量子真空物理導(dǎo)引

內(nèi)容概要

量子真空物理是研究量子真空的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其空間、時(shí)間特性的科學(xué)。本書由淺入深著重闡述了與量子真空有關(guān)的基本的物理概念和物理思想，盡量避免過多的數(shù)學(xué)推演和計(jì)算技巧。全書共有9章，內(nèi)容可以概括為4個(gè)方面：首先是真空概念的演變(第一章)，其次是量子場論真空(第二、三章)，再次為量子引力真空(第四、五、六、七、八章)，最后是量子真空的本體詮釋(第九章)。
本書可供高等院校物理系高年級本科生、研究生和

書籍目錄

前言
第一章 真空概念發(fā)展過程
1.1 古代自然哲學(xué)中的虛空概念
1.1.1 古希臘自然哲學(xué)中的原子、虛空和以太
1.1.2 中國古代自然哲學(xué)中的元?dú)夂吞摽?br />1.2 經(jīng)典物理學(xué)中的以太和真空概念
1.2.1 實(shí)驗(yàn)尋找技術(shù)真空
1.2.2 笛卡兒的力學(xué)以太
1.2.3 牛頓—惠更斯—菲涅耳的光學(xué)以太
1.2.4 法拉第—麥克斯韋—洛倫茲的電磁以太
1.3 相對論中的經(jīng)典真空概念
1.3.1 以太經(jīng)典理論的困難
1.3.2 狹義相對論中的真空和以太
1.3.3 廣義相對論中的真空概念
1.4 量子場論中的量子真空概念
1.4.1 20世紀(jì)理論物理學(xué)的邏輯框架
1.4.2 量子電動(dòng)力學(xué)真空
1.4.3 量子味動(dòng)力學(xué)真空
1.4.4 量子色動(dòng)力學(xué)真空
1.5 量子引力理論中的量子真空概念
.1.5.1 半量子廣義相對論真空
1.5.2 圈量子引力真空
1，5.3 超引力量子真空
1.5.4 超弦／m理論真空
參考文獻(xiàn)
第二章 量子電動(dòng)力學(xué)真空
2.1 電磁場真空
2.1.1 電磁場量子化
2.1.2 電磁場真空零點(diǎn)振蕩
2.2 電子場真空
2.2.1 狄拉克相對論性電子波方程
2.2.2 負(fù)能級和狄拉克真空
2.2.3 電子場量子化和電子場真空
2.2.4 荷電真空和真空衰變
2.3 微觀電磁作用和真空虛過程
2.3.1 微觀電磁作用的直觀描述
2.3.2 量子電磁作用和真空虛過程
2.4 量子電動(dòng)力學(xué)真空的基本特性
2.4.1 真空漲落
2.4.2 真空極化
2.5 量子電磁真空作用和重正化問題
2.5.1 電荷重正化
2.5.2 質(zhì)量重正化
2.5.3 重正化理論簡評
2.6 量子電動(dòng)力學(xué)真空效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)
2.6.1 氫原子的蘭姆能級移動(dòng)
2.6.2 電子反常磁矩
2.6.3 卡西米爾效應(yīng)
2.6.4 庫侖定律的修正問題
2.7 電磁真空操作和光擠壓
參考文獻(xiàn)
第三章 規(guī)范場論真空
3.1 規(guī)范場概念
3.1.1 定域規(guī)范變換
3.1.2 什么是規(guī)范場
3.1.3 規(guī)范場概念的推廣
3.1.4 定域場論和非定域場論
3.2 su(2)規(guī)范場真空簡并
3.2.1 核子強(qiáng)作用和楊—米爾斯規(guī)范場
3.2.2 非阿貝爾規(guī)范場真空描述
3.2.3 su(2)規(guī)范場真空態(tài)的多重性
3.3 瞬子、真空隧通和θ真空
3.3.1 瞬子概念
3.3.2 量子真空隧通：瞬子解的物理意義
3.3.3 θ真空
3.4 量子色動(dòng)力學(xué)真空相變和夸克禁閉
3.4.1 su(3)膠子規(guī)范場真空
3.4.2 稀薄氣體近似
3.4.3 色磁偶極氣體與色磁真空
3.4.4 真空相變和色禁閉
3.4.5 色電真空和奈克禁閉
3.4.6 磁單極真空凝聚和夸克禁閉
3.5 量子色動(dòng)力學(xué)真空及其操作
3.5.1 相對論重離子碰撞與激發(fā)真空
