极性介质及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:J.C.伯福特（Jack C.Burfoot）

出品人:

页数:451

译者:黄丹妮

出版时间:1988-5

价格:6.10元

装帧:

isbn号码:9787030004635

丛书系列:

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• 极性介质
• 介质物理
• 电学性质
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空间结构与时间演化：宇宙学的最新进展与未来展望 本书旨在为对现代宇宙学研究前沿感兴趣的读者提供一份深入且系统的综述。全书聚焦于宇宙大尺度结构的形成、早期宇宙的物理过程，以及暗物质和暗能量的本质探索。我们不涉及任何关于介质极性、电磁响应或材料科学的内容。 --- 第一部分：宇宙的宏伟蓝图与观测基石 第一章：标准宇宙学模型——$Lambda$CDM 的精确检验与局限性 本章详细回顾了当前主导宇宙学研究的Lambda冷暗物质（$Lambda$CDM）模型。我们将从普朗克卫星（Planck）的宇宙微波背景（CMB）观测数据出发，解析其在各向异性温度涨落上的精确测量，以及这些数据如何约束了物质密度、暗能量密度和哈勃常数。重点讨论CMB的极化信息（E模和B模）如何揭示早期宇宙的物理过程。 同时，本章也深入剖析了$Lambda$CDM模型在“哈勃张力”（Hubble Tension）上的挑战——即利用早期宇宙观测推断的哈勃常数与利用本地宇宙尺度测量的结果之间的显著差异。我们将探讨各种试图调和或解释这种张力的新物理模型，例如早期宇宙的动态暗能量或新的中微子物理学。 第二章：星系与类星体的演化：大尺度结构的形成与反馈机制 本章将视角转向宇宙的后重组时期，重点关注物质如何在引力作用下从微小的量子涨落演化成今日所见的星系团、纤维状结构和空洞（Voids）的复杂网络。 我们首先介绍N体模拟（N-body Simulations）在再现宇宙结构形成过程中的关键作用，特别是诸如水木（Millennium）和狄拉克（Illustris TNG）等大规模模拟的最新成果。讨论暗物质晕的形成历史、子结构分布，以及“半生期”内的合并树。 随后，章节的核心内容转向星系形成中的复杂反馈过程。我们将详细分析恒星形成反馈（Supernova Feedback）如何将气态物质从星系中心驱逐出去，影响其演化路径，特别是对矮星系和星系晕的尺寸与形状的影响。更进一步，我们探讨超大质量黑洞（SMBH）的吸积与喷流活动（AGN Feedback）如何在更大尺度上调控星系群和星系团的气体冷却和恒星形成率。 第三章：暗物质的引力足迹：从晕结构到替代模型 暗物质是现代宇宙学中最大的未解之谜之一。本章完全侧重于基于引力的证据和对暗物质粒子性质的推断。 首先，我们系统梳理了支持暗物质存在的关键观测证据，包括星系旋转曲线的普适性、星系团的维里里子（Virial Theorem）分析，以及引力透镜效应——无论是弱透镜还是强透镜——对物质密度分布的精确重构。 接着，本章深入探讨了暗物质模型的细节。我们将区分冷暗物质（CDM）、温热暗物质（WDM）和热暗物质（HDM）对不同尺度结构形成的影响。重点关注WDM模型如何可能解决矮星系“缺失卫星问题”（Missing Satellites Problem）和“核回弹问题”（Cusp-Halo Problem）。此外，还将介绍一些主流的WIMP（弱相互作用大质量粒子）和轴子（Axion）的理论框架及其间接探测的实验进展。 --- 第二部分：时空的黎明与早期宇宙物理 第四章：暴胀理论的精确检验与宇宙学意义 暴胀（Inflation）是解决标准大爆炸模型中视界问题和扁平性问题的关键理论。本章聚焦于暴胀理论的物理图像及其可观测的预测。 我们详细分析了暴胀模型的各种势能（Potential）参数化，以及它们如何决定了原初密度涨落的谱指数($n_s$)和张量-标量比（$r$）。重点讨论了通过CMB B模极化信号对$r$值的探测潜力，以及这对区分不同的暴胀模型（如单场暴胀与多场暴胀）的重要性。 本章也将讨论暴胀结束后的“再加热”（Reheating）过程，以及它如何影响高能粒子物理的遗迹，为轻子（Lepton）和重子（Baryon）的产生奠定基础。 第五章：重子物质的形成：核合成与再电离的时代 本章追踪宇宙从暴胀结束到第一个恒星点燃期间的物理历史。 首先，我们精确重温了太初核合成（BBN）的理论框架，探讨了BBN对轻元素（氢、氦、锂）丰度的预测，以及观测丰度与标准模型预测之间极微小的差异（如锂问题）可能暗示的早期物理学。 随后，我们转向“黑暗时代”（Dark Ages）的结束——再电离时期（Epoch of Reionization）。本章分析了第一代恒星（Population III Stars）和早期星系如何发射出足够的紫外线辐射，将宇宙从电中性的等离子体状态，逐渐电离为今日的透明状态。我们将讨论观测这些早期光源（如詹姆斯·韦伯空间望远镜JWST的发现）对理解星系形成早期反馈和宇宙结构演化的关键性。 第六章：暗能量的本质：从宇宙学常数到动态场 暗能量是驱动宇宙加速膨胀的神秘力量。本章探讨了对暗能量模型的观测约束和理论探索。 我们从爱因斯坦的宇宙学常数（$Lambda$）模型出发，讨论其与量子场论中真空能量的巨大差异（真空灾难）。随后，我们详细介绍了表征暗能量性质的关键参数——状态方程参数$w$（即压力与密度的比值）。 本章重点分析了如何通过大规模星系红移巡天（如DESI、Euclid）和Ia型超新星观测，精确测量$w$值及其随时间的变化。我们还将介绍各种替代$Lambda$的理论，例如：第五种力模型、昆虫学（K-essence）场，以及修正引力理论（Modified Gravity Theories），这些理论试图在不引入新粒子的前提下解释当前的加速膨胀。 --- 第三部分：前沿探测与未来挑战 第七章：引力波天文学与宇宙学 引力波的发现为我们提供了一个全新的、不同于电磁波的宇宙观测窗口。本章重点讨论引力波事件在宇宙学中的应用。 我们将分析激光干涉引力波天文台（LIGO/Virgo/KAGRA）探测到的双黑洞和双中子星并合事件，如何被用作“标准汽笛”（Standard Sirens）来独立测量哈勃常数，从而提供解决哈勃张力的潜在路径。 此外，本章展望了下一代探测器（如LISA）对早期宇宙引力波背景的探测潜力。特别是，我们讨论了早期宇宙中的相变、宇宙弦或暴胀遗留下来的张量扰动，可能在超低频引力波谱中留下的独特印记。 第八章：新一代观测任务与宇宙学的未来十年 本书的最后一部分展望了未来十年内对宇宙学核心问题产生突破性影响的关键观测任务。 我们将详细介绍下一代CMB实验（如CMB-S4）将如何进一步限制早期宇宙参数，并寻找非高斯性特征。在结构形成方面，我们将分析DESI（暗能量光谱仪器）和Euclid（欧几里得空间望远镜）如何以前所未有的精度绘制三维物质分布图，以限制暗能量的演化。 最终，本书总结了当前前沿研究中尚未解决的关键问题，包括暗物质粒子的直接探测进展、宇宙学微扰理论的非线性效应处理，以及如何构建一个能统一所有观测现象的、超越$Lambda$CDM的新框架。我们强调，精确的观测数据与严谨的理论建模之间的持续互动，将是推动我们理解宇宙起源和命运的核心驱动力。

