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出版者:科学出版社

作者:王家宝陈亚力

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-9

价格:20.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030135957

丛书系列:

图书标签:

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现代物理学前沿探索 一本全面深入、紧跟时代脉搏的物理学著作 内容简介： 《现代物理学前沿探索》旨在为具有一定基础知识的读者提供一个深入了解二十世纪以来物理学重大突破与未来发展方向的窗口。本书摒弃了传统教材中过于僵化的知识点罗列，转而以问题驱动和概念发展为主线，构建起一个逻辑严密、充满启发性的知识体系。我们深信，理解物理学的精髓，需要掌握其历史脉络、实验支撑以及理论的深刻内涵。 第一部分：量子力学的再审视与深化 本部分从对经典物理学局限性的批判性回顾开始，引出量子力学的诞生。我们不会止步于波粒二象性、不确定性原理等基础概念的介绍，而是深入探讨量子场论（QFT）的结构。我们将详细阐述费曼图的构建与计算意义，解释微扰论在处理复杂相互作用时的强大威力。 重点章节将聚焦于规范场论。爱因斯坦的广义相对论是描述时空几何的理论，而量子场论则是描述基本粒子相互作用的框架。如何将两者有机结合，是现代物理学的核心挑战之一。本书将清晰地梳理杨-米尔斯理论的数学结构，并阐述其在描述强核力（QCD）和电弱相互作用中的关键作用。我们将探讨渐近自由现象，解释夸克和胶子在不同能量尺度下的“束缚”与“自由”状态，这对于理解质子和中子的内部结构至关重要。 此外，对于量子力学中的哲学和诠释问题，本书也将提供深入的讨论。从EPR佯谬到贝尔不等式的实验检验，我们将分析量子纠缠的本质，并探讨多世界解释、退相干理论等前沿观点，引导读者思考测量的本质。 第二部分：宇宙学的宏大叙事与未解之谜 本部分将带领读者从微观粒子世界跃升至宇宙的宏观尺度。我们将详细阐述标准宇宙学模型（Lambda-CDM模型）的观测基础，包括宇宙微波背景辐射（CMB）的精确测量、星系大尺度结构和超新星观测对哈勃常数的约束。 核心内容将集中在暴胀理论。我们追溯了暴胀理论提出的动机——解决视界问题、平坦性问题和磁单极子问题。本书将构建暴胀场动力学的数学模型，并重点分析暴胀结束后遗留下的原初扰动如何演化为今天的星系团和宇宙网。对CMB功率谱的分析，特别是对极化（E模和B模）的探讨，将作为检验不同暴胀模型的关键工具。 随后，本书将深入探讨宇宙学最大的两大谜团：暗物质和暗能量。对于暗物质，我们将系统梳理从旋转曲线、引力透镜到CMB所提供的所有证据，并详细对比WIMP、轴子、MOND等主流与非主流的候选理论。对于暗能量，我们将剖析Λ项的自然性问题，并介绍托拉平模型、$f(R)$引力等修改引力理论，试图从更基本的原理上理解宇宙加速膨胀的驱动力。 第三部分：相对论、引力和量子引力的桥梁 广义相对论的优美性在于其将引力几何化，但它与量子力学的不相容性是物理学的阿喀琉斯之踵。本部分致力于探索两者融合的可能性。 我们将首先回顾黑洞物理学的最新进展。从史瓦西解到克尔解，再到对事件视界附近时空结构的精细模拟，本书将重点讨论霍金辐射的量子场论图像，以及由此引发的黑洞信息悖论。信息是否真的丢失？对这个问题追溯性地研究，是理解量子引力的重要前沿。 随后，本书将对圈量子引力（LQG）和弦理论/M理论进行深入的比较性介绍。对于弦理论，我们将解释其对高维时空的要求、D-膜的概念以及景观（Landscape）理论所带来的理论挑战。对于LQG，我们将阐述自旋网络和自旋泡沫如何实现对时空本身的量子化，以及它在解决宇宙奇点问题上的潜力。本书力求客观展示这两种主流路径的数学工具和物理洞察力，而不是偏袒某一方。 第四部分：凝聚态物理学的交叉前沿 尽管本书主要关注高能物理和宇宙学，但我们认为，理解凝聚态物理中的新兴概念对整体物理学思维的拓展至关重要。 本部分将重点介绍拓扑绝缘体和拓扑超导体。这些材料的性质不依赖于材料的精确尺寸或表面形貌，而是由其内在的拓扑不变量所决定。我们将解释如何使用陈数等拓扑指标来分类这些物质，以及它们在实现无损耗电子输运和构建拓扑量子计算中的巨大潜力。此外，对分数霍尔效应的深入分析，将展示多体系统如何涌现出具有分数电荷的准粒子，这是量子多体物理学中“涌现”概念的极致体现。 结论与展望： 全书的最后部分将回归物理学的整体图景，总结当前物理学面临的四大挑战：统一四种基本力、理解量子引力、揭示暗物质和暗能量的本质、以及解决量子测量问题。我们希望读者在读完此书后，不仅掌握了最新的物理学知识框架，更能培养出批判性思维和跨学科整合的能力，准备好迎接未来物理学界可能出现的下一次范式转变。 本书适合高年级本科生、研究生，以及对现代物理学有浓厚兴趣的科研人员和工程师阅读。阅读本书需要扎实的微积分、线性代数和基础电动力学知识。

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