理论物理及其交叉学科前沿(1)

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出版者:北京大学出版社
作者:卢建新
出品人:
页数:274
译者:
出版时间:2014-12
价格:78.00元
装帧:平装
isbn号码:9787301251560
丛书系列:中外物理学精品书系
图书标签:
  • 物理
  • 理论物理
  • 物理学
  • 前沿
  • 理论物理
  • 前沿科学
  • 交叉学科
  • 基础物理
  • 量子力学
  • 相对论
  • 凝聚态物理
  • 天体物理
  • 数学物理
  • 高能物理
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具体描述

《理论物理及其交叉学科前沿 I》涉及的内容都是围绕暗能量本质以及基本理论展开的,具有相当的广度和深度,相关的主题是当今的国际研究热点,也包括一些最新的研究成果。每篇文章的主要作者是国内相关领域的专家,所撰写的有些内容在高级研讨班上经历了参会同行的广泛、深入的讨论。本书的对象是相关领域的研究生和研究工作者,因此在研究背景、研究进展、参考文献以及内容结构方面每位作者都做了很多努力,力求通俗易懂,希望能为进入相关领域的研究生和研究者们提供方便。

《理论物理及其交叉学科前沿(1)》是一本旨在探索理论物理领域最新进展及其与相关学科交叉融合的学术著作。本书汇集了多位在各自领域享有盛誉的物理学家和跨学科研究者的最新研究成果与独到见解,全面展示了理论物理学在新时代背景下不断深化、拓展的勃勃生机。 本书共分为七个章节,每个章节都聚焦于一个当前理论物理学研究中的热点或前沿方向,并深入探讨了其与数学、计算机科学、材料科学、生物学乃至哲学等学科的深刻联系。 第一章:宇宙的起源与演化——量子引力的新视角 本章深入剖析了当前我们在理解宇宙大爆炸奇点、黑洞信息悖论以及宇宙晚期演化等重大问题上所面临的挑战。通过介绍弦理论、圈量子引力等量子引力理论的最新进展,作者们揭示了如何利用更深刻的几何结构和量子力学原理来统一引力与量子现象。特别地,本章探讨了从全息原理出发,如何通过研究黑洞熵与视界面积的关系来窥探量子引力的本质,并展望了未来通过高精度宇宙学观测(如引力波探测)来检验这些理论的可能性。此外,还触及了早期宇宙暴胀模型在量子涨落生成可观测结构中的作用,以及暗物质、暗能量的本质如何与量子引力理论的框架相契合。 第二章:粒子物理的未解之谜——超越标准模型的探索 本章围绕着标准模型在解释宇宙中存在的各种粒子及其相互作用时显现出的局限性展开。从希格斯机制的发现到对中微子质量、暗物质粒子、物质-反物质不对称性的解释,本书详细梳理了超出标准模型的新物理理论,如超对称理论、额外维度理论、复合希格斯模型等。特别关注了LHC等实验装置所提供的最新实验数据,并分析了这些数据如何约束或支持不同的新物理模型。