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出版者:Macmillan

作者:Jerry March

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1979

价格:0

装帧:Unknown Binding

isbn号码:9780023758508

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深入探索当代物理学的基石：一本涵盖前沿理论与实验验证的综合性教材 图书名称： 现代物理学前沿：理论、实验与未来展望 内容简介： 本书旨在为物理学、工程学以及相关交叉学科的高年级本科生和研究生提供一套全面、深入且与时俱进的现代物理学知识体系。它不仅梳理了二十世纪物理学革命的两大支柱——相对论与量子力学——的精髓，更将焦点投向了二十一世纪物理学正在经历的深刻变革与挑战。我们坚信，真正的理解来自于理论框架的构建、关键实验的剖析以及对未来研究方向的把握。 第一部分：相对论的广阔视野 本部分将从狭义相对论的诞生伊始讲起，详细阐述洛伦兹变换、时空几何以及质量与能量的等价性。我们将超越教科书式的公式推导，深入探讨这些概念在粒子加速器、宇宙学观测中的实际应用。 随后，我们将进入广义相对论的殿堂。本书的重点在于阐释爱因斯坦场方程的几何内涵。我们不仅会推导场方程，更会详细讨论其在弱场近似下的牛顿引力极限，以及在强引力场下的具体表现，例如黑洞的形成与性质。篇幅将专门用于分析黑洞的史瓦西解、克尔解，并结合近年来引力波探测（LIGO/Virgo/KAGRA）的观测数据，直观展示广义相对论如何成为我们理解宇宙宏观结构的基石。我们还会探讨宇宙学模型，从弗里德曼方程出发，深入分析大爆炸理论的证据链，包括宇宙微波背景辐射（CMB）的精确测量及其对暗物质和暗能量密度的约束。 第二部分：量子力学的精细结构与应用 本部分是全书的核心之一。我们将从薛定谔方程和海森堡不确定性原理开始，逐步构建起非相对论量子力学（NRQM）的完整框架。我们着重于对波函数诠释的哲学思辨与数学严谨性的结合。对于氢原子能级、角动量理论以及微扰论的讨论将详尽且细致入微，确保读者能够熟练运用这些工具解决实际问题，例如费米子的简并压力计算。 过渡到相对论量子力学，我们将详细介绍克莱因-戈登方程和狄拉克方程。狄拉克方程的引入不仅自然地解释了电子的自旋，更预言了反物质的存在。本书将专门辟章介绍反物质的实验发现历史和当前在核物理及高能物理实验中的应用。 第三部分：粒子物理学的标准模型 标准模型（SM）是描述除引力外所有基本相互作用的最成功的理论。本书将以规范场论为基础，系统地介绍量子电动力学（QED）、量子色动力学（QCD）以及电弱统一理论。 在QED部分，我们将深入探讨费曼图的构建、计算方法以及高阶修正（如兰姆位移）。在QCD部分，我们将解释渐近自由的数学起源，以及夸克-胶子等离子体的特性。对强子结构的探讨，将结合晶格QCD的数值模拟结果。 电弱理论的讲解将聚焦于希格斯机制。我们将详细阐述自发对称性破缺如何赋予规范玻色子和费米子质量，并结合欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）发现希格斯玻色子（H）的实验细节与测量精度。标准模型虽然强大，但其局限性（如中微子质量、CP破坏的微小性、引力未纳入）将被清晰地列出，为下一部分的探索做好铺垫。 第四部分：凝聚态物理学的复杂系统 尽管高能物理吸引了大量目光，但凝聚态物理学在理解物质的宏观性质和复杂行为方面占据着不可替代的地位。本部分将从晶体结构的对称性原理出发，通过布洛赫定理导向能带理论。我们对金属、半导体和绝缘体的分类将基于能带结构而非简单的自由电子模型。 重点章节将探讨新兴的量子现象： 1. 超导电性： 从伦敦方程到BCS理论的建立，深入分析库珀对的形成机制，并对比Ⅰ型和Ⅱ型超导体，同时探讨高温超导（如铜氧化物体系）的未解之谜。 2. 拓扑物态： 这是当代物理学的热点。我们将系统介绍体能隙拓扑绝缘体和拓扑半金属的概念，着重阐释体-边对应原理和边缘态的鲁棒性，并结合量子霍尔效应（整数和分数量子霍尔效应）的实验观测。 第五部分：跨越边界的前沿探索 本部分展望了现代物理学面临的重大未解难题和正在进行的研究项目： 1. 超越标准模型（BSM）物理： 详细探讨超对称理论（SUSY）的动机、其对自然界质量等级问题的解决方案，以及对SUSY粒子迹象的搜索进展。同时介绍其他可能的模型，如额外维度理论（如ADD模型、Randall-Sundrum模型）。 2. 量子信息与计算： 阐述量子纠缠的数学描述（如冯·诺依曼熵），量子逻辑门的操作，以及对通用量子计算的硬件实现（如超导量子比特、离子阱）的进展评估。 3. 量子引力与弦理论的启示： 简要介绍弦理论的基本思想，包括超对称的引入、对引力子自然出现的解释，以及它如何尝试将量子力学与广义相对论统一。我们将讨论全息原理（AdS/CFT对应）作为理解强耦合量子场论的有力工具。 全书穿插了对重要实验装置（如大型强子对撞机、引力波天文台、大型低温暗物质探测器）的技术原理介绍，力求理论与实验的紧密结合。每章末尾均附有不同难度级别的习题，以巩固读者的概念理解和计算能力。本书旨在培养读者批判性思维，鼓励他们对现有物理图像提出质疑，并积极投身于未来的科学探索之中。

