高能粒子對(duì)撞機(jī)是粒子物理研究和探索宇宙深層次物質(zhì)結(jié)構(gòu)的最為重要的研究工具。高能粒子對(duì)撞機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的加速器系統(tǒng)，由各種加速器構(gòu)成。對(duì)撞機(jī)加速器主要由直線加速器和環(huán)形加速器構(gòu)成。對(duì)撞機(jī)加速器物理涉及直線加速器物理和環(huán)形加速器物理，相關(guān)加速器物理既涉及單粒子及多粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律，又涉及加速器結(jié)構(gòu)中電磁場及帶電粒子與加速器結(jié)構(gòu)之間的相互作用。對(duì)撞機(jī)加速器物理的特殊性在于需要研究相互對(duì)撞的粒子束中粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。描述對(duì)撞機(jī)加速器系統(tǒng)中的帶電粒子運(yùn)動(dòng)的哈密頓量既包含線性部分又包含非線性部分，既包含非周期運(yùn)動(dòng)又包含周期運(yùn)動(dòng)，在這樣復(fù)雜的單體和多體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中既存在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)也存在不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)。因此，對(duì)撞機(jī)加速器物理屬于加速器科學(xué)，研究和把握帶電粒子運(yùn)動(dòng)的物理規(guī)律需要建立一系列相關(guān)動(dòng)力學(xué)理論和解析公式，需要采用相關(guān)程序進(jìn)行數(shù)值計(jì)算研究。然而，對(duì)撞機(jī)加速器物理的核心還是相關(guān)的加速器理論，這個(gè)是對(duì)撞機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是采用程序進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，理解數(shù)值計(jì)算結(jié)果，進(jìn)而與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較驗(yàn)證的基礎(chǔ)。
　　然而，自對(duì)撞機(jī)發(fā)明至今，盡管很多現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)上得以發(fā)現(xiàn)，并在數(shù)值計(jì)算中得以確認(rèn)，但是很多關(guān)鍵的加速器結(jié)構(gòu)理論問題、加速器粒子動(dòng)力學(xué)問題、對(duì)撞束流的相互作用問題以及對(duì)撞機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題等均沒有得到深入有效的研究。即使在加速器物理研究的很多領(lǐng)域已經(jīng)取得了重要成果，但是這些前沿知識(shí)只是停留在分散發(fā)表的文獻(xiàn)中，沒有得到系統(tǒng)的、教科書式的廣泛和有效的宣傳，使這些研究成果沒有及時(shí)得到應(yīng)用，這個(gè)現(xiàn)狀令人有些遺憾。一直以來筆者就有為改變上述現(xiàn)狀寫一本專著的想法，主要是想盡可能全面深入地回答上述問題，為本領(lǐng)域的研究人員和學(xué)生提供一個(gè)可以借鑒的思路、理論和解析計(jì)算方法。