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出版者:Oxford University Press, USA

作者:Andrew Gelman

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2002-10-03

价格:USD 70.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780198572244

丛书系列:

图书标签:

• 统计学
• 数据分析
• 统计学
• 教学
• 教育
• 数据分析
• 概率论
• 统计方法
• 高等教育
• 学术研究
• 统计教育
• 教材

好的，这是一本名为《深入理解现代物理学》的图书简介： --- 图书简介：《深入理解现代物理学》 作者： [此处留空，或填写一个虚构的资深物理学家姓名] 出版社： [此处留空，或填写一个知名的学术出版社名称] 定价： [此处留空，或填写一个合理的定价] 导言：跨越经典，拥抱未知 自伽利略的望远镜观测星空，到牛顿的万有引力定律构建宏大宇宙图景以来，人类对自然界的理解进入了一个漫长而辉煌的经典时代。然而，进入二十世纪，随着实验技术的发展，一系列令人困惑的现象——从黑体辐射的能量分布到光电效应的阈值——彻底动摇了牛顿力学的基石。这标志着现代物理学的黎明。 《深入理解现代物理学》并非一本简单的教科书，它是一次对人类认知极限的探索之旅。本书旨在系统、深入且富有洞察力地阐述二十世纪以来物理学领域最核心、最具颠覆性的两大支柱：相对论与量子力学，并以此为基础，展望了粒子物理学、凝聚态物理学以及宇宙学的前沿进展。本书的叙述风格兼顾了严谨的数学推导与深刻的哲学思考，力求让读者在掌握核心概念的同时，理解这些理论如何重塑了我们对时间、空间、物质和能量的基本认知。 本书面向具备扎实微积分和基础线性代数知识的物理学专业学生、研究生，以及对现代科学前沿抱有强烈好奇心的理工科背景人士。我们摒弃了对复杂数学工具的过度依赖，转而聚焦于物理图像的构建与概念的辨析，确保读者能够真正“看透”理论背后的物理实在。 --- 第一部分：时空的革命——狭义与广义相对论 本部分将带领读者进入爱因斯坦构建的全新时空框架。我们从对以太概念的质疑开始，逐步解析狭义相对论的两大基本假设。 第一章：狭义相对论的基石 深入探讨洛伦兹变换的几何意义，理解时间和空间如何不再是独立的绝对量，而是交织在一起的四维时空结构。我们将详细分析时间膨胀、长度收缩的物理效应，并重点解析质能等效关系 $E=mc^2$ 在核物理学中的决定性意义。本章还将探讨相对论性动量和能量的推导，纠正经典物理学在高速度下的局限性。 第二章：惯性系之外——等效原理 本章是迈向广义相对论的关键一步。我们将剖析爱因斯坦的“最幸福的想法”——等效原理。通过对引力与加速度之间等价性的讨论，自然引而引出时空弯曲的必然性。本书将详细解释测地线（Geodesics）的概念，阐明物体在引力场中运动的本质，即沿着弯曲时空中“最短”的路径前进。 第三章：爱因斯坦场方程及其应用 这是本部分的核心和难点。我们将不回避爱因斯坦场方程 $G_{mu u} + Lambda g_{mu u} = frac{8pi G}{c^4} T_{mu u}$ 的结构，但重点在于理解张量 $G_{mu u}$（描述时空几何）和 $T_{mu u}$（描述物质能量分布）之间的深刻联系。随后，我们将考察场方程的几个关键解：水星近日点进动、引力红移、引力时间延迟，以及对黑洞（史瓦西解）和引力波的初步物理图像介绍。我们还将探讨宇宙学常数 $Lambda$ 的历史意义与现代复兴。 --- 第二部分：微观世界的奇异性——量子力学基础 在微观尺度上，粒子表现出波粒二象性，概率取代了确定性。本部分旨在系统梳理量子力学的基本公设及其带来的深刻哲学挑战。 第四章：从黑体到原子——量子化的开端 本章回顾了量子化概念的起源：普朗克对黑体辐射的革命性假设，以及爱因斯坦对光电效应的解释。我们将详细分析玻尔模型在解释氢原子光谱上的成功与局限，为引入更普适的量子力学框架做铺垫。德布罗意物质波的概念将作为连接宏观与微观的桥梁。 第五章：薛定谔方程与波函数 本书将清晰地阐述薛定谔方程（定态与含时）作为微观粒子动力学方程的地位。重点在于理解波函数 $psi(mathbf{r}, t)$ 的物理意义——概率幅，以及玻恩解释（Born Interpretation）。我们将通过一维势阱、有限深势阱和势垒穿透（量子隧穿效应）等基本模型，展示量子力学在边界条件下的独特行为。 第六章：算符、本征值与不确定性 本章深入探讨量子力学的代数结构。我们将引入可观测量的算符表示，理解本征值与本征态的物理意义。海森堡不确定性原理 $Delta x Delta p geq hbar/2$ 将不再是一个经验公式，而是源于算符对易关系 $left[hat{x}, hat{p} ight] = ihbar$ 的必然结果。此外，本书将详细讨论角动量算符的对易关系，并解释自旋的量子特性——一个纯粹的量子现象。 第七章：多粒子系统与量子纠缠 处理多粒子系统时，我们必须面对泡利不相容原理（对于费米子）和玻色-爱因斯坦统计（对于玻色子）。本章的核心是量子纠缠（Entanglement）现象。通过对贝尔不等式（Bell's Inequalities）的深入分析，我们将揭示量子力学非定域性的本质，并讨论 EPR 悖论及其对“实在性”的挑战。 --- 第三部分：现代物理学的交汇点与前沿 现代物理学不再是孤立的相对论和量子力学，而是将它们融合，以描述更精细的自然规律。 第八章：量子场论的初探 我们将简要介绍量子场论（QFT）的概念框架，理解粒子如何被视为场的激发态。本书将重点讨论费米子和玻色子的量子化过程，并概述描述电磁相互作用的量子电动力学（QED）的基本思想，包括费曼图的物理图像。 第九章：标准模型：物质的最小构建块 标准模型是目前对除引力外所有基本相互作用最成功的描述。本章系统地介绍夸克（六种味）、轻子（十种粒子）以及规范玻色子（光子、W/Z 玻色子、胶子）。我们将讨论希格斯机制如何赋予基本粒子质量，并简要提及中微子振荡这一超越标准模型的初步证据。 第十章：宇宙学与前沿挑战 从微观的粒子场回到宏观的宇宙尺度，我们将考察大爆炸模型的证据（如宇宙微波背景辐射 CMB）。本章的重点是现代宇宙学面临的两大难题：暗物质和暗能量。我们将审视实验和观测数据如何强烈暗示了超过 95% 的宇宙内容是未知的，并探讨当前主流的候选理论，如修改的牛顿动力学或额外的维度理论的初步概念。 --- 结语：未完成的交响乐 《深入理解现代物理学》旨在展示物理学研究的动态性和开放性。从爱因斯坦对优雅几何的追求，到量子力学对概率本质的接纳，现代物理学是一部尚未完成的宏伟交响乐。本书所构建的知识框架，不仅是理解我们当前世界观的基石，更是为下一代物理学家指明探索方向的地图。我们希望读者在合上本书时，不仅掌握了理论工具，更能被那种探索未知、不断超越现有认知的科学精神所激励。 ---

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任课教师的参考书，目的是如何更好地给学生上好这门课。

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