量子夸克

前言

致谢

第一章力及其相关理论简介

第二章对称性

第三章量子世界

第四章向QCD进军

第五章QCD理论的一个数字

第六章群居的胶子

第七章夸克和强子

第八章显微镜下的夸克

第九章庸人自扰

第十章棋盘QCD理论

附录1QCD年表

附录2小辞典

前言

掂一下这本书，你就能感觉到地心引力的作用。看到这一页字，你会意识到光的存在：引力和电磁力对我们来说，都是再熟悉不过的东西了。但是大自然还操纵着另外两种我们不怎么熟悉的力。要了解这两种力的机理，就要在进行高倍放大后，在特别精细的尺度上观察世界，这时日常事物都会呈现出更为基本的组成部分。这两种我们不太熟悉的力，分别叫做强相互作用力(strongforce，简称强力)和弱相互作用力(weakforce，简称弱力)。强力使组成物质的最基本成分结合在一起，为我们的太阳提供动力，而弱力则参与放射性过程。物理学家们已经提出了一套理论，来说明强力怎样在最基本的层次上产生作用，本书的内容就是关于这套理论的。这套理论就是量子色动力学(quantumchromodynamics)，或简称为QCD。它是人类智慧最伟大的成就之一。

研究强相互作用力的物理学分支叫做粒子物理，或者也可以叫做高能物理。高能物理学家也研究弱相互作用力，但是我们可以耍个小把戏，把有关弱力的东西，连同包括引力在内的所谓大统一理论都放到一边。就像一本历史书，可能仅涵盖了英国历史，而不是整个欧洲的历史一样，本书的主要目的是介绍量子色动力学及其基本规律和发展历程。就像一本讲述英国历史的书并不能记载所有的英国历史一样，本书也不可能面面俱到。为了方便更广大的读者，与其他介绍粒子物理的书相比，本书更加详细地探讨了量子色动力学及其相关内容。

《量子夸克》一书意在使广大读者容易理解书中内容：读者不需要有物理学或数学基础，本书使用的符号也做了最大程度的简化。如同一本俄国名著中会有许多人物的名字令我们感到陌生那样，本书也会有很多晦涩的术语，因此书后提供了详尽的术语表供大家查阅。书后还收录了重大事件的历史年表，以帮助读者勾勒出QCD随时间发展的脉络。量子色动力学是一个庞大的课题，许多人为此投入了大量时间和精力，如此多的内容无法全部包罗在本书当中。我希望有关专家们能原谅我略去了一些观点、人物、实验以及参考资料，权且让我们在伟大思想之间信步，做一次轻松的旅行，而不要把本书作为一本教科书来对待。

　　量子色动力学是一个庞大的课题，许多人为此投入了大量时间和精力。本书主要介绍了量子色动力学及其基本规律和发展历程。另外，书后还收录了重大事件的历史年表，以帮助读者勾勒出QCD随时间发展的脉络。具体内容包括力及其相关理论简介、量子世界、QCD理论的一个数字、群居的胶子、显微镜下的夸克、棋盘QCD理论等。　　你能感觉和触摸到的世界是由原子构成的，原子是能够分辨的最小物质块。但是原子中心本身又是一个全新的世界，其中的居民是夸克：夸克看不到，不可思议地小，但却是构成我们这个宇宙的最小砖块。在夸克统治的这个世界中，规则与我们的世界大不相同。这些规则是量子规则。巨大的粒子加速器可以将这个世界展现在物理学家们眼前，使他们能够形成一套关于量子规则的理论，用来解释夸克何感觉彼此的存在。《量子夸克》讲的就是这套理论：量子色动力学。【作者简介】　　安德鲁.华生是一位自由职业的科学记者和作家。他在曼彻斯特大学拿到理论物理博士学位之后，继续研究和讲授物理。他现在是食物研究所(InstituteofFoodResearch)的兼职科学家，同时也写作。他经常为《科学》杂志写文章。