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出版者:科技文献

作者:张承德

出品人:

页数:175

译者:

出版时间:2007-8

价格:15.00元

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isbn号码:9787502357429

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《深入探索：现代物理学前沿与挑战》 书籍简介 本书旨在为对现代物理学有深入了解和浓厚兴趣的读者提供一份详尽的指南，涵盖从基础理论到最新研究领域的诸多关键主题。本书结构清晰，内容严谨，旨在拓宽读者的视野，使其能够理解并批判性地思考当代物理学面临的重大问题与潜在的发展方向。 第一部分：量子场论的基石与应用 第一章：量子场论基础重述 本章首先回顾量子场论（QFT）的核心概念，包括对经典场论的量子化过程，如正则量子化和路径积分方法。重点解析了狄拉克方程、克莱因-戈登方程的量子场诠释，并深入探讨了粒子、反粒子以及场激发之间的内在联系。我们详细讨论了协变性在构造量子场论中的关键作用，以及如何通过洛伦兹协变和酉性来确定理论的物理有效性。 第二章：费曼图与微扰计算 本章聚焦于费曼图在实际计算中的应用。我们不仅系统地介绍了费曼规则的推导过程，还着重讲解了如何使用这些工具计算散射截面和衰变率。计算过程中遇到的紫外和红外奇异性问题是本章的重点。我们将详细介绍重整化（Renormalization）的原理和技术，包括维度正则化和跑动耦合常数（Running Coupling Constants）的概念，这对于理解强相互作用（QCD）中的渐近自由现象至关重要。 第三章：非微扰效应与格点计算 鉴于微扰论的局限性，本章转向非微扰领域。我们探讨了拓扑激发，如瞬子（Solitons）和瞬膜（Instantons），它们在描述畴壁、磁单极子等结构中的重要性。随后，详细介绍了格点量子色动力学（Lattice QCD）作为一种强大的数值工具，如何用于计算强子谱、夸克-胶子等离子体性质，以及其在克服标准微扰方法限制上的独特优势。 第二部分：标准模型的局限与新物理的探索 第四章：标准模型的成功与内在张力 本章回顾了粒子物理标准模型（SM）的辉煌成就，包括对电弱对称性破缺的精确描述、希格斯玻色子的发现。然而，我们并未回避其内在的理论困境，例如：质量层级问题（Hierarchy Problem）、中微子质量的起源、强CP问题的存在，以及对引力子和暗物质的缺失描述。本章旨在为引入“新物理”建立理论动机。 第五章：超越标准模型：对称性与统一 本章系统考察了几种主要的超出门槛模型。超对称（Supersymmetry, SUSY）作为解决层级问题的首选方案之一，我们将详尽分析其基本结构、超伴子（Sparticles）的预期性质，以及对精密电弱测量可能产生的影响。随后，我们讨论了大统一理论（GUTs）的构想，特别是SU(5)和SO(10)模型的框架，及其在预言质子衰变方面的测试性预测。 第六章：暗物质与暗能量的本质 现代宇宙学观测（如宇宙微波背景辐射和星系旋转曲线）强有力地指向了暗物质和暗能量的存在。本章深入探讨了目前主流的暗物质候选者，包括弱相互作用重粒子（WIMPs）、轴子（Axions）等，并介绍了当前实验（如直接探测、间接探测和对撞机制）的设计原理和挑战。对于暗能量，我们将分析$Lambda$CDM模型中的宇宙学常数问题，并探讨第五种力或修正引力理论的替代方案。 第三部分：引力与时空的前沿研究 第七章：广义相对论的现代检验 本章从爱因斯坦场方程出发，复习了黑洞的经典解（史瓦西、克尔解）的物理意义。重点放在对弱场近似的精确描述和最近十年中对强引力场区域的观测突破。我们将详细分析引力波天文学的兴起，包括LIGO/Virgo/KAGRA探测器的工作原理，以及如何通过引力波事件（如双中子星并合GW170817）来测试替代引力理论、测量哈勃常数以及探索中子星的内部状态方程。 第八章：量子引力的挑战与路径 量子引力是理论物理学中最具挑战性的领域。本章不以提供最终答案为目标，而是剖析主流尝试的理论框架。弦理论的部分，我们将介绍共形场论（CFT）与AdS/CFT对偶（全息原理）的概念，探讨其作为量子引力非微扰定义的潜力。对于圈量子引力（Loop Quantum Gravity, LQG），我们将阐述其在时空背景独立性方面的努力，以及如何从离散的“时空原子”概念出发来处理量子化的面积和体积算符。 第九章：黑洞热力学与信息悖论 黑洞作为宏观和微观物理学的交汇点，是研究量子引力的天然实验室。本章将回顾贝肯斯坦-霍金熵的建立过程，解释黑洞为何具有温度和熵。随后，我们将深入探讨黑洞信息悖论——信息是否真的会从黑洞中丢失？我们评估了信息“软毛”（Soft Hair）、火墙（Firewall）假说以及量子纠缠在信息保存机制中的可能作用，展示该问题如何深刻地挑战了我们对量子力学基本原理的理解。 第十章：前沿交叉领域：凝聚态与信息物理 本章旨在展示物理学前沿的跨学科融合。我们将探讨拓扑物质（如拓扑绝缘体、Weyl半金属）如何利用量子场论的数学工具来描述凝聚态系统，以及它们在未来量子计算中的潜在应用。最后，本章将简要介绍信息物理学的兴起，考察信息熵与热力学熵之间的深刻联系，以及信息论在描述复杂物理系统，如量子计算和复杂网络中的新兴角色。 总结与展望 本书以一种批判性的视角，将现代物理学的各个领域有机地联系起来，引导读者超越教科书的经典叙述，直面当前科学研究的最前沿。我们强调理论工具的严谨性、实验观测的指导作用，以及物理学家在构建更完整世界图像中所面临的未解之谜。本书适合高年级本科生、研究生以及希望系统性回顾和拓展知识面的专业人士阅读。

