構(gòu)建夸克

內(nèi)容概要

　　《構(gòu)建夸克》作為物理學(xué)史的一部經(jīng)典，詳細描述了戰(zhàn)后基本粒子物理學(xué)發(fā)展的歷史。為了對科學(xué)知識的作用進行重新評估，安德魯?皮克林提出，科學(xué)家不是大自然被動的觀察者和報告者。相反，他們通過實驗和理論實踐的社會性共生互動，成為世界的積極創(chuàng)造者。

作者簡介

安德魯·皮克林是伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的社會學(xué)教授，曾著有《實踐的沖撞：時間、力量和科學(xué)》、《作為實踐和文化的科學(xué)》，這兩本書均由芝加哥大學(xué)出版社出版。

書籍目錄

第一部分
引論：高能物理前史及其資料的局限性
第1章 引論
第2章 人力資源與機器
2.1 高能物理共同體
2.2 高能物理實驗：基礎(chǔ)知識
2.3 加速器年表
第3章 舊物理學(xué)：高能物理，1945-1964
3.1 粒子暴增現(xiàn)象
3.2 守恒律和量子數(shù)：從自旋到八正法
3.3 量子場論
3.4 S 矩陣
第二部分
構(gòu)建夸克與新物理學(xué)的建立：高能物理，1964 –1974
第4章 夸克模型
4.1 夸克成因
4.2 組分夸克模型
4.3 夸克和流代數(shù)
4.4 夸克實在
第5章 標度無關(guān)性、硬散射和夸克-部分子模型
5.1 SLAC上的標度無關(guān)性
5.2 部分子模型
5.3 部分子、夸克和電子散射
5.4 中微子物理學(xué)
5.5 輕子對產(chǎn)生、電子-正電子湮滅和強子硬散射
第6章 規(guī)范理論、電弱統(tǒng)一與弱中性流
6.1 楊-米爾斯規(guī)范理論
6.2 電弱統(tǒng)一與對稱性自發(fā)破缺
6.3 規(guī)范理論的重整化
6.4 電弱模型與弱中性流的發(fā)現(xiàn)
6.5 中性流與中子背景
第7章 量子色動力學(xué)：強相互作用的規(guī)范理論
7.1 從標度不變性到漸近自由
7.2 量子色動力學(xué)
7.3 量子色動力學(xué)的不足
第8章 1974年的高能物理學(xué)：發(fā)展狀態(tài)
8.1 規(guī)范理論小結(jié)
8.2 一個時代的結(jié)束
8.3 三位過渡性人物的傳記
第三部分
新物理學(xué)的建立：十一月革命及其他
第9章 粲數(shù)：撬動世界的杠桿
9.1 十一月革命
9.2 R 危機
9.3 新粒子
9.4 粲數(shù)
9.5 新世界
第10章 電弱相互作用的標準模型
10.1 更多的新夸克和輕子
10.2 變體的扼殺
10.3 標準模型的建立：社會性與概念性的統(tǒng)一
第11章 量子色動力學(xué)的實踐
11.1 唯象的量子色動力學(xué)：綜述
11.2 量子色動力學(xué)與質(zhì)譜
11.3 量子色動力學(xué)與硬散射
第12章 規(guī)范理論與實驗：1970-1990
12.1 實驗趨勢
12.2 理論化身
12.3 未來設(shè)想
第13章 大統(tǒng)一理論
13.1 大統(tǒng)一理論與高能物理學(xué)
13.2 大統(tǒng)一理論與宇宙學(xué)
13.3 大統(tǒng)一理論與質(zhì)子衰變
13.4 規(guī)范理論至高無上
第14章 創(chuàng)造世界
14.1 實踐的動態(tài)過程
14.2 傳統(tǒng)與共生關(guān)系
14.3 不可通約性
文獻目錄
索引