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当我翻开这本书的目录时，首先被吸引的是那些关于宏观现象背后的微观机制的描述。我总觉得，要真正理解一个物理系统的行为，必须追溯到原子和分子的尺度上去。这本书似乎正是致力于填补这一鸿沟。我特别希望作者能在分子动力学模拟或密度泛函理论计算的应用上下足功夫，展示如何从第一性原理出发，预测特定晶格结构中电偶极矩的排列方式及其在外部电场下的响应。例如，在铁电材料中，畴壁的运动和切换机制是理解其非线性特性的核心。如果书中能详细阐述如何利用先进的显微镜技术，如PFM（压电力显微镜），对这些动态过程进行实时成像和定量分析，那将极大地提升阅读体验。此外，我对环境因素对极性材料性能的影响也抱有极大的好奇心，湿度、温度和机械应力如何耦合作用于材料的电学特性？这在航空航天和高可靠性电子封装领域是无法回避的问题。这本书如果能系统地梳理这些多物理场耦合的效应，并提供一套行之有效的建模方法论，那么它就超越了一般的教科书范畴，成为了一部实用的工程手册。

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我对这本书的另一个关注点在于其对未来技术趋势的洞察力。物理学的发展往往是超前的，而材料的应用往往滞后于理论的突破。我非常希望这本书不仅仅是总结现有的知识，更能对未来十年内，极性介质在哪些新兴领域会扮演关键角色做出前瞻性的预测。例如，在拓扑绝缘体或新型量子材料的研究中，界面极化如何被用来诱导或稳定某些奇异的电子态？又或者，在柔性电子学和可穿戴设备中，如何利用具有高压电效应的聚合物薄膜来实现高效的能量收集和人机交互？如果书中能够提出一些尚未被充分探索的研究方向，并给出初步的理论框架或实验设想，这将极大地激发读者的创新思维。总而言之，我期待看到的是一本不仅能解答“是什么”和“为什么”，更能启发“会怎样”的深度参考书，一本能够推动我们超越当前技术瓶颈的智力火花。

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从文学叙事的角度来看，一本好的科普或专业书籍，其结构布局和语言的流畅性也同样重要。我希望作者能像一位经验丰富的向导，引领我们穿越看似枯燥的数学公式和实验数据，直抵物理现象的本质。这本书的章节安排是否逻辑清晰，是否能让一个具有一定物理基础的读者能够循序渐进地深入理解？例如，从基本的静电学原理出发，逐步过渡到复杂的非线性响应，最后落脚于实际器件的集成。我尤其欣赏那些在关键概念旁附有历史背景介绍的段落，了解某项重要理论或实验发现背后的曲折历程，能让人对知识产生更深的情感连接。我期望书中能够避免过度使用生僻的行话，或者至少在第一次出现时就给予清晰、直观的解释。如果全书能保持一种既学术又具可读性的平衡，而不是变成一本只有专家才能解读的“天书”，那么它的价值将大大提升，能够吸引更广泛的工程技术人员和跨学科的研究者。

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这部作品的名字听起来就充满了科学的严谨和前沿的探索精神。我一直对物理学中的材料科学领域抱有浓厚的兴趣，尤其是那些能够体现出微妙物理效应的物质结构。这本书的标题让人联想到纳米技术、半导体器件的制造过程，以及在能源存储设备中如何优化材料性能以达到更高的效率。我期待看到作者如何深入浅出地剖析这些复杂概念，例如在介电常数与电导率之间的权衡取舍，这对于设计高性能的电容器和绝缘体至关重要。更进一步，如果书中能涵盖新型二维材料，如石墨烯或过渡金属硫化物在极性环境下的表现，那就太棒了。这些材料的界面特性和表面化学性质，往往是决定器件寿命和稳定性的关键因素。我希望能找到关于如何通过精确控制薄膜沉积工艺来调控材料内部电荷分布的实际案例分析，而不是仅仅停留在理论层面。此外，对于涉及高频应用，比如在微波电路中如何利用特定介质的损耗特性来匹配阻抗，也是我非常关注的焦点。这本书如果能提供足够丰富的实验数据和计算模拟结果作为支撑，无疑将成为我案头必备的参考书目。

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坦白说，我购买这本书是冲着它标题中“应用”二字去的。理论知识固然重要，但能将复杂的物理原理转化为实际可操作的技术方案，才是衡量一部科学著作价值的试金石。我一直致力于开发下一代传感技术，而许多高效能的化学传感器和生物传感器都依赖于对界面电荷转移的敏感检测。我非常期待书中能够详细介绍如何设计和优化基于特定极性薄膜的场效应晶体管传感器，特别是针对痕量气体的选择性检测。这涉及到表面官能团的修饰、电荷陷阱的控制，以及如何在高噪声背景下提取微弱的电信号。如果书中包含了不同检测机制的对比分析，比如基于电容变化的与基于电阻变化的传感器的优缺点，那将非常有参考价值。此外，在储能领域，超级电容器的性能瓶颈往往在于电解质与电极材料界面的极化效率。这本书如果能提供关于离子传输动力学在具有特定介电性质的电解质中的传输机制的深度解析，并提出可行的界面工程策略，那将对我目前的研究工作有直接的指导意义。

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