Review of the Department of Energy's Genomics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Natl Academy Pr

作者:National Research Council (U. S.)

出品人:

页数:102

译者:

出版时间:2006-4

价格:$ 31.64

装帧:Pap

isbn号码:9780309101332

丛书系列:

图书标签:

能源部
基因组学
科学研究
技术评估
政策分析
生物技术
能源
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美国政府
科技发展

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具体描述

The US Department of Energy (DOE) promotes scientific and technological innovation to advance the national, economic, and energy security of the United States. Recognizing the potential of microorganisms to offer new energy alternatives and remediate environmental contamination, DOE initiated the Genomes to Life program, now called Genomics: GTL, in 2000. The program aims to develop a predictive understanding of microbial systems that can be used to engineer systems for bioenergy production and environmental remediation, and to understand carbon cycling and sequestration.This report provides an evaluation of the program and its infrastructure plan. Overall, the report finds that GTL's research has resulted in and promises to deliver many more scientific advancements that contribute to the achievement of DOE's goals. However, the DOE's current plan for building four independent facilities for protein production, molecular imaging, proteome analysis, and systems biology sequentially may not be the most cost-effective, efficient, and scientifically optimal way to provide this infrastructure. As an alternative, the report suggests constructing up to four institute-like facilities, each of which integrates the capabilities of all four of the originally planned facility types and focuses on one or two of DOE's mission goals. The alternative infrastructure plan could have an especially high ratio of scientific benefit to cost because the need for technology will be directly tied to the biology goals of the program.

《量子力学基础与前沿应用》内容简介本书旨在为物理学、化学、材料科学及相关工程领域的研究人员和高年级本科生提供一本全面、深入且富有洞察力的量子力学教材。我们着重于构建坚实的理论基础，并逐步过渡到当前物理学最前沿的研究课题与实际应用。本书的叙事结构清晰，逻辑严谨，力求在保持数学严谨性的同时，赋予读者对量子现象直观的物理图像。第一部分：量子力学的基本原理与数学框架本部分致力于奠定坚实的数学和概念基础。我们将从经典物理的局限性入手，引入光电效应、黑体辐射和原子光谱等历史性实验，引出量子化的概念。第一章：历史背景与基本假设。详细探讨普朗克假设、玻尔模型（作为概念过渡）以及德布罗意物质波的提出。重点阐述量子力学的基本公设：波函数（$Psi$）的概率解释（玻恩诠释）、算符（Observables）与厄米算符的对应关系，以及时间演化方程——薛定格方程。第二章：一维定态问题与势阱模型。这是理解量子化能级和波函数特性的关键。我们将详细求解无限深势阱、有限深势阱、阶梯势和矩形势垒（隧道效应）的薛定格方程。对宇称性、边界条件和定态薛定格方程的求解技巧进行深入剖析。特别地，对隧道效应在扫描隧道显微镜（STM）中的应用潜力进行初步讨论。第三章：三维空间与角动量理论。引入三维定态薛定格方程，重点解决自由粒子和平势场中的问题。系统阐述角动量算符的对易关系，推导出角动量本征值方程，并详细求解球谐函数（球面调和函数）作为氢原子波函数的角向部分。第四章：自旋与全同粒子统计。在引入内禀自由度——自旋（泡利不相容原理的物理基础）后，我们将详细讨论泡利不相容原理，并在此基础上系统阐述费米子和玻色子的统计特性。这为后续凝聚态物理和量子信息打下基础。第二部分：近似方法与高阶理论理论的完善需要强大的近似工具来处理复杂系统。本部分专注于处理无法精确求解的薛定格方程。第五章：时非依赖性微扰论。详细推导和应用非简并和简并情况下的定态微扰理论。应用实例包括电子在晶格中受到的微小周期势（能带理论的起点）以及计算斯塔克效应（电场对能级的影响）。第六章：变分法与WKB近似。变分法作为一种强大的上限估计技术，我们将用它来估算复杂原子和分子的基态能量。WKB（Wentzel-Kramers-Brillouin）近似则用于处理具有慢变势场的系统，尤其是在理解量子穿隧概率和半经典极限时具有重要意义。第七章：时变微扰论与辐射过程。转向薛定格方程的时间演化。详细推导第一阶和高阶时变微扰理论，重点应用费米黄金定则（Fermi’s Golden Rule）来计算原子吸收或发射光子的概率，从而建立起对自发辐射和受激辐射的定量理解。第八章：散射理论。散射问题是量子力学在粒子物理和材料分析中的核心应用。我们介绍散射截面、相移分析法，并深入探讨费米子的兰道-粒度散射理论的初步构想。第三部分：现代量子物理的前沿与交叉学科应用本部分将理论成果与当代物理学的热点问题相结合，展示量子力学在信息技术、材料科学及宇宙学中的作用。第九章：相对论性量子力学导论。简要介绍狭义相对论与量子力学的结合，从克莱因-戈登方程的局限性出发，深入分析狄拉克方程。重点讨论狄拉克旋量、能量的负能解（相对论性量子力学的核心革命）以及电子的反粒子概念。第十章：多体问题与量子场论的萌芽。深入探讨处理大量相互作用粒子系统的挑战。从平均场理论（如平均场近似）出发，讨论如何通过引入准粒子概念来简化问题。简要介绍量子场论的基本思想，如粒子作为场的激发态的概念。第十一章：拓扑量子物质与拓扑绝缘体。这是一个快速发展的领域。本书将解释拓扑不变量的概念，并结合自旋轨道耦合和时间反演对称性，系统介绍二维和三维拓扑绝缘体的特征，强调其边缘态和表面态的鲁棒性，及其在低耗散电子学中的潜力。第十二章：量子信息与计算基础。将量子力学原理直接应用于信息处理。详细解释量子比特（Qubit）的概念，研究单量子比特和双量子比特的演化，重点分析纠缠态（如贝尔态）。讨论量子逻辑门的操作原理，并对Shor算法和Grover算法的物理基础进行概述。附录：包含详细的数学工具，如勒让德方程的求解、球谐函数的正交归一化、高斯积分、以及线性代数中算符的谱分解。全书配有大量精选的例题和习题，部分章节设有“深入探索”单元，鼓励读者进行更具挑战性的研究性思考。本书旨在培养读者不仅能“计算”量子力学，更能“理解”量子力学的深刻内涵和广阔的应用前景。