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出版者:人民大学

作者:缪代文 编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005-2

价格:16.00元

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isbn号码:9787300056296

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现代物理学前沿探索 内容提要 本书旨在为物理学爱好者、本科高年级学生及初级研究人员提供一个深入了解现代物理学核心概念和前沿进展的全面指南。全书结构清晰，内容涵盖了相对论、量子力学、粒子物理学、凝聚态物理学以及宇宙学等多个关键领域，力求在保持科学严谨性的同时，用直观易懂的语言阐释复杂的物理现象和理论框架。 本书并非对基础物理学原理的重复罗列，而是将重点放在近百年来的重大突破及其对现有科学图景的重塑上。我们着重探讨了那些挑战经典直觉、推动科学边界的理论体系，例如量子场论的内在逻辑、标准模型之外的探索方向，以及宇宙学中暗物质和暗能量的谜团。 全书的独特之处在于，它不仅介绍了“是什么”（理论内容），更深入剖析了“为什么”（实验验证与理论构建的驱动力）和“下一步是什么”（当前未解难题与未来研究方向）。我们力求展现物理学作为一个动态、不断自我修正和演进的学科的魅力。 --- 第一部分：时空的革命——相对论的精要与延伸 本部分聚焦于爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论，但其切入点超越了教科书中的基础推导，直指这些理论在现代物理学结构中的基石地位。 第一章：狭义相对论的内在逻辑与光速的形而上学含义 本章首先回顾狭义相对论的两个基本假设，但重点分析了洛伦兹变换背后的几何结构，而非仅仅是代数运算。我们将探讨闵可夫斯基时空的概念，引入四维向量和张量分析的初步思想，作为后续量子场论的数学预备。重点讨论时间膨胀和长度收缩在高速粒子物理实验中的实际观测证据，例如μ子衰变寿命的测量，并分析“同时性”相对性对经典因果律的深刻挑战。 第二章：广义相对论：引力的几何化与时空弯曲的图像 本章深入解析了等效原理，并以此为桥梁，阐述了引力如何被描述为时空自身的几何属性。我们将详细介绍爱因斯坦场方程的结构，不求对全部数学形式的完整掌握，但强调其核心思想：物质-能量告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。本章还将探讨广义相对论的经典检验，如水星近日点进动、光线偏折，并扩展到对黑洞物理学的概念性介绍，侧重于事件视界、奇点以及信息悖论的初步讨论。 第三章：引力波：时空的涟漪与新一代天文学 本章专门讨论广义相对论的动态预测——引力波的产生、传播机制及其探测。我们将介绍LIGO/Virgo等地面探测器的工作原理，重点剖析双中子星并合（GW170817）事件所带来的多信使天文学的革命性意义，它如何将电磁学观测与纯粹的引力场观测结合起来，为检验强引力场下的物理学提供了前所未有的窗口。 --- 第二部分：微观世界的基石——量子力学的深化与扩展 本部分旨在超越薛定谔方程的基本解法，探讨量子力学的核心哲学争议、现代诠释以及它如何与其他场论结合。 第四章：量子力学的核心诠释与测量问题 本章不再纠缠于对波函数的简单定义，而是聚焦于量子力学的哲学基础和解释困境。我们将对比哥本哈根诠释、多世界诠释（MWI）和退相干理论，分析它们各自如何处理“测量”这一非酉演化过程。重点讨论波函数的“坍缩”问题，并引入量子信息论的视角，阐述量子纠缠（EPR悖论）在信息传递中的作用，而非仅仅是关联性。 第五章：量子场论（QFT）：粒子是场的激发 本章是理解现代粒子物理学的关键。