3.5.2 激發(fā)真空相變的探測
3.6 希格斯真空
3.6.1 戈德斯通定理和整體規(guī)范不變性的自發(fā)破缺
3.6.2 希格斯真空對稱破缺正常真空和反常真空
3.6.3 希格斯機(jī)制和定域規(guī)范不變性的自發(fā)破缺
3.6.4 希格斯機(jī)制的重要意義
3.7 弱電統(tǒng)一真空和弱電強(qiáng)大統(tǒng)一真空
3.7.1 su(2)xu(1)弱電統(tǒng)一規(guī)范場真空
3.7.2 su(3)xsu(2)xu(1)弱電強(qiáng)統(tǒng)一規(guī)范場真空
3.7.3 su(5)弱電強(qiáng)大統(tǒng)一規(guī)范場真空
3.8 規(guī)范場真空研究的重大意義
3.8.1 量子統(tǒng)一場論方面
3.8.2 現(xiàn)代微分幾何方面
參考文獻(xiàn)
第四章 半量子廣義相對論真空
4.1 量子引力和半量子廣義相對論
4.1.1 量子引力的多種形式
4.1.2 半量子廣義相對論基本概念
4.1.3 半量子廣義相對論研究的意義
4.2 廣義相對論時(shí)空中標(biāo)量場量子化及其真空態(tài)問題
4.2.1 廣義相對論時(shí)空中的標(biāo)量場方程
4.2.2 標(biāo)量場量子化及其真空態(tài)
4.2.3 博戈留波夫變換及真空態(tài)的不確定性
4.2.4 引力場中真空態(tài)不確定性問題
4.3 絕熱真空
4.3.1 絕熱近似的意義
4.3.2 絕熱真空態(tài)
4.4 共形真空
4.4.1 共形變換的性質(zhì)
4.4.2 共形平直時(shí)空
4.4.3 共形真空態(tài)
4.4.4 玻爾瓦真空、哈特爾—霍金真空和昂魯真空
4.5 倫德勒真空
4.5.1 倫德勒契
4.5.2 倫德勒真空態(tài)
4.6 霍金輻射和量子真空
4.6.1 廣義相對論引力場方程的史瓦西真空解
4.6.2 史瓦西奇異性
4.6.3 霍金輻射
4.6.4 霍金輻射及量子真空
4.6.5 黑洞蒸發(fā)和信息丟失問題
參考文獻(xiàn)
第五章 圈量子引力真空
5.1 圈量子引力研究簡況
5.1.1 20世紀(jì)80年代
5.1.2 20世紀(jì)90年代
5.2 圈量子引力物理成果
5.2.1 主要物理成果
5.2.2 有待探討的問題
5.3 空間面積和體積的分立性
5.3.1 量子幾何和自旋網(wǎng)絡(luò)
5.3.2 面積的分立性
5.3.3 體積的分立性
5.3.4 關(guān)于長度量子化問題
5.4 時(shí)空泡沫、自旋泡沫和真空泡沫
5.4.1 時(shí)空泡沫
5.4.2 自旋泡沫
5.4.3 真空泡沫和真空漲落
參考文獻(xiàn)
第六章 超引力真空
6.1 超對稱代數(shù)和超對稱量子場論
6.1.1 超對稱算子和真空態(tài)
6.1.2 超對稱代數(shù)和超對稱場論
6.1.3 超對稱代數(shù)和中心荷
6.2 超對稱真空破缺
6.2.1 超空間和超場
6.2.2 超對稱真空破缺問題及外斯—朱米諾模型
6.2.3 最小超對稱標(biāo)準(zhǔn)模型及軟破缺的真空凝聚
6.3 現(xiàn)代卡魯查—克萊因理論
6.3.1 外爾規(guī)范不變幾何
6.3.2 正統(tǒng)的卡魯查—克萊因理論
6.3.3 修改的卡魯查—克萊因理論
6.4 11維超引力真空
6.4.1 局域超對稱性和引力作用
6.4.2 11維超引力運(yùn)動(dòng)方程
6.4.3 福里翁德—魯賓緊致化真空解
6.4.4 11維超引力真空解其他方案
6.5 10維超引力真空
6.5.1 n=1，d=10超引力
6.5.2 n=2，d=10非手征超引力
6.5.3 n=2，d=10手征超引力
6.6超引力理論簡評
6.6.1 主要優(yōu)點(diǎn)
6.6.2 存在問題
參考文獻(xiàn)
第七章 超弦／m理論真空
7.1 超弦／m理論研究主要進(jìn)展
7.1.1 20世紀(jì)80年代超弦理論
7.1.2 20世紀(jì)90年代m理論
7.2 五種超弦理論
7.2.1 玻色弦
7.2.2 超弦
7.2.3 雜化弦