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从内容结构来看，我猜测这本书的组织方式一定非常注重用户体验。我非常讨厌那种章节顺序混乱，或者前后内容互相矛盾的书籍。理想的状态是，它能像一个精密的地图，从基础概念平稳过渡到高级应用，每一步都有明确的导航。尤其是在习题解析部分，我希望它不仅仅是给出最终答案，更重要的是展现思考过程中的每一步推理细节，甚至可以探讨多种解题路径的优劣对比。只有这样，读者才能真正吸收知识，而不是死记硬背步骤，这对于培养独立解决问题的能力至关重要。

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最近的学习压力越来越大，我迫切需要一本能够提升我的学习效率的“武器”。我注意到有些学习者推荐，这本书在某些特定的、难度较高的模块上表现尤为出色。我非常好奇它如何处理那些被教科书一笔带过的微妙之处，以及它在引导读者进行批判性思考方面做了哪些努力。如果它能激发我提出更深层次问题的能力，而不是仅仅满足于完成作业的要求，那么这本书的价值就远远超出了一个简单的“习题解答本”的范畴，它将成为我学术探索道路上的一个重要伙伴。

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说实话，我对这类补充材料抱有一丝谨慎的态度。很多时候，它们只是对主教材内容的重新包装，并没有增加太多新的洞见。我更看重的是作者是否真正理解了学习者在哪些地方会遇到真正的困难，并针对性地提供了巧妙的解题思路或更直观的理解角度。我希望这本书不是那种光说不练的“花架子”，而是能提供一些“独门秘籍”——那些只有在深入钻研后才能领悟的技巧或方法。如果它能帮我节省下大量的试错时间，将精力集中在最有效率的学习策略上，那么它就绝对是物超所值了。

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这本书的封面设计很吸引人，采用了简约而有力的配色，让人在书架上很容易注意到它。拿到手里，首先感觉到的是纸张的质感，非常厚实，印刷清晰，这对于需要反复查阅的参考资料来说太重要了。虽然我还没有深入阅读内容，但仅从装帧来看，就能感受到出版方在细节上的用心。内页的排版也十分考究，字体大小适中，段落间距合理，阅读起来不会感到压迫。这样的物理感受，往往能为后续的学习体验打下坚实的基础，让人更愿意拿起书本。我期待它在实际使用中，能像它的外观一样令人满意，提供清晰、易懂的引导。

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我最近在准备一个非常重要的考试，手里已经堆了不少参考书，但总感觉缺少一本能够真正串联起所有知识点的工具书。市面上很多辅导材料要么过于理论化，要么就是简单地堆砌习题，缺乏系统性的梳理。我希望这本书能提供一种更具逻辑性的学习路径，就像一个经验丰富的导师，能在我迷茫时指出关键点，帮助我建立起完整的知识框架。我特别关注它在处理复杂概念时的解释深度和清晰度，是能让我茅塞顿开，还是依然需要查阅其他资料才能理解。这种“连接性”和“启发性”，才是衡量一本学习辅助读物价值的核心标准。

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