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这本书的排版设计简直是业界良心，充分考虑到了长时间阅读的疲劳问题。通常复习资料都是密密麻麻的黑白字体，看起来就让人头皮发麻，恨不得赶紧合上。但《物理总复习-高考热点》在关键信息的突出上做得非常到位。它大量使用了对比色和信息框，比如，当讲解一个核心公式推导时，涉及到历史背景或者“高考每年出现频率”的统计数据，都会被放入一个浅黄色的信息框内，视觉上立刻就能捕捉到重点。更值得称赞的是，它在解析典型例题时，引入了“思维导图”式的解题路径展示。它不是简单地写出步骤一、步骤二，而是用箭头和分支来展示不同的解题可能性和每一步的逻辑跳跃点。这种图形化的表达方式，比纯文字描述的逻辑链条要直观得多，特别有利于视觉型学习者快速吸收复杂的解题思维。坦白说，很多时候我们不是不会做，而是不知道从哪个思路切入，这本书的图形化引导，很大程度上解决了这个问题，让物理学习不再是单纯的“阅读理解”，而变成了一种动态的“路径规划”。

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这本书的语言风格，用一个词来形容就是“精准而有温度”。它没有采用那种高高在上、令人望而生畏的学术腔调，也没有过度卖萌或使用网络流行语来试图拉近距离，而是保持了一种成熟、自信的交流感。在讲解那些涉及到抽象概念，比如“量子化”、“场”这些宏大主题时，编者会巧妙地穿插一些日常生活中的类比，这些类比既恰到好处，又不会削弱物理概念的严谨性。举个例子，在解释波粒二象性时，它没有直接陷入复杂的数学公式，而是用一个关于“信息传递”的哲学思考作为引子，瞬间把我的注意力抓住了。这种处理方式极大地缓解了学习物理时的焦虑感。读起来，感觉就像是身边有一位非常耐心的名师，他清楚你的每一个知识盲区，并且知道如何用最恰当的方式将你引导出来，而不是直接给你答案。对于长期处于高压状态下的考生而言，这种流畅、富有启发性的阅读体验，本身就是一种复习效率的提升。它让我不再害怕面对那些看似“高深莫测”的物理前沿概念。