本章还探讨了强子结构、量子色动力学(QCD)的非微扰性质,以及这些对高能碰撞现象的理解至关重要。 第三章:凝聚态物理中的量子现象——拓扑材料与量子计算 本章将目光投向了材料科学的微观层面,聚焦于凝聚态物理中涌现出的奇特量子现象。本书重点介绍了拓扑材料,如拓扑绝缘体、拓扑超导体等,阐述了其独特的电子结构和表面态如何为构建稳健的量子计算单元提供可能。详细介绍了量子纠缠、量子叠加等量子信息的基本概念,以及如何利用这些特性来设计和实现量子算法。此外,本章还探讨了量子霍尔效应、分数量子霍尔效应的微观机制,以及自旋电子学、拓扑量子计算在未来信息技术革命中的潜力。 第四章:复杂系统与统计物理——从混沌到涌现 本章将理论物理的工具应用于理解错综复杂的宏观系统,如气候模型、生物网络、金融市场乃至社会现象。本章深入探讨了混沌动力学、分形几何在描述复杂系统行为中的作用,以及统计物理学中的相变、临界现象等概念如何应用于理解系统的集体行为和涌现性质。特别是,本书关注了非平衡统计物理的最新进展,以及如何利用机器学习等计算方法来分析和预测复杂系统的演化。 第五章:天体物理学与宇宙学——引力波宇宙学与系外行星探索 本章将理论物理的视角拓展到广阔的宇宙空间。本书详细阐述了引力波天文学如何作为一种全新的“观察宇宙”的方式,为我们提供关于黑洞合并、中子星碰撞等极端天体事件的直接信息,从而检验广义相对论的预言并揭示宇宙的演化规律。此外,本章还深入探讨了系外行星的形成、大气成分以及潜在的宜居性分析,展示了理论物理模型在理解行星系统形成和演化中的重要作用,以及如何通过分析不同波段的光谱数据来推断行星的物理性质。 第六章:量子生物学与化学——生命现象的物理基础 本章尝试揭示物理学原理在生命科学领域中的应用。本书探讨了光合作用、酶催化、DNA复制等生物过程中的量子相干性效应,以及这些效应如何对生命过程的效率和功能至关重要。此外,本章还关注了量子生物传感器、量子效应在嗅觉和视觉机制中的作用,以及如何利用量子化学方法来模拟生物分子反应,从而更深入地理解生命的奥秘。 第七章:理论物理的未来方向——交叉学科的融合与创新 本书的最后一章对理论物理的未来发展方向进行了展望。作者们强调了跨学科合作的重要性,指出未来的理论物理研究将越来越依赖于与其他科学领域的融合,例如量子计算与人工智能的结合,材料科学与量子物理的交叉,以及生物学与复杂系统研究的联动。本章还讨论了新的数学工具和计算方法为理论物理研究带来的机遇,并强调了基础科学研究的价值以及其对解决人类面临的重大挑战(如能源、环境、健康)的潜在贡献。 总而言之,《理论物理及其交叉学科前沿(1)》为读者提供了一个全面而深入的视角,展示了理论物理学作为一门基础学科,如何不断吸收新的思想和方法,并与其他学科相互启发,共同推动科学边界的拓展。本书不仅是理论物理研究者的重要参考,也为对物理学前沿感兴趣的广大读者提供了一个了解最新研究动态的窗口。