我们将解释为什么量子力学需要被提升到量子场论的层面，即粒子被理解为量子场的激发态。重点介绍狄拉克方程和反物质的预言，以及如何通过正则量子化引入粒子和反粒子的概念。本章会阐述费曼图作为一种计算工具的直观意义，而非详细的微扰理论推导。 第六章：重整化：理论的自洽性与有效场论的视角 重整化是QFT中最具争议也最成功的概念之一。本章解释了为什么在计算高阶修正时会遇到无穷大，以及重整化群（RG）如何提供了一种物理上的解释——物理定律依赖于我们观察的能量尺度。我们将探讨重整化群流动的概念，并将其视为连接不同物理学领域的桥梁，理解为什么低能物理（如凝聚态）可以脱离高能细节而独立存在。 --- 第三部分：物质的终极构成与基本力 本部分聚焦于粒子物理学的标准模型及其面临的挑战，探索超出已知框架的可能性。 第七章：标准模型：成功与局限的边界 本章系统梳理标准模型（SM）的构成：夸克、轻子和规范玻色子（光子、W/Z、胶子）。重点分析规范对称性（SU(3)×SU(2)×U(1)）在构建理论中的核心作用。我们将深入探讨希格斯机制如何赋予规范玻色子和费米子质量，并分析标准模型在描述中微子质量、CP破坏（如卡比博-小林-益川矩阵）等现象上的成功之处。同时，明确指出标准模型未能解释的问题，如引力为何没有被纳入，以及为什么夸克和轻子的质量值是任意的。 第八章：超越标准模型（BSM）的探索：超对称与大统一理论的构想 本章探讨物理学家为解决标准模型遗留问题而提出的主要理论框架。着重介绍超对称性（SUSY）的概念，即费米子对应一个玻色子伙伴，玻色子对应一个费米子伙伴，以及SUSY如何解决“层级问题”（Hierarchy Problem）。此外，我们将简要介绍大统一理论（GUT）的理念，即在极高能量下，强核力、弱核力和电磁力统一为一个单一的规范力的愿景。 第九章：夸克与强相互作用的奥秘：量子色动力学（QCD） 本章深入探讨描述强相互作用的理论——量子色动力学。重点阐释色荷、胶子携带色荷的特性，以及“渐近自由”（Asymptotic Freedom）和“夸克禁闭”（Confinement）这两个QCD的标志性现象。我们将分析在高能对撞中如何通过喷注（Jets）来观测夸克和胶子的存在，以及低能强子（如质子、中子）内部的复杂结构。 --- 第四部分：从微观到宏观：宇宙的结构与演化 本部分将视角拉回宇宙尺度，探讨现代宇宙学与广义相对论的结合，以及物质构成的新谜团。 第十章：宇宙学的标准模型：大爆炸与宇宙微波背景辐射（CMB） 本章从哈勃定律出发，构建了标准的Lambda-CDM模型。重点分析宇宙微波背景辐射（CMB）的物理起源——复合时期。深入探讨CMB的各项异性（如$Delta T/T$的尺度依赖性），并说明这些微小涨落如何是宇宙结构形成的“种子”。我们将讨论暴胀理论（Inflation）作为解决CMB平坦性问题和视界问题的主要方案。 第十一章：暗物质：宇宙的隐形骨架 本章专门讨论暗物质的证据链：从星系旋转曲线、星系团动力学，到引力透镜效应。本章的核心在于区分“缺失的引力效应”与“暗物质粒子”的本质。我们将回顾WIMPs、轴子等候选粒子模型，并介绍直接探测和间接探测实验的原理和挑战。 第十二章：暗能量与宇宙的最终命运 暗能量是当前物理学中最深刻的谜团之一。本章分析由Ia型超新星观测揭示的宇宙加速膨胀现象。我们将介绍宇宙学常数（真空能量）的模型，讨论其与量子场论预测的巨大差异（即“真空灾难”），并探讨修正引力理论作为替代暗能量的可能途径。 --- 结语：未知的地平线 本书的最后部分不是总结已知的知识，而是展望前沿领域——量子引力（如弦论和圈量子引力）的初步概念，以及下一代实验（如高能对撞机升级、大型地下暗物质探测器、詹姆斯·韦伯空间望远镜）可能带来的范式转变。我们旨在激发读者将这些前沿理论视为正在进行中的科学探索，而非已完成的知识体系。

