神经病学与临床神经学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Health Science div

作者:Schapira DSc MD FRCP FMedSci, Anthony H. V.

出品人:

页数:1626

译者:

出版时间:2006-12

价格:1453.00元

装帧:HRD

isbn号码:9780323033541

丛书系列:

图书标签:

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探寻物质世界与思维的交织：基础物理与前沿技术导论 本书聚焦于物质世界的底层逻辑、宇宙的演化奥秘，以及人类如何利用前沿技术拓展认知边界的宏大叙事。它旨在为跨学科研究者、高年级理工科学生，以及对自然科学前沿充满好奇的读者，提供一个全面且深入的知识框架。我们不探讨生命体的复杂性或疾病的临床表现，而是将视角投向构成这一切的基础——能量、物质、时空与信息。 第一部分：量子世界的奇异性与基础物理的重建 本部分深入剖析了经典物理学在微观尺度下面临的挑战，并系统介绍了支撑现代物理学大厦的基石——量子力学及其延伸理论。 第一章：经典物理的终结与新范式的诞生 本章首先回顾了十九世纪末物理学的“两大乌云”——黑体辐射问题和光电效应，这些看似微小的异常，实则预示着经典物理学的局限性。我们详细阐述了普朗克假设的革命性意义，即能量的量子化，并追溯了玻尔原子模型的建立过程，理解了稳定轨道和能级跃迁的概念。 随后，重点探讨了波粒二象性。通过对德布罗意波的引入，我们将粒子的概念扩展到波动性，并通过著名的双缝实验，阐释了观测行为对量子态的影响，以及波函数$Psi$的概率诠释。我们还将介绍海森堡不确定性原理，这不是一种测量技术的限制，而是自然界固有的基本属性，它对确定性世界的传统观念构成了根本性的挑战。 第二章：量子力学的数学结构与应用 本章着重于量子力学的形式体系。我们将详细介绍希尔伯特空间、狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的使用方法，以及如何利用薛定谔方程（定态与含时）来描述物理系统的演化。重点讨论算符（Operators）的概念，包括动量算符、能量算符（哈密顿量），以及如何通过算符的对易关系来预测哪些物理量可以被同时精确测量。 我们还将深入探讨角动量量子化，特别是自旋角动量的引入，这是理解原子光谱和粒子物理学的基础。本章的难点部分将涵盖全同粒子（费米子和玻色子）的波函数对称性要求，这是理解泡利不相容原理和宏观量子现象（如超导、玻色-爱因斯坦凝聚）的关键。 第三章：场论的语言：从量子场论到粒子分类 本部分是连接微观物理与粒子物理的核心桥梁。我们超越了将粒子视为独立实体的旧观念，转而采用“量子场”的概念。场被视为所有基本粒子的宿主，粒子是场激发（Quanta）的体现。 详细介绍量子电动力学（QED）的基本原理，如何用费曼图来可视化和计算电磁相互作用的微扰展开。随后，我们将引出规范场论的基本思想，这是描述所有基本相互作用的数学框架。本章的重点在于粒子物理的标准模型（Standard Model）：分类描述夸克（上、下、奇、粲、底、顶）和轻子（电子、μ子、τ子及其对应的中微子），并解释电弱统一理论如何将电磁力和弱核力统一起来，以及希格斯机制如何赋予这些基本粒子质量。 --- 第二部分：宇宙的尺度与时空的本质 本部分将视野从微观世界扩展到宏观宇宙，探讨爱因斯坦的广义相对论如何重新定义了引力、时空和宇宙的结构。 第四章：狭义相对论的几何学基础 本章回顾狭义相对论的三大基本假设，并推导出洛伦兹变换的数学形式。重点不在于重复时间膨胀和长度收缩的经典推论，而是强调闵可夫斯基时空的概念——四维时空（$t, x, y, z$）的内在几何结构。我们详细分析了四维矢量和四维动量，并推导出著名的质能方程$E=mc^2$在四维框架下的必然性。