7.2.4 五種類型超弦理論及其真空
7.3 卡拉比—丘流形及其緊致化
7.3.1 卡拉比—丘流形緊致化和真空態(tài)
7.3.2 e8xe8群較so(32)群優(yōu)越
7.4 超弦微擾真空和超弦場論
7.4.1 超弦真空和共形場論
7.4.2 超弦場論及其真空問題
7.5 m理論非微擾真空
7.5.1 t對偶性
7.5.2 s對偶性
7.5.3 m理論超統(tǒng)一真空
7.6 m理論、量子黑洞和ads／cft猜測
7.6.1 d膜和快子
7.6.2 m理論對黑洞熵—面積公式的推導(dǎo)
7.6.3 aas／cft對偶性
7.6.4 全息原理
參考文獻(xiàn)
第八章 量子宇宙學(xué)真空
8.1 量子宇宙學(xué)的興起和發(fā)展
8.1.1 我們宇宙起源和量子宇宙學(xué)的興起
8.1.2 量子宇宙學(xué)發(fā)展簡況
8.2 舊量子宇宙學(xué)和wdw方程
8.2.1 廣義相對論的哈密頓形式
8.2.2 惠勒—德韋特動(dòng)力學(xué)方程
8.2.3 微超空間模型
8.3 新量子宇宙學(xué)和宇宙波函數(shù)
8.3.1 無邊界假設(shè)
8.3.2 隧道邊界條件
8.3.3 無邊界假設(shè)和隧穿邊界條件的比較
8.3.4 宇宙波函數(shù)和宇宙量子真空
8.4 宇宙量子真空漲落和時(shí)空蟲洞
8.4.1 惠勒—德韋特方程的演化解及蟲洞解
8.4.2 蟲洞和嬰兒宇宙
8.4.3 蟲洞機(jī)制在低于普朗克能量物理中的效應(yīng)
8.5 宇宙真空能量和宇宙常數(shù)問題
8.5.1 老的和新的宇宙學(xué)常數(shù)疑難所指
8.5.2 宇宙學(xué)常數(shù)的觀測檢驗(yàn)
8.5.3 真空能量密度和宇宙常數(shù)
8.5.4 宇宙學(xué)常數(shù)和精質(zhì)模型
8.5.5 宇宙學(xué)常數(shù)和弦景觀真空
8.6 宇宙暴脹和標(biāo)量場真空
8.6.1 宇宙暴脹三種方案概述
8.6.2 宇宙暴脹的指數(shù)函數(shù)形式
8.6.3 宇宙暴脹和真空相變
8.7 超弦／m理論宇宙學(xué)真空
8.7.1 蘭德爾—桑德拉姆膜世界模型
8.7.2 霍金果殼狀膜世界模型
8.7.3 斯坦哈特—特魯克火劫／循環(huán)膜世界模型
參考文獻(xiàn)
第九章 量子真空的本體詮釋
9.1 真空是物質(zhì)的特殊形態(tài)
9.1.1 形態(tài)和狀態(tài)意義的所指
9.1.2 真空是物質(zhì)的一種特殊形態(tài)
9.2 空間度量的斷續(xù)性
9.2.1 空間、時(shí)間和真空的聯(lián)系及區(qū)別
9.2.2 空間度量的斷續(xù)性
9.2.3 空間度量存在著不可分的基本單元
9.3 時(shí)間度量的斷續(xù)性
9.3.1 時(shí)間的1維性和單向性
9.3.2 時(shí)間度量的斷續(xù)性
9.3.3 時(shí)間、空間的量子性和經(jīng)典性的統(tǒng)一
9.4 物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的斷續(xù)性
9.4.1 物質(zhì)結(jié)構(gòu)基元是存在的
9.4.2 物質(zhì)結(jié)構(gòu)的斷續(xù)性和連續(xù)性的統(tǒng)一
9.4.3 物質(zhì)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和時(shí)空特性的相互制約
9.5 基本作用規(guī)律的量子性及統(tǒng)一性
9.5.1 四種作用規(guī)律的量子性
9.5.2 四種作用規(guī)律的量子統(tǒng)一性
9.5.3 超弦／m理論和萬物理論
9.6 宇宙創(chuàng)生和真空漲落
9.6.1 我們宇宙創(chuàng)生和量子真空漲落
9.6.2 量子真空和無物理論
參考文獻(xiàn)
附錄 論21世紀(jì)空間時(shí)間觀念的量子革命
后語

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