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我得说，这本书的价值，并不仅仅在于它提供了多少经济学知识点，而在于它塑造了一种解决问题的能力。当我面对那些关于“帕累托最优”的题目时，我不再仅仅是死记硬背定义，而是能够通过构建简单的经济模型，去分析在什么条件下，资源配置才能达到效率的最大化，并且任何一方的改善都不会导致另一方的恶化。这种从抽象概念到具体应用的转化过程，是这本书给我带来的最宝贵的财富。我感觉自己仿佛拥有了一把钥匙，可以去解锁那些隐藏在经济现象背后的奥秘。 而且，书中对“经济增长模型”的讲解，也让我对国家发展的脉络有了更清晰的认识。无论是索洛模型还是内生增长模型，这本书都通过习题的形式，让我去理解技术进步、资本积累和人力资源在经济增长中的作用。我记得有一道题，要求分析人口增长对经济增长的影响，我通过模型计算才发现，在一定条件下，人口过快增长反而会稀释人均资本，抑制经济增长。这种量化的分析，让我对经济增长的动力有了更深刻的理解，也让我对国家政策的制定有了更批判性的视角。

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我 must confess，这本书的挑战性是存在的，但正是这种挑战，让我感觉自己真正地在“思考”。特别是那些需要综合运用多个经济学原理的综合性题目，比如在分析一个行业是否应该受到政府补贴时，我需要同时考虑供给弹性、需求弹性、外部性、技术进步、消费者剩余等多种因素。这种全局性的分析过程，让我感觉自己仿佛在进行一场模拟的政策制定。这本书没有提供现成的答案，而是引导我去发现和构建自己的答案。 此外，书中对于“产权”和“制度经济学”的探讨，也让我理解了制度在经济活动中的重要性。我不再仅仅关注市场价格的波动，而是开始思考，是怎样的产权界定和法律框架，才能够保证市场的有效运行。例如，关于“外部性”的题目，我才意识到，如果产权界定不清，外部性问题就很难通过私人谈判来解决，而需要政府的介入。这种从制度层面去理解经济现象的视角，是我之前从未有过的。

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这本书的深度，体现在它能够挑战我固有的思维模式。我曾以为“供求关系”是经济学的全部，但这本书却通过“价格管制”、“税收”等一系列政策干预的题目，让我看到了供求关系在人为因素影响下的复杂变动。尤其是在分析“税收归宿”的题目时，我才真正理解，税收的负担并非仅仅由法律规定由谁缴纳，而是取决于供需双方的弹性。如果需求弹性大于供给弹性，那么税收的负担更多地会落在生产者身上，反之亦然。这种颠覆性的认知，让我对经济学原理有了更深层次的理解。 另外，书中关于“信息经济学”的章节，也为我打开了一扇新的窗户。在以往的学习中，我总假设市场信息是完全对称的，但这本书让我看到了“逆向选择”和“道德风险”是如何导致市场失灵的。例如，关于二手车市场的题目，我通过练习才理解了为何“劣币驱逐良币”的现象会发生，以及如何通过信号传递和筛选机制来缓解信息不对称的问题。这种对信息在经济活动中作用的深刻洞察，让我开始重新审视那些我们习以为常的市场行为。

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我之前对“公共选择理论”一直感到模糊，直到读完这本书的相应习题，才茅塞顿开。书中的题目设计，不再是枯燥的理论阐述，而是通过模拟政治决策的过程，让我去思考投票悖论、寻租行为等概念。我才意识到，公共部门的决策也并非总是理性的，同样会受到利益集团和信息不对称的影响，甚至可能导致效率低下。这种对公共领域经济学分析的深入，让我对政府行为有了更全面的认识，也认识到经济学分析的普适性。 此外，书中关于“国际贸易理论”的习题，也让我摆脱了对贸易保护主义的简单化理解。无论是比较优势理论还是要素禀赋理论，这本书都通过具体的案例，让我去分析不同国家在国际贸易中的获益和损失。我记得一道关于“关税效应”的题目，我通过绘制供求图，清晰地看到了关税是如何扭曲市场价格，减少贸易量，并对国内消费者和生产者产生影响。这种可视化和量化的分析，让我对自由贸易和保护贸易的利弊有了更深刻的理解。

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这本书最大的价值，在于它训练了我用经济学的思维去解决现实问题。当我看到新闻里关于某种商品价格上涨时，我不再只是惊讶于价格本身，而是会去思考，是需求在变化，还是供给在变化？背后的弹性如何？是否存在市场失灵？是否存在政策干预？这种习惯性的分析模式，已经深入到我的日常思考中。这本书让我不再是被动接受信息，而是能够主动地去探究其背后的经济逻辑。 最后，我想说，这本书的语言风格虽然严谨，但其习题的设计却充满了启发性。它让我看到了经济学原理是如何被应用到解决实际问题的，以及在不同的情境下，这些原理会呈现出怎样的变化。我从这本书中获得的，不仅仅是知识，更是一种解决问题的能力和一种观察世界的方式。它让我相信，经济学并非象牙塔里的理论，而是能够真正地帮助我们理解和改善我们所处的世界。

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这本书所带来的思维冲击，远不止于知识点的巩固。我感觉自己仿佛经历了一场严谨的逻辑训练，每一个解答的背后，都隐藏着一条清晰的推理链条。尤其是一些关于“消费者剩余”和“生产者剩余”的计算题，我第一次深刻认识到，市场价格并非仅仅是买卖双方的简单达成，而是隐含着双方在交易中各自获得的“福利”。通过图形化的解析和具体的数据计算，我能够直观地看到，当价格低于消费者心理预期时，他们获得了剩余；当价格高于生产者成本时，他们也获得了剩余。这本书让我开始思考，如何在复杂的市场环境中，去量化和理解经济活动的效率和公平性，这对我来说是一个非常宝贵的收获。 而且，书中对于“市场失灵”的探讨，也让我警醒。那些看似完美的市场机制，在面对外部性、公共物品和信息不对称等问题时，也会暴露出其局限性。我记得有一道题，要求分析雾霾对社会造成的负外部性，以及政府可以通过哪些政策来干预。通过分析这道题，我才意识到，经济学并非仅仅歌颂市场，更重要的是要理解市场的边界，以及在必要时进行合理的干预，以实现社会整体的福利最大化。这种辩证的思维方式，是教科书很难直接给予的，而这本书通过习题的形式，将这些复杂的议题变得生动而富有实践意义。

