Fundamentals of Physics pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:Walker, Jearl

出品人:

頁數:1368

译者:

出版時間:

價格:2160.00 元

裝幀:

isbn號碼:9780470175248

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理學
• 基礎物理
• 大學物理
• 物理
• 力學
• 電磁學
• 光學
• 熱力學
• 量子力學
• 現代物理

探索宇宙的奧秘：一本關於天體物理學和宇宙學的導論 書名：星辰之語：從原子到宇宙的宏大敘事 作者：[此處留空，或使用一個虛構的、專業的作者名，例如：Alistair Finch, Ph.D.] --- 內容概要 《星辰之語：從原子到宇宙的宏大敘事》並非一本聚焦於經典力學、電磁學或熱力學基礎概念的教科書。相反，它將讀者從微觀世界的堅實基礎——量子場論的早期概念——引導至宇宙學最前沿的未解之謎。本書旨在勾勒齣一幅完整的物理圖景，其核心在於理解物質在極端條件下的行為，以及時空本身的演化規律。 本書的敘事綫索是“尺度”的擴展。我們從超越經典描述的層麵齣發，探討粒子物理學的標準模型及其局限性，隨後過渡到引力理論的現代詮釋，最終將視角投嚮可觀測宇宙的起源、結構和終極命運。 --- 第一部分：超越標準模型——物質的深層結構 本部分摒棄瞭對牛頓定律和麥剋斯韋方程組的常規復習，而是直接深入到描述自然界基本相互作用的現代框架中。 第一章：量子場論的視角 本章不會詳細推導薛定諤方程，而是側重於解釋量子場論（QFT）作為描述粒子物理學的基本語言的必要性。我們將探討場的量子化如何自然地産生粒子，以及費曼圖作為計算工具的意義。重點將放在對規範對稱性的介紹，這是理解強、弱、電磁三種基本作用力的核心原則。我們不會詳述狹義相對論的運動學，而是直接處理高能對撞機中粒子衰變和散射的截麵計算，強調洛倫茲協變性的物理意義。 第二章：誇剋、輕子與規範玻色子 本章聚焦於標準模型（Standard Model, SM）的構成。我們將係統地介紹六種誇剋和六種輕子，以及它們如何通過膠子、W/Z玻色子和光子進行相互作用。此處不會涉及大量的代數矩陣操作，但會深入剖析自發對稱性破缺的機製，特彆是希格斯機製如何賦予規範玻色子質量，以及由此帶來的物理後果。對於電弱統一的描述，我們將側重於其作為電磁力與弱核力在早期宇宙統一的殘留證據，例如中微子振蕩現象，而非僅是費米理論的修正。 第三章：未竟的探索——超越標準模型（BSM）的跡象 本章探討SM的已知缺陷，並將這些缺陷轉化為對新物理的預測。重點關注暗物質和暗能量的引力證據，以及SM無法解釋的現象，如中微子的質量。我們將討論超對稱性（Supersymmetry, SUSY）的概念框架，將其視為一種解決層次結構問題的潛在方案，並評估未來實驗（如下一代粒子加速器）可能探測到的跡象，例如超伴子粒子（Sparticles）的存在。 --- 第二部分：時空與引力——愛因斯坦的遺産及其局限 本部分將引力從一個“力”的概念提升到時空幾何的描述，並探討黑洞與引力波的現代研究。 第四章：廣義相對論的幾何化 本書跳過狹義相對論的推導，直接進入廣義相對論（GR）的本質。核心概念是黎曼幾何。我們將解釋測地綫如何描述自由落體運動，以及物質如何“告訴”時空如何彎麯，時空如何“告訴”物質如何運動。關鍵在於理解愛因斯坦場方程的物理內涵——它是一個將時空麯率（張量形式的幾何量）與能量-動量分布（物質分布）聯係起來的微分方程組。重點分析德西特（de Sitter）和閔可夫斯基（Minkowski）度規的物理意義。 第五章：黑洞的奇異性與事件視界 本章專門探討GR的極端解——黑洞。我們將分析史瓦西（Schwarzschild）和剋爾（Kerr）度規，詳細解釋事件視界（Event Horizon）的單嚮性，以及測地綫在視界附近的錶現。不會過多糾纏於視界內的奇點數學細節，而是側重於霍金輻射的半經典推導及其對信息悖論的挑戰，從而引齣量子力學與引力結閤的必要性。 第六章：引力波與時空漣漪 本章關注對GR動態效應的直接觀測。我們將介紹引力波的産生機製（如雙星係統並閤），並詳細闡述LIGO/Virgo等探測器的工作原理，重點是乾涉測量如何將時空微小的形變轉化為可測量的信號。對所觀測到的事件（如GW170817）的分析將作為檢驗GR在強引力場下有效性的有力證據。 --- 第三部分：宇宙的演化與結構 本部分將引力理論應用於整個宇宙，探討宇宙學的核心問題。 第七章：從靜態到膨脹——弗裏德曼方程與宇宙學原理 本章建立在GR的基礎上，引入宇宙學原理（均勻性和各嚮同性）。我們將推導弗裏德曼方程組，將其視為描述一個均勻、膨脹宇宙的動力學模型。重點分析不同物質/能量組分（輻射、普通物質、暗能量）在宇宙演化曆史中的主導作用。我們將解釋紅移的本質，區分運動學紅移與宇宙學紅移。 第八章：大爆炸的證據與暴脹理論 本章聚焦於支持大爆炸模型的關鍵觀測證據：宇宙微波背景輻射（CMB）和輕元素豐度。我們將詳細分析CMB的黑體譜性質及其微小的溫度各嚮異性，解釋這些微小漲落如何成為未來星係團的“種子”。隨後，引入暴脹理論（Inflation），將其視為解決視界問題和平坦性問題的優雅方案，並探討暴脹模型對CMB偏振（B-模）的預測。 第九章：暗能量與宇宙的終極命運 本章探討現代宇宙學麵臨的最大謎團——暗能量。我們將從宇宙加速膨脹的觀測證據齣發，介紹ΛCDM模型中宇宙學常數（Λ）的角色。本書不會進行復雜的暗能量狀態方程（w）的詳細建模，而是側重於對比不同可能的命運：大凍結（Big Freeze）、大撕裂（Big Rip）或大反彈（Big Crunch），並討論我們當前觀測數據指嚮何種未來。 第十章：量子引力與弦論的初探 作為結語，本章展望未來。我們將承認GR與QFT在普朗剋尺度下的不兼容性，並將量子引力視為物理學的“聖杯”。本書將以弦論和M理論的概念介紹告終，將其描述為統一所有基本作用力和物質的數學框架。重點闡述這些理論如何通過增加額外的維度和提齣“膜”（branes）的概念來嘗試調和引力與量子效應。 --- 目標讀者 本書麵嚮已具備堅實微積分和綫性代數基礎，對經典物理概念有基本瞭解，並渴望探索現代物理學前沿——從高能粒子到宇宙學——的本科高年級學生、研究生以及具備科學素養的專業人士。本書的重點在於概念的深度理解、物理圖像的構建和理論框架的宏觀聯係，而非繁復的數學技巧。

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