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说实话，拿到这本《物理总复习-高考热点》时，我本来没抱太大希望，市面上同类书籍汗牛充栋，大多不过是把课本内容换个排版而已。然而，这本书在内容编排上的匠心独运，着实让我刮目相看。它没有采用传统的章节划分，而是以“知识模块”为核心进行重构。比如说，它把复杂的力学部分拆分成了“牛顿定律的动态应用”、“能量与守恒的灵活切换”以及“曲线运动与航天模型”等几个相对独立的模块。这种模块化的处理，极大地降低了学习的认知负荷。最妙的是，每个模块后面都附带了一个“误区辨析专栏”，专门挑出学生最容易混淆的概念进行对比分析。我印象最深的是关于“相对性原理”和“等效原理”的辨析，两者在某些情况下确实容易混淆，这本书通过对比不同实验场景下哪个原理更具普适性，给出了清晰的判断标准，这种深度剖析，是单纯记忆公式无法企及的。它不是在教你怎么解题，更像是在培养你如何“思考”物理问题，引导你建立起一个更扎实的、具有内在逻辑的知识体系。对于我这种基础尚可，但总在“理解”和“应用”之间架不起桥梁的人来说，这种结构性的指导意义非凡。

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我之前也买过几本声称是“针对新高考”的复习资料，但很多都停留在对旧考纲的修修补补上，缺乏对新课标强调的“科学探究能力”和“实验设计与评估”的足够重视。这本《物理总复习-高考热点》在实验部分的处理上，可以说是做出了突破。它不仅仅是罗列了课本上的基础实验，而是重点关注了那些结合了现代科技背景的综合性实验题。比如，关于不确定度分析在复杂仪器测量中的应用，这本书给出了非常详尽的操作步骤和误差来源的定性定量分析。更重要的是，它引入了“设计一个验证性实验”的开放性题目，并且提供了不同层次的参考答案和评分标准。这对于培养我们独立思考和批判性看待实验结果的能力至关重要。新高考越来越强调对过程的考察，这本书显然深刻领会了这一点，它强迫你跳出固定的模式，去思考如果条件改变，实验方案该如何调整，这种对思维深度的拓展，远超出一本纯粹的“刷题书”的范畴，它更像是在打磨我们作为未来理工科学生应有的实验素养。

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这本《物理总复习-高考热点》简直是为我们这种深陷题海、无从下手的考生量身定做的救星。我记得高二那会儿，感觉物理知识点就像散落的珍珠，虽然零星看过，但串联不起来，一到模拟考就抓瞎。这本书最让我眼前一亮的，是它对“热点”的精准把握。它不像那种事无巨细、堆砌所有知识点的厚本子，而是直击命题趋势，把那些常考、易错、每年必出的核心概念和模型分析得透透彻**。比如，关于电磁感应中的动量和能量转化问题，传统的教材可能只是给出公式推导，但这本复习资料里，却用好几个精选的典型例题，手把手教你如何构建物理图像，如何快速锁定守恒定律的应用节点。尤其是那些压轴题型的解题思路梳理，简直是醍醐灌顶，清晰到让人有种“原来如此简单”的错觉。它完全颠覆了我对复习资料的刻板印象，不再是枯燥的知识点罗列，而更像一位经验丰富、深谙考场心理的“老中医”，开出的药方精确有效，直击病灶。我用了它之后，感觉面对那些看似复杂的新情境题，心里都有了一个基本的应对框架，那种踏实感，比刷了一百道难度不一的偏题怪题都要管用得多。

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