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让我印象深刻的是，这本书并没有回避那些“灰色地带”的经济学问题。例如，关于“寻租”和“腐败”的题目，它并没有简单地批判，而是试图去分析这些现象发生的经济学根源，以及如何通过制度设计来抑制。我记得一道题目，要求分析某种政策为何会导致寻租行为的出现，我通过梳理利益链条和信息不对称，才意识到很多看似“不合理”的经济现象，背后都有其经济学上的逻辑。这种不带偏见的分析方式，让我觉得这本书更加客观和深刻。 再者，书中关于“行为经济学”的引入，也为我带来了全新的视角。它挑战了我对理性人的传统假设，让我看到了人们在决策中常常会受到认知偏差、情感因素等的影响。例如，关于“禀赋效应”的题目，我才意识到，人们对自己拥有的物品会赋予更高的价值，即使其市场价格并没有那么高。这种对人类非理性行为的经济学解释，让我觉得经济学不再是冰冷的数学公式，而是更加贴近真实的个体选择。

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这本书给我带来的一个显著改变，是对“不确定性”的经济学处理方式。我之前倾向于认为经济学总是追求精确和确定，但这本书中关于“期望效用”和“风险规避”的题目，让我看到了经济学如何处理信息不完全和未来不确定的情况。例如，关于保险的题目，我才理解了保险公司是如何通过计算风险概率来定价，以及消费者为何愿意支付保费来规避更大的潜在损失。这种对不确定性下理性决策的探讨，让我对经济学充满了新的认识。 而且，书中对“金融市场”的分析，也极大地拓宽了我的视野。关于“有效市场假说”的题目，让我去思考股票价格是否能真实反映所有已知信息，以及为何短期内市场价格会存在波动。我通过练习，开始理解了不同类型的市场效率，以及金融工具在风险管理和资源配置中的作用。这本书让我看到了经济学如何解释那些看似复杂和随机的金融现象，并从中寻找规律。

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读完这本《西方经济学》习题集，我脑海里回响着无数个经济学概念在反复推敲中的细微差别，仿佛亲手搭建了一个庞大而精密的理论模型。这本书不仅仅是简单地罗列题目和答案，更像是一场深度对话，引导我去审视那些看似抽象却无处不在的经济规律。我尤其喜欢其中关于“机会成本”的题目设计，它不像教科书那样直接给出一个定义，而是通过一系列贴近生活的情景，比如选择看电影还是加班，或者一个国家选择发展工业还是农业，来逼迫我思考“失去的”才是最宝贵的。这种设问方式让我深刻体会到，在资源稀缺的现实世界里，每一个决策背后都隐藏着一个不可回避的取舍。 再者，书中对于“弹性”的解析，也让我受益匪浅。无论是需求弹性还是供给弹性，作者都通过丰富的案例，从农产品价格的剧烈波动到奢侈品消费的微妙变化，层层递进地展示了价格变动对数量影响的敏感度。我记得有一道题，要求分析石油价格上涨对不同行业的影响，我当时花了很长时间去梳理石油在产业链中的地位，以及不同行业对石油依赖程度的差异。通过解答这个题目，我才真正理解了经济学中“需求价格弹性”和“供给价格弹性”这两个概念并非孤立存在，而是相互作用，共同塑造着市场的动态。这本书让我开始用一种全新的视角去观察经济现象，不再停留在表面的涨跌，而是去探究其背后的内在逻辑和驱动力。

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我必须说，这本书给我带来的最大惊喜，在于它成功地将那些曾经令人生畏的经济学模型，转化为我手中可以“玩转”的工具。例如，关于“囚徒困境”的博弈论题目，在书中被设计得极其巧妙，我不再只是被动地记忆纳什均衡，而是需要代入不同的博弈方角色，去分析他们在信息不对称和相互猜疑下的最优决策。这种体验，让我深刻理解了为何在某些情况下，合作最优却难以达成，而个人理性选择却可能导致集体非理性结果。这本书就像一个启蒙者，让我看到了博弈论在现实生活中无处不在的应用，从商业竞争到国际关系，都充满了这种“谁先行动”的博弈。 还有，那些涉及“宏观经济指标”的题目，比如GDP、通货膨胀率和失业率，这本书没有简单地给出计算公式，而是通过情景模拟，让我去分析这些指标的波动如何影响经济体的健康状况。我记得有一道题，要求根据一系列经济数据，判断当前经济是处于衰退还是扩张阶段。我花费了很多精力去解读那些图表和数字背后的含义，去感受宏观经济的脉搏。通过这样的练习，我不再对宏观经济感到遥不可及，而是能将其视为一个可以被理解和分析的复杂系统。

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