章節(jié)摘錄

　　3 舊物理學(xué)：高能物理，1945-1964　　本章探尋二戰(zhàn)后高能物理發(fā)展的總體特點。目的是劃定60年代初——前夸克年代——舊物理學(xué)主要關(guān)心的問題。舊物理學(xué)是以對基本粒子現(xiàn)象的常規(guī)處理為特征的。實驗者探索大截面過程，理論家構(gòu)建模型。到60年代初，舊物理學(xué)在幾個主要的質(zhì)子同步加速器上的強子束實驗可以寬泛地分成兩類現(xiàn)象。在低能區(qū)，截面“起伏不平”——即截面隨束能量和動量轉(zhuǎn)移的變化劇烈；在高能區(qū)，截面是“軟”的——即截面隨束能量轉(zhuǎn)移變化緩慢但隨動量轉(zhuǎn)移下降很快。劇烈的和平緩的截面變化規(guī)律分別被賦予不同的理論意義。低能區(qū)變化劇烈被解釋成不穩(wěn)定強子的產(chǎn)生和衰變所致。隨著有越來越多的共振峰被分離出來，強子的列表迅速加長。這就是本章第1節(jié)要討論的基本粒子“暴增”現(xiàn)象。以下各節(jié)綜述各種理論對這種暴增現(xiàn)象的解釋。第2節(jié)概述用守恒律來深化強、弱相互作用和電磁相互作用之間的區(qū)分，并將強子分為不同的族。這一做法導(dǎo)致了八正法分類，而夸克的概念便是直接由此而來。第3節(jié)描述高能物理理論家如何試著將電磁理論的量子場論用于描述弱相互作用和強相互作用。這一嘗試在70年代初結(jié)出了碩果，這就是規(guī)范理論。但在50年代到60年代初，場論方法并不被看好。對于弱作用，場論處理盡管至少從實效上說是成功的，但它在用于強相互作用時卻不成功。第4節(jié)綜述理論家們?nèi)绾螐墓始埗牙锼褜び杏玫臇|西。收獲是找到了可用來處理強相互作用的“S矩陣”方法。S矩陣方法是建立在量子場論基礎(chǔ)上的，但其成功卻與量子場論無關(guān)，而是——在“靴袢”理論看來——被看成是一種明顯的反場理論的方法。在50年代后期，S矩陣理論的應(yīng)用主要與越來越多的強子有關(guān)。但到了60年代初，S矩陣發(fā)展的一個分支——“雷吉理論”——開始主宰高能軟散射的分析?！　∫虼?，從60年代初開始，舊物理學(xué)可分為兩大分支：在低能區(qū)，重點在截面突起和它們作為不穩(wěn)定強子的解釋；在高能區(qū)，重點是軟散射及其雷吉理論的解釋。低能區(qū)的工作直接導(dǎo)致夸克概念的提出，正如我們將在下一章看到的。理論和實驗的雷吉傳統(tǒng)卻走向了死胡同——這里是指它們對新的夸克物理學(xué)和規(guī)范理論的誕生貢獻甚少。因此我在第4節(jié)闡述雷吉傳統(tǒng)時也相應(yīng)地較為簡略，并在以后的章節(jié)里不再討論其細節(jié)。但要記住，它的存在是重要的。在60年代和70年代，雷吉傳統(tǒng)構(gòu)成了舊物理學(xué)的重要組成部分。它所體現(xiàn)的世界觀與新物理學(xué)有很大的不同。　　……

媒體關(guān)注與評論

　　“《構(gòu)建夸克》記載了20世紀科學(xué)革命的眾多里程碑式事件——夸克的發(fā)現(xiàn)、描述強相互作用、電磁相互作用和弱相互作用的規(guī)范場論的建立……我由衷地認為這是一部值得授予大獎的巨著。”　　——邁克爾·賴爾登，《新科學(xué)家》　　　　“一段令人贊嘆的歷史……鑒于他給出如此詳盡、精到的解釋，鑒于這部書對物理學(xué)家為什么要從事他們所從事的事業(yè)的清晰論述，我們不能不說，這是一部值得所有進入或打算進入基本粒子物理學(xué)研究領(lǐng)域的青年物理學(xué)家一讀的好書?！薄　　　　w.N.彭德爾頓，《今日物理學(xué)》　　　　“對一項輝煌事業(yè)的詳盡描述?！薄　　s翰·賴波爾金霍恩，《時代高等教育副刊》

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