本章致力于将相对论从一套“修正规则”提升为一种描述事件的几何语言。 第五章：广义相对论：引力的几何化描述 本章是理解现代宇宙学的基石。我们将从等效原理出发，阐明惯性质量与引力质量的同一性。核心内容是爱因斯坦场方程（Einstein Field Equations），它以简洁的数学形式描述了物质和能量如何弯曲时空，以及时空如何告诉物质如何运动。我们将解析场方程的张量形式，并讨论黎曼几何在描述时空曲率中的作用。 重点分析场方程的几个重要解： 1. 史瓦西解：非旋转、不带电的球对称星体周围的时空，由此引出事件视界和黑洞的物理概念。 2. 光线弯曲：解释引力透镜现象的理论基础。 3. 水星近日点进动：广义相对论对经典力学修正的首次实验验证。 第六章：宇宙学：从大爆炸到暗物质/暗能量 本章将广义相对论应用于整个宇宙。我们将从弗里德曼方程组出发，探讨宇宙的动力学演化。讨论宇宙微波背景辐射（CMB）的起源和意义，它作为大爆炸遗迹的直接证据。 本章的重点将放在当前宇宙学面临的两大核心难题：暗物质和暗能量。我们将详细审视支持暗物质存在的观测证据（如星系旋转曲线、引力透镜质量不平衡），并介绍候选理论。对于暗能量，我们将探讨其与宇宙加速膨胀的关系，并讨论最简化的模型——宇宙学常数（Λ）的物理意义和在场方程中的体现。本章的结尾将展望下一代观测手段，如引力波天文学（LIGO/Virgo/KAGRA）对时空结构更深层次的探查。 --- 第三部分：信息、计算与物质的极限 本部分跨越物理学和信息科学的交叉前沿，探讨信息作为物理实体的重要性，以及在极端条件下物质的行为。 第七章：信息论与物理学的连接 本章将信息论的基本概念——熵（信息熵与热力学熵）——置于物理学的语境中进行讨论。我们将深入解析玻尔兹曼对熵的统计力学解释，以及它如何揭示宏观热力学定律的微观起源。 随后，重点探讨信息与能量的转换效率。我们将详细分析兰道尔原理（Landauer's Principle），该原理指出，不可逆的逻辑运算必然伴随着最小的能量耗散，这为设计超低功耗计算系统设定了理论极限。本章还将介绍信息黑洞悖论，即信息在落入黑洞后是否真的丢失，这直接关系到信息守恒定律在量子引力背景下的有效性。 第八章：前沿计算：量子计算的原理与挑战 本章聚焦于超越经典比特（0或1）的计算范式。我们将详细介绍量子比特（Qubit）的概念，如何利用量子叠加态和量子纠缠来实现指数级的并行计算能力。 数学上，我们将解释量子门操作（如Hadamard门、CNOT门）如何构成量子电路。关键部分在于介绍最具影响力的量子算法： 1. 秀尔算法（Shor's Algorithm）：展示量子计算机对现有公钥加密体系的潜在威胁。 2. 格罗弗算法（Grover's Algorithm）：展示在无序数据库搜索中的二次加速。 最后，本章将讨论实现可扩展量子计算机所面临的巨大工程挑战，包括退相干（Decoherence）的控制、量子纠错码的复杂性，以及不同物理实现路径（如超导电路、离子阱、拓扑量子计算）的优劣比较。 第九章：凝聚态物理：复杂系统的涌现行为 本章探讨在大量粒子相互作用下，物质如何展现出全新的、无法从单个粒子预测的宏观属性。我们将从晶格振动（声子）和电子能带结构开始，解释金属、半导体和绝缘体的根本区别。 重点关注需要用到量子统计和对称性破缺的现象： 1. 超导现象：阐述BCS理论，即库珀对的形成和零电阻的微观机制，以及对约瑟夫森结和宏观量子干涉的分析。 2. 拓扑材料：介绍拓扑绝缘体和拓扑半金属，它们具有受保护的边缘态或表面态，这些态对局域扰动具有极强的鲁棒性，代表了物质科学研究的新前沿。 通过对这些复杂系统的考察，读者将理解，物理学的深度不仅在于寻找最基本的粒子，更在于理解这些基本构件如何组合成具有丰富结构和功能的宏观实体。 本书的最终目标是构建一个从普朗克尺度到宇宙学尺度的、统一的、基于能量、物质、时空和信息流动的物理学图景。

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