分析化學輔導講案 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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頁數:205

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出版時間:2009-3

價格:12.00元

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isbn號碼:9787561225196

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現代物理學前沿探索：從量子糾纏到宇宙學新視野 作者： 李明，張偉，王芳 編著 齣版社： 科學技術文獻齣版社 齣版日期： 2024年5月 定價： 98.00 元 --- 內容簡介： 本書旨在為對現代物理學擁有一定基礎知識的讀者，提供一個深入探索當代物理學最活躍和最具挑戰性的前沿領域的窗口。我們不再關注宏觀世界中的經典力學與熱力學，而是將目光聚焦於原子核尺度以下、以及宇宙尺度的極端物理現象和理論構建。全書內容涵蓋瞭量子信息科學的最新進展、粒子物理學標準模型的擴展與超越、凝聚態物理學中新奇物態的發現，以及當代宇宙學對暗物質、暗能量和早期宇宙圖景的重新審視。 本書的撰寫曆時三年，集閤瞭三位作者在各自專業領域內多年的研究積纍與教學經驗。我們力求在保持科學嚴謹性的同時，用清晰、富有洞察力的語言，闡釋那些常常被認為“晦澀難懂”的前沿概念。我們相信，理解現代物理學的魅力，關鍵在於把握其核心思想的演變路徑，以及實驗觀測如何不斷地推動理論邊界的拓展。 第一部分：量子信息與計算的革命 本部分深入探討瞭量子力學在信息處理領域的顛覆性應用。我們首先迴顧瞭量子力學的基本公設，並重點分析瞭量子疊加態和量子糾纏的物理本質及其對經典計算範式的挑戰。 第一章：量子比特與量子門操作 詳細介紹瞭量子比特（Qubit）的物理實現，包括基於超導電路、囚禁離子和光子的不同平颱。隨後，我們係統地闡述瞭基本的單比特和雙比特量子門，如Hadamard門、Pauli門族和CNOT門。特彆地，我們引入瞭“量子綫路”的概念，展示如何利用這些基本操作構建復雜的量子算法。本章側重於理解這些操作在布洛赫球上的幾何意義。 第二章：量子糾纏的測量與應用 糾纏態被譽為“鬼魅般的超距作用”，是量子信息係統的核心資源。本章深入探討瞭貝爾不等式的物理含義，並介紹瞭貝爾態的製備與 Bell 測量技術。此外，我們詳細分析瞭糾纏在量子隱形傳態（Quantum Teleportation）和量子密鑰分發（QKD）中的關鍵作用，並討論瞭當前實現遠距離、高保真度量子通信所麵臨的工程難題。 第三章：容錯量子計算的挑戰 實現大規模、通用量子計算機的道路充滿荊棘。本章重點剖析瞭量子退相乾（Decoherence）的物理機製，包括與環境的耦閤、噪音模型的建立。隨後，我們詳細介紹瞭量子糾錯碼（Quantum Error Correcting Codes），如錶麵碼（Surface Codes）和Shor碼，並對比瞭它們在邏輯比特的保護效率和所需物理比特開銷上的優劣。本章旨在揭示構建可靠量子計算機所必需的理論框架和實驗標準。 第二部分：粒子物理學的新疆域 標準模型自上世紀七十年代建立以來取得瞭巨大成功，但它在解釋中微子質量、暗物質起源等現象時暴露瞭明顯的局限性。本部分聚焦於標準模型之外（Beyond the Standard Model, BSM）的探索。 第四章：標準模型遺留的謎團 本章係統梳理瞭標準模型（SM）的結構，包括誇剋和輕子的味道、規範對稱群 $SU(3)_C imes SU(2)_L imes U(1)_Y$。隨後，我們深入分析瞭SM無法解釋的三大問題：為什麼中微子具有質量（中微子振蕩的物理學基礎），為什麼存在物質-反物質的CP破壞（CP破壞的微小性），以及對希格斯機製的精細調諧問題（Hierarchy Problem）。 第五章：超越標準模型的理論框架 我們將目光投嚮解決SM局限性的主要候選理論。其中，超對稱理論（Supersymmetry, SUSY）被詳細討論，包括其基本思想、R-宇稱的引入以及預期中的超伴子譜。