作者简介

卢建新,中国科学技术大学交叉学科理论研究中心教授。

目录信息

第一章黑洞的全息描述
1.1引言
1.2弦论里黑洞的统计熵
1.3Kerr/共形场论对应
1.3.1渐近对称群分析
1.3.2隐藏共形对称性
1.4其他黑洞的共形场论对应
1.4.1RN黑洞
1.4.2KN黑洞与MP黑洞
1.5黑洞/共形场论对应的热力学方法
1.5.1内视界热力学
1.5.2从热力学到共形场论
1.6总结与展望
参考文献
第二章高自旋引力的新进展
2.1引言
2.2Vasiliev理论
2.3AdS4中的高自旋引力理论与三维场论的对应
2.4AdS3中的高自旋引力理论
2.4.1三维AdS3引力
2.4.2有限自旋的三维AdS3引力
2.4.3三维AdS3高自旋引力的对偶
2.4.4拓扑有质量高自旋引力
2.5高自旋黑洞的热力学和相
2.6总结
参考文献
第三章四维和高维临界引力
3.1引言
3.2三维临界引力
3.3四维临界引力
3.4高维推广
3.5总结
参考文献
第四章宇宙微波背景辐射观测及其科学结果
4.1背景介绍
4.2微波背景辐射的观测结果
4.2.1普朗克卫星的科学结果
4.2.2BICEP2的观测结果
4.3早期宇宙暴胀
4.3.1热大爆炸宇宙学的疑难
4.3.2暴胀宇宙学
4.4宇宙加速膨胀和暗能量
4.5反常
4.6总结
参考文献
第五章宇宙学扰动理论
5.1引言
5.2均匀各向同性宇宙
5.3牛顿引力中的不稳定性
5.4宇宙学扰动的运动学
5.4.1度规扰动及张量分解
5.4.2物质的能量动量张量
5.4.3流体的扰动
5.4.4场的扰动
5.4.5几种常用的规范
5.5宇宙学扰动的动力学
5.5.1动力学方程组
5.5.2绝热扰动
5.5.3熵扰动
5.5.4矢量扰动和张量扰动
5.6扰动的统计性质
5.6.1相关函数
5.6.2高斯随机场
5.6.3傅里叶描述与功率谱
5.7量子扰动:原初扰动的产生
5.7.1扰动场的量子化
5.7.2功率谱及其计算
5.7.3张量扰动谱及其谱指数
5.8讨论与总结
参考文献
第六章引力全息性质应用:全息超导模型
6.1引言
6.2超导
6.3全息超导模型
6.3.1凝聚
6.3.2电导率
6.3.3磁场效应
6.4进一步发展
6.5总结和展望
参考文献
第七章暴胀字宙模型是可以替代的么?
7.1引言
7.2“可替代”的原因
7.3可替代暴胀模型的发展
7.4总结
参考文献
第八章暗物质和暗能量相互作用
8.1暗能量和暗物质相互作用相对论动力学模型
8.1.1暗能量简介
8.1.2暗能量、暗物质相互作用相对论动力学模型
8.1.3超粒子视界的稳定性
8.1.4总结
8.2暗能量、暗物质相互作用在宇宙微波背景辐射中的印迹
8.2.1背景动力学分析与宇宙模型参数的简并
8.2.2实验数据拟合
8.2.3巧合性问题
8.2.4 ISW—LSS关联
8.2.5总结
8.3暗能量、暗物质相互作用对结构形成的影响
8.3.1引言
8.3.2sub粒子视界近似
8.3.3数值结果
8.3.4后牛顿方程
8.3.5 Press—Schechter理论与球对称坍缩模型
8.3.6星系计数
8.3.7总结
8.4暗物质和暗能量相互作用在动力学WUNYAEV—ZEL’DOVICH效应中的印迹
8.4.1简介
参考文献
第九章弦/M—理论中黑膜热力学及相变
9.1引言
9.2黑洞(膜)系统的热力学特性
9.3零电荷黑洞的热力学稳定性
9.4非零电荷黑洞的热力学稳定性
9.5黑膜的热力学稳定性
9.5.1d=2情形
9.5.2d=1情形
9.6D5/D1(NSNS5/F)系统的相结构
9.7D6/D0系统的相结构
9.8普适相结构及其起源
9.9讨论与总结
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的封面设计相当吸引人,采用了深邃的蓝色背景,上面点缀着星辰和一些抽象的几何图形,给人一种宇宙浩瀚、知识深邃的直观感受。拿到手里,厚度适中,纸张的质感也很好,印刷清晰,触感细腻,作为一本理论物理的读物,这样的装帧无疑提升了阅读的愉悦度。我一直对物理学中的一些根本性问题非常好奇,比如宇宙的起源、物质的本质、空间的维度等等,虽然我并非专业人士,但对这些宏大的概念总是充满敬畏和向往。

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我一直认为,要想真正理解一个学科的魅力,就必须去追溯它的思想源头和发展脉络。这本书的标题“理论物理及其交叉学科前沿”让我对这一点充满了期待。理论物理,顾名思义,是对自然界最基本规律的抽象和数学化描述,它往往是那些最深邃、最令人着迷的科学探索的核心。而“交叉学科前沿”更是点燃了我对知识融汇贯通的渴望,我想象着书中会如何将物理学的理念与其他学科,比如数学、计算机科学、甚至生命科学联系起来,展现出科学无国界、知识无边界的宏伟图景。

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一直以来,我都在寻找一些能够帮助我深入理解宇宙奥秘的读物。这本书的书名,尤其是“理论物理”这个词,立刻吸引了我的注意。我对于那些能够解释万事万物运行规律的抽象概念非常着迷,也对科学家们如何通过严谨的数学推导和大胆的想象来构建理论框架感到好奇。同时,“交叉学科前沿”这个部分也让我充满期待,我希望这本书能够展现出物理学与其他学科,例如天文学、粒子物理、甚至是生物学和信息科学之间是如何相互启发、共同发展的。

