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出版者:Wiley-Interscience

作者:Levinshtein, Mikhail E. (EDT)/ Shur, Michael (EDT)

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:1997-09-24

价格:USD 146.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471127925

丛书系列:

图书标签:

半导体
集成电路
电子工程
材料科学
器件物理
微电子学
纳米技术
固态电子学
半导体器件
电子材料

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具体描述

《宇宙的奥秘：从夸克到星系》内容简介：本书是一部全面而深入的科普著作，旨在引导读者穿越时间的洪流，探索宇宙从诞生之初到未来演化的宏大图景。我们从最小的尺度——粒子物理学的核心——出发，逐层向上，构建起对物质世界和时空结构的完整认知。第一部分：微观世界的边界第一章：基本粒子与标准模型本章首先对构成物质的最小单元进行细致的剖析。我们不再停留于传统的原子、质子、中子的概念，而是深入到夸克和轻子这些基本粒子的世界。粒子物理学的标准模型是理解这些微观实体的核心框架。我们将详细介绍六种夸克（上、下、奇、魅、底、顶）和六种轻子（电子、缪子、陶子及其对应中微子），以及传递相互作用力的规范玻色子——光子、W和Z玻色子，以及胶子。标准模型虽然取得了巨大的成功，但它并非终极理论。本章会探讨标准模型面临的挑战，例如暗物质和暗能量的缺失、引力未被纳入的窘境，以及对中微子质量的精确测量所揭示的新物理的可能性。我们会追溯希格斯机制的发现历程，解释它如何赋予基本粒子质量，并展望未来粒子对撞机可能带来的突破。第二章：强核力与夸克禁闭强相互作用力，由量子色动力学（QCD）描述，是宇宙中最强大的基本力。本章聚焦于夸克如何被强核力束缚在质子和中子内部，这一现象被称为“夸克禁闭”。我们将探讨渐近自由的特性，即在极高能量下夸克间的相互作用减弱，而在日常尺度上，它们被牢牢锁住。此外，我们还将介绍强子家族（如介子和重子），并讨论如何通过对核子的研究来理解核力的起源和演化。第二部分：宏观物质的结构第三章：原子、分子与化学键从基本粒子跃升到我们日常可见的物质，原子和分子是关键的桥梁。本章详述了电子如何围绕原子核运动，形成能级和轨道。我们将深入讲解化学键的本质，包括共价键、离子键和金属键，解释这些键如何决定了物质的物理和化学性质。从水分子独特的氢键到复杂的大分子结构，化学的魔力在于这些结构如何组合出无穷无尽的物质形态。第四章：凝聚态物理的奇观凝聚态物理研究的是由大量粒子构成的系统的集体行为。本章将介绍晶体结构、晶格振动（声子）以及电子在周期性势场中的运动（能带理论）。我们将详细探讨电、磁、热在固体材料中的传播机制。重点章节将放在超导现象——零电阻和迈斯纳效应的深刻含义，以及半导体材料的能带结构如何为现代电子学奠定基础，即便我们不深入探讨具体的集成电路制造工艺，也会着重于材料本身的物理属性。第三部分：时空与宇宙的演化第五章：引力与时空几何狭义相对论和广义相对论是理解宇宙尺度现象的基石。本章将侧重于爱因斯坦的广义相对论，解释引力并非一种力，而是时空弯曲的表现。我们将用直观的几何概念来阐述测地线、引力时间膨胀和光线偏折。黑洞作为时空极端弯曲的产物，其视界、奇点和霍金辐射将被详细讨论，帮助读者建立对引力物理学的深刻理解。第六章：宇宙的起源与早期演化我们将追溯至宇宙大爆炸的瞬间。本章详述了宇宙的暴胀理论，解释了早期宇宙的均匀性和扁平性。通过分析宇宙微波背景辐射（CMB），我们可以“看到”宇宙诞生后约38万年的景象，并从中提取出关于早期物质密度波动的关键信息。核合成过程——质子和中子如何形成最初的氢、氦和少量锂——也将是本章的重点。第七章：星系的形成与演化引力如何在引力不稳定性的驱动下，将早期宇宙中的物质团块塑造成星系、星系团乃至宇宙网？本章将探讨暗物质在星系形成中的主导作用。我们将描述恒星的生命周期——从分子云的坍缩到主序星的燃烧，直至白矮星、中子星或黑洞的终结。超新星爆发不仅是恒星的谢幕，更是重元素（构成行星和生命的基石）的制造工厂。第八章：暗能量与宇宙的终局宇宙学最前沿的谜团之一是暗能量。本章将介绍加速膨胀的观测证据，并探讨当前主流的暗能量模型，如宇宙学常数。我们将讨论宇宙未来的几种可能命运——大冻结（热寂）、大撕裂或大挤压——并评估现有观测数据对这些情景的偏好。总结：《宇宙的奥秘：从夸克到星系》试图描绘一幅宏大而连贯的物理学画卷，它不回避复杂的概念，但力求以清晰、富有洞察力的方式展现自然规律的统一性。本书献给所有对物质的终极本质和宇宙的终极命运怀有好奇心的读者。