述，让我看到了科学家们是如何通过间接的证据，去推测和理解这些未知的领域。他让我们明白，科学的边界并非固定不变，总有新的未知等待我们去探索。这种对未知的好奇心和探索精神，是这本书给我带来的最宝贵的财富之一，它让我意识到，我们对宇宙的认知，还仅仅是冰山一角。

评分☆☆☆☆☆

在拿起《物质深处：粒子物理学的摄人之美》之前，我必须承认，粒子物理学这个词汇对我而言，更多的是一种遥远、抽象的学术概念，充满了复杂的公式和难以想象的微观世界。我并非科班出身，对物理学的了解仅限于高中时期的基础知识，而这次阅读，更像是一次充满好奇心和一丝丝忐忑的探险。然而，从翻开书的第一页开始，布鲁斯·舒姆教授就用一种近乎讲述故事般的生动笔触，瞬间将我拉入了那个波澜壮阔的宇宙奥秘之中。他没有上来就抛出一堆晦涩难懂的理论，而是从最直观的现象入手，比如我们身体的构成，物质的本质，以及那些看不见的“砖块”是如何搭建起整个世界的。他仿佛是一位经验丰富的向导，一边指引我穿越迷雾，一边耐心地解释那些看似神秘的粒子，如夸克、轻子、玻色子，它们并非孤立存在的抽象概念，而是有着各自独特的“个性”和“行为模式”。 我尤其被他描述的“标准模型”所吸引。这并非一个枯燥的列表，而是一幅精巧绝伦的“拼图”，囊括了已知的所有基本粒子及其相互作用。舒姆教授将这个模型的建立过程，比作一场持续了几个世纪的侦探故事，无数科学家们如同执着的侦探，通过精密的实验和敏锐的洞察力，一点点地揭开物质世界的面纱。他描绘了那些在大型强子对撞机等巨型仪器中，科学家们如何“碰撞”粒子，如何捕捉那些转瞬即逝的信号，以及如何从海量数据中提取出关键信息，如同从无数的噪声中筛选出那段精准的旋律。这种将科学研究过程拟人化、故事化的叙述方式，极大地降低了我的阅读门槛，让我得以在不被数学公式淹没的情况下，深刻理解粒子物理学的核心思想和发展脉络。

评分☆☆☆☆☆

在我看来，《物质深处：粒子物理学的摄人之美》不仅仅是一本科普读物，更像是一次心灵的洗礼。在阅读的过程中，我深刻地体会到了人类对未知世界探索的永恒渴望，以及那种严谨求实的科学精神。布鲁斯·舒姆教授在书中反复强调的“美”这一概念，并非仅仅指代粒子物理学中那些数学公式的优雅，更是一种对宇宙秩序和内在逻辑的赞叹。他描绘的粒子相互作用，如同宇宙中的一场场精妙的舞蹈，遵循着一套看不见的规则，却能衍生出我们所见的一切。我曾以为物理学是冷冰冰的，是与情感无关的，但舒姆教授的文字让我看到了其中的诗意和哲学。 他对“对称性”的阐释尤为令我着迷。原来，那些在我们看来抽象的物理定律，背后往往隐藏着深刻的对称性原理。这种对称性不仅体现在粒子的性质上，也贯穿于相互作用的规则中。他让我理解了，为什么我们能够预测某些粒子的行为，为什么某些现象会以特定的方式发生，这背后都有着令人惊叹的数学结构在支撑。我仿佛看到宇宙这位伟大的建筑师，在创造之初，就用精密的尺规绘制了这幅宏伟的蓝图，而粒子物理学，就是我们试图读懂这幅蓝图的语言。这种对宇宙深层结构的理解，让我对自身的存在，对我们所处的这个世界，有了更加敬畏和好奇的视角。

评分☆☆☆☆☆

《物质深处：粒子物理学的摄人之美》这本书，是一次前所未有的智识冒险。布鲁斯·舒姆教授以他独特的叙事方式，将我引入了粒子物理学那宏大而精妙的世界。我曾以为这个领域离我的生活很远，但读完这本书，我才发现，那些看不见的粒子，那些看不见的力，才是构成我们生活的基础。他没有回避那些复杂的理论，而是用一种循序渐进、充满启发性的方式，将它们一一呈现在我的眼前。 我特别为他对“宇宙的开端”的讨论所吸引。从宇宙大爆炸的奇点，到基本粒子的形成，再到恒星和星系的诞生，他用一种宏大的视角，描绘了宇宙演化的壮丽史诗。他让我们看到，我们所处的一切，都是这场宏大演化的结果。这种对宇宙整体运行机制的理解，让我对生命，对存在，有了更深刻的思考。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种对宇宙奥秘的敬畏和赞叹。