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这次入手这本书,主要是出于我对探索宇宙奥秘的浓厚兴趣。理论物理,在我看来,是人类理解自然界最基本规律的基石,它承载着我们对宇宙起源、物质本质、时空结构等一系列终极问题的求索。而“交叉学科前沿”这个词,更是让我看到了知识融合的巨大潜力。我期待这本书能够为我打开一扇窗,让我得以窥见理论物理与其他学科,如数学、计算机科学、甚至生物学等领域的交汇点,了解这些前沿交叉研究是如何拓展我们对世界的认知边界的。

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这次购入这本《理论物理及其交叉学科前沿(1)》,主要是出于我对基础科学的浓厚兴趣,尤其是那些能够解释宇宙运行机制的理论。我一直觉得,理论物理是理解我们所处世界最根本的一把钥匙。从牛顿的经典力学到爱因斯坦的相对论,再到量子力学,这些伟大的理论不仅改变了我们对自然的认知,也深刻地影响了人类社会的发展。这本书的副标题“交叉学科前沿”更是激发了我对跨领域知识融合的想象,我相信,在当今科学日益细分化的时代,能够打通不同学科壁垒的理论研究,往往能带来最令人兴奋的突破。

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我是一个对科学充满好奇心的普通读者,平时喜欢阅读一些科普读物来拓展自己的视野。这次选择这本书,纯粹是被它恢弘的主题所吸引。“理论物理”这个词本身就带着一种探索未知、挑战极限的意味,让我联想到那些关于宇宙、时间、空间以及物质最基本构成的大胆设想。而“交叉学科前沿”的后缀,则让我看到了知识碰撞和融合的无限可能性,我期待能够在这本书中,看到物理学的思想如何在与其他学科的交汇点上,绽放出新的光芒,带来一些我从未接触过的视角和思考。

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我对科学的兴趣,很大程度上源于对宇宙本身的好奇。理论物理,在我看来,就是理解这个宏大宇宙运行机制最根本的工具。它用数学的语言,构建出对自然界最深层次的解释。而“交叉学科前沿”更是让我看到了科学发展的无限可能性。我期待在这本书中,能够了解到理论物理的研究成果是如何与其他学科,例如天文学、粒子物理、甚至计算机科学和人工智能等领域相互融合,共同探索未知,从而推动科学的边界不断向前。

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当我第一次看到这本书的名字时,我的脑海中立刻浮现出了那些关于宇宙起源、黑洞、量子纠缠等令人神往的画面。理论物理,在我看来,就是人类探索宇宙终极奥秘的灯塔,它引领着我们不断超越已知的边界。而“交叉学科前沿”更是让我眼前一亮,我一直相信,最伟大的科学发现往往诞生于学科之间的碰撞与融合。我希望这本书能够带我走进这些前沿的理论世界,让我领略到物理学如何与其他学科相互借鉴、相互促进,共同推动着人类文明的进步。

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我一直认为,理论物理是理解我们所处世界最深层逻辑的关键。从对宏观宇宙的探索,到对微观粒子的研究,理论物理以其抽象的数学语言,构建了一套精妙的框架,解释着万物运行的规律。这本书的题目,“理论物理及其交叉学科前沿”,恰恰触及了我一直以来关注的焦点。我渴望了解那些正在发生的、最前沿的理论研究,并且对理论物理如何与其他学科,例如数学、计算科学、甚至脑科学等领域产生化学反应,产生新的突破感到无比好奇。

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一直以来,我对那些能够解释世界运行规律的深邃理论都充满着向往。理论物理,在我眼中,是人类智慧的结晶,它用抽象的数学语言描绘着宇宙的宏大与精妙。而“交叉学科前沿”这个副标题,更是让我看到了知识融合的无限可能。我希望这本书能让我了解到,理论物理的研究成果是如何渗透到其他学科领域,并且在与其他学科的碰撞中,激发出新的思想火花,带来令人振奋的科学突破。

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