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若二十世纪最重要的科学是相对论，
无庸置疑，二十一世纪就是希格斯粒子！

　　◎ 首本最完整的希格斯粒子传记
　　◎ Amazon读者四星半推荐

　　耗资数十亿美元、集结上千科学家、寻找长达五十年──希格斯粒子究竟是什么？

　　为了寻找神祕的希格斯粒子，欧洲核子研究组织（CERN）集结了超过六千名科学家，耗资数十亿美元，建造了大型强子对撞机，所处的圆形隧道有二十七公里长，堪称有史以来最昂贵的科学实验！科学家不计一切代价，到底寻找希格斯粒子有多重要？

　　希格斯粒子如何成为质量问题的解谜关键？

　　希格斯机制在一九六四年被发表，解释了标准模型理论的质量问题。当理论中的粒子一一被发现，难以捉摸的希格斯粒子便成了标准模型的最后一块拼图。这段长达五十年的验证过程，希格斯粒子终于在二○一二年七月被CERN研究团队发现，科学界欢欣鼓舞，也显示粒子物理学即将进入新纪元。

　　本书作者将时间拉回一百年前，从物质、能量、质量的概念开始说起，清楚描述粒子物理学的理论进程，随着一个个理论的发明，也让我们看见希格斯粒子的诞生。作者更带领我们聆听物理学家的讨论，彷彿亲自参与希格斯粒子的发现过程，经历标准模型被验证的历史。

　　看看物理学家如何轮番上阵，时而独撑大局，时而连袂出击，一步步过关斩将，验证了希格斯场。而看似扑朔迷离的希格斯粒子，又如何被粒子物理学家米勒轻松解释，还说服英国政府掏钱赞助CERN呢？不仅如此，希格斯粒子的研究计画为何在美国国会胎死腹中，却在欧洲得到万众瞩目，其过程也饶富趣味。

　　本书前言由诺贝尔物理学奖得主暨粒子物理学泰斗温伯格专文推荐，可谓首本最完整的希格斯粒子传记，书中清楚解释众多理论与实验内容，细腻描绘不同理论的消长，直指希格斯粒子为标准模型的关键拼图。寻找希格斯粒子的过程精彩可期，也为希格斯粒子发现后的物理发展留下伏笔。

作者简介

巴格特 Jim Baggott

　　曾任英国里丁大学化学讲师，随后离开校园追求商务职涯，他先效力于壳牌国际石油公司，之后转任独立商业顾问兼培训师，但仍维持对科学、哲学和历史的广泛兴趣，并且持续在闲暇时对这些主题提笔写作。

　　目前的科普着作以原子、量子为主，对物理发展具有独到眼光，在希格斯粒子被发现的前两年，即预测粒子物理学研究会有突破性进展，便早早开始撰写本书，使得本书能在希格斯粒子被发现后随即出版，成为首本最完整的希格斯粒子传记。

　　曾获格勒克斯科学作家大奖，着作包括：《原子：第一次物理战争，以及一九三九至四九年的原子弹祕史》、《不可估量：现代物理、哲学及量子理论的意义》、《现实初学者手册》、《量子故事：历史的四十个瞬间》、《完美对称：富勒烯的意外发现》，以及《量子理论的意义：写给化学系及物理系学生的指南》。

译者简介

柯明宪

　　一九八一年生于云林，清大资工所毕业，正职为软体工程师。崇拜艾西莫夫和叶李华，译有《神择基因》。

好评推荐
深入导读：希格斯粒子奇异之旅－－高涌泉
序
前言－－温伯格

序幕　组成与物质

第一部　发明
　第一章 如诗般的逻辑概念
　第二章 不是个好理由
　第三章 无法理解这理论的价值所在
　第四章 对的想法，却应用错了问题
　第五章 我办得到

第二部　发现
　第六章 捉摸不定的中性流
　第七章 非W粒子莫属
　第八章 放手一搏
　第九章 美妙时刻
　第十章 莎士比亚的问题

尾声　质量从何而来

尾注
词汇表
中英对照表

第二章　不是个好理由

杨振宁和米尔斯尝试发展解释强核力的量子场论，并惹恼了包立狄拉克在一九二七年结合了量子理论和爱因斯坦的狭义相对论，发现电子自旋和反物质。狄拉克的方程式很适切地被视为绝对的奇蹟，但物理学家同样很快就意识到，这并不是故事的结局。

物理学家开始承认，他们需要一个具有完备相对性的量子电动力学（一般简称QED），这套理论本质上会是马克士威方程式的量子版本，且合乎爱因斯坦的狭义相对论，还需要合併量子版本的电磁场。

有些物理学家相信「场」比「粒子」更基本，一般认为，对量子场适当的描述应该要能产生场的「量子」（quanta），量子是与场本身相对应的粒子，负责在两个交互作用的粒子间，将媒介力从一个粒子媒介到另一个粒子。光子似乎很明显是量子电磁场的粒子，随着带电粒子的交互作用被产生或消灭。

在一九二九年，德国物理学家海森堡和来自奥地利的包立便发展出了这样一个版本的量子场理论，但有个大问题，这两位物理学家发现他们无法精确解出场方程式（field equations）。换句话说，替这个场方程式求得单一且具有自身完备性（self-contained）的数学表达式，而且让这个数学表达式被运用到所有条件底下，是一件不可能办到的事。

海森堡和包立必须求助另一种方法来解出场方程式，其基础称作「微扰展开式」（perturbation expansion）。在这个方法中，方程式被拆解成无穷级数的和，此无穷级数可展开为：x0 + x1 + x2 + x3 + ……，级数的第一项是能够被精确求解的「零阶」（或「零作用」），再接着加入额外（或「微扰」）的项，代表一阶（x1）、二阶（x2）、三阶（x3）等等的修正。原则上，表达式里的每一项都对零阶的结果提供了愈来愈小的修正，逐渐使计算趋近于实际结果。所以最终结果的准确度，端视计算里所包含的微扰项之个数而定。

但是他们没有找到愈来愈小的修正项，反而发现微扰展开式里的某些项会迅速扩展成无限大。当结果被应用到电子的量子场论，这些无限大的项被认为是由电子的「自有能量」所致，也就是电子和自身的电磁场互动后的结果。

明确的解法仍未可得。

先暂时把这个问题放到一边。查德威克于一九三二年发现了中子，在中子发现后的几年内，义大利物理学家费米使用高能量的中子轰击不同化学元素的原子，希望借此寻找有趣的新物理。因为对费米的实验结果感到困惑，德国化学家哈恩和斯特拉斯曼研究了铀原子在接受过中子轰击后的产物，但得到的结果更加难解。

哈恩的长期研究伙伴迈特纳和她的物理学家外甥弗里施逃离了纳粹德国，甥舅两人在一九三八年的圣诞夜，热烈地讨论哈恩和斯特拉斯曼的研究结果，最终促成了核分裂的发现。

迈特纳和弗里施的研究成果于一九三九年一月公诸于世，这是个不祥的发现，仅仅九个月后，第二次世界大战就开打了。物理学家的身分从「空想的无用学者」摇身一变，成为各国最重要的战争资源，此刻他们正致力于将核分裂的发现转变成世上最致命的战争武器。

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上帝的粒子：希格斯粒子的发明与发现 电子书 下载 mobi epub pdf txt 2024

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