此外，我們還介紹瞭大統一理論（GUTs）的基本構想，探討瞭如何將電磁力、弱核力和強核力統一在一個更大的對稱群下。最後，簡要討論瞭額外空間維度理論（如Kaluza-Klein理論）對粒子物理學的影響。 第六章：大型強子對撞機（LHC）的實驗成果與展望 本章側重於高能實驗物理。我們迴顧瞭LHC發現希格斯玻色子（Higgs Boson）的實驗過程和證據分析。更重要的是，本章詳細介紹瞭當前LHC正在進行的對BSM信號的搜尋，包括對SUSY粒子的最低質量限製、對新矢量玻色子（如$Z'$和$W'$）的限製，以及對“弱電奇點”（Electroweak Singlet）的探索。我們還展望瞭未來高亮度LHC（HL-LHC）和下一代對撞機（如未來環形對撞機 FCC 或 ILC）在探測新物理方麵的潛力。 第三部分：凝聚態物理學中的奇異物態 凝聚態物理學是研究物質宏觀集體行為的領域。本部分關注那些打破傳統能帶理論描述，展現齣反直覺性質的新型量子物質。 第七章：拓撲絕緣體與拓撲半金屬 拓撲物態是近年來凝聚態物理學的核心突破。本章清晰界定瞭拓撲不變量（如Chern數）的數學概念，並將其應用於描述二維拓撲絕緣體（Quantum Hall Effect）和三維拓撲絕緣體。我們重點闡述瞭拓撲絕緣體錶麵態的狄拉剋錐結構，以及它們在低能激發下的魯棒性（即對局部形變的免疫性）。此外，還引入瞭Weyl半金屬和Dirac半金屬的概念，討論瞭它們體態中拓撲費米弧的存在。 第八章：強關聯電子係統的非傳統行為 當電子之間的相互作用不能被視為微小擾動時，係統會湧現齣復雜的集體行為。本章探討瞭莫特（Mott）絕緣體，解釋瞭電子關聯如何導緻金屬絕緣轉變。我們詳細分析瞭高溫超導現象，特彆是銅氧化物（Cuprates）和鐵基超導體（Iron-based Superconductors）中反常的$d$-波配對機製，並討論瞭分數霍爾效應中準粒子分數電荷的實驗證據。 第四部分：宇宙學與引力的新視角 宇宙學不再僅僅是描述星係演化，而是深入到時空本身的起源和基本組成。本部分聚焦於暗物質、暗能量以及暴脹理論的最新檢驗。 第九章：暗物質的身份之謎 暗物質占據瞭宇宙物質總量的絕大部分，但其本質仍是現代物理學最大的謎團之一。本章全麵迴顧瞭支持暗物質存在的間接證據（如星係鏇轉麯綫、引力透鏡效應）和直接證據（如宇宙微波背景輻射的各嚮異性）。隨後，我們深入探討瞭主流的候選粒子：弱相互作用重粒子（WIMPs）的探測策略（直接和間接探測），以及軸子（Axions）的搜尋實驗。本章也討論瞭替代方案，如修正牛頓動力學（MOND）理論的局限性。 第十章：暗能量與宇宙加速膨脹 自1998年發現宇宙加速膨脹以來，暗能量成為宇宙學的主導成分。本章詳細解釋瞭標準$Lambda$CDM模型中的宇宙學常數（$Lambda$）對膨脹曆史的貢獻。我們比較瞭三種主要的探測手段：Ia型超新星觀測、重子聲學振蕩（BAO）以及星係團的演化研究。本章也探討瞭暗能量的動態模型，如Quintessence場，以及它們如何與廣義相對論的場方程相結閤。 第十一章：暴脹理論的檢驗與早期宇宙 暴脹理論是解決早期宇宙平坦性和視界問題的關鍵。本章闡述瞭暴脹模型的動力學機製，並重點討論瞭其對宇宙微波背景（CMB）的兩個關鍵可觀測信號：張量擾動（引力波背景）産生的B模極化，以及標量擾動（密度漲落）的非高斯性。我們分析瞭普朗剋（Planck）衛星等實驗對原初引力波張量/標量比（$r$）的最新限製，以及這些限製對不同暴脹勢能模型的篩選作用。 --- 本書特色： 1. 跨學科視野： 本書不局限於單一物理分支，而是係統地勾勒齣量子、粒子、凝聚態與宇宙學四大前沿領域的相互聯係與前沿動態。 2. 深度與廣度兼顧： 理論闡述詳實，公式推導清晰，同時融入瞭最新的實驗數據和觀測結果，確保內容的時效性。 3. 麵嚮未來： 重點討論瞭當前物理學界麵臨的核心挑戰和下一代實驗設備的設計方嚮。 本書適閤高等院校物理學、電子信息工程、材料科學等專業的本科高年級學生、研究生，以及所有對當代科學最前沿探索抱有濃厚興趣的專業人士和科研工作者。閱讀本書，將使您對我們所處宇宙和微觀世界的理解邁入一個全新的維度。

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