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出版者:南京大学出版社

作者:俞南雁

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:2002-2

价格:11.0

装帧:平装

isbn号码:9787305037771

丛书系列:

图书标签:

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好的，这是一本名为《现代物理学前沿探索：从量子力学到宇宙学》的图书简介，旨在深入探讨当代物理学的重要领域，内容涵盖量子力学的基础、粒子物理学的最新进展以及宇宙学的宏大图景。 --- 图书名称：现代物理学前沿探索：从量子力学到宇宙学 内容提要 《现代物理学前沿探索：从量子力学到宇宙学》是一部旨在为物理学爱好者、本科高年级学生以及相关领域研究人员提供全面而深入的现代物理学图景的著作。本书跳出了传统教科书的框架，专注于介绍自20世纪初以来物理学最重要的突破及其对我们理解自然界底层规律的深远影响。全书结构严谨，逻辑清晰，将抽象的理论物理概念转化为可理解的叙述，同时又不失其严密性。 本书共分为四个核心部分：量子力学的精深解析、粒子物理学的标准模型与超越、广义相对论与时空几何的现代诠释，以及宇宙学前沿的未解之谜。 --- 第一部分：量子力学的精深解析 本部分旨在系统梳理量子力学的核心原理，并探讨其在现代物理学中的地位和应用。 第一章：量子力学的基本公设与数学形式 本章从薛定谔方程的推导和波函数的统计诠释开始。我们将详细阐述狄拉克符号（Bra-Ket 符号）在描述量子态和算符操作中的优越性。重点讨论了算符的对易关系、本征值问题以及测量理论中的核心概念，如波函数的坍缩和不确定性原理的严格表述。此外，还引入了密度矩阵的概念，用以处理开放量子系统和混合态的描述，为理解量子信息科学奠定了理论基础。 第二章：全同粒子与自旋的奥秘 本章深入探讨了费米子和玻色子的区别及其在多粒子系统中的体现。费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计的推导和应用被详尽阐述，尤其关注了泡利不相容原理在电子结构中的决定性作用。在自旋方面，本书不仅回顾了泡利不相容原理，还深入探讨了角动量理论的更高维度，包括总角动量算符的对易关系，以及在原子光谱分析中角动量耦合（LS 耦合和 J-J 耦合）的具体计算方法。 第三章：微扰论与相互作用 微扰论是解决复杂量子系统问题的核心工具。本章系统介绍了时间无关和时间依赖的微扰理论。对于时间无关微扰论，我们详述了简并和非简并情况下的能量和波函数修正计算。在时间依赖微扰论中，本书重点讲解了费米黄金法则的推导及其在辐射跃迁中的应用。此外，半经典近似，如WKB近似，也被纳入讨论，以连接经典物理和量子物理的桥梁。 --- 第二部分：粒子物理学的标准模型与超越 本部分致力于阐述描述基本粒子及其相互作用的最成功理论——粒子物理学标准模型，并展望其局限性与未来的探索方向。 第四章：量子场论的基石 量子场论（QFT）是连接狭义相对论与量子力学的框架。本章从经典场论的拉格朗日量密度出发，通过正则量子化方法构建了量子场。重点介绍了玻色子场（Klein-Gordon 场）和费米子场（Dirac 场）的量子化过程，并详细解释了费米子如何自然地满足狄拉克方程和泡利不相容原理。散逸函数的概念和真空期望值的物理意义也在此处得到清晰的阐释。 第五章：标准模型的建立与规范场论 本章聚焦于描述强、弱、电磁三种基本相互作用的规范理论。我们详细介绍了 $SU(3)_C imes SU(2)_L imes U(1)_Y$ 规范群的结构。电弱统一理论的自发对称性破缺机制——希格斯机制——被深入分析，解释了规范玻色子和费米子如何获得质量。量子色动力学（QCD）的渐近自由性以及夸克禁闭的定性描述也是本章的重点内容。 第六章：粒子物理学的实验证据与未解之谜 本章回顾了支撑标准模型的主要实验成果，如电子的磁矩测量、中微子振荡的发现等。随后，本书将焦点转向标准模型的局限性，包括中微子质量的来源、电荷宇称（CP）破坏的解释不足、引力未被纳入以及对暗物质和暗能量的解释缺失。本章对超出标准模型的理论尝试，如超对称（SUSY）的基本思想，进行了初步的介绍。 --- 第三部分：广义相对论与时空几何的现代诠释 本部分将读者的视角从微观转向宏观，探讨爱因斯坦广义相对论如何描述引力，以及它在极端物理环境下的表现。 第七章：黎曼几何与爱因斯坦场方程 本书在介绍广义相对论时，首先奠定了必要的数学基础——微分几何。从度规张量、黎曼曲率张量到里奇张量和斯卡拉曲率，数学工具被逐步引入，以描述弯曲时空。爱因斯坦场方程（Einstein Field Equations）的物理意义被细致剖析，特别是真空场方程和包含物质能量的场方程的结构。 第八章：引力场的经典解与应用 本章通过分析场方程的经典解来揭示引力现象。史瓦西解（Schwarzschild Solution）被用来描述无质量、不带电的球对称物体的外部场，引出黑洞的事件视界和奇点概念。克尔解（Kerr Solution）则展示了旋转黑洞的复杂结构，包括能层和奇点形状的变化。本章还讨论了引力波的理论预测，以及光线在引力场中的弯曲路径。 --- 第四部分：宇宙学前沿的未解之谜 最后一部分将理论物理学的工具应用于宇宙学的尺度，探讨我们对宇宙起源、演化和最终命运的理解。 第九章：标准宇宙学模型（Lambda-CDM） 本章以弗里德曼方程（Friedmann Equations）为核心，系统阐述了标准宇宙学模型。我们详细分析了宇宙膨胀的动力学，包括平坦性、物质密度和宇宙常数的作用。对宇宙微波背景辐射（CMB）的特性，特别是其温度涨落谱，进行深入解读，阐明了CMB如何作为宇宙“婴儿期”的快照。 第十章：暴胀理论与早期宇宙 大爆炸模型的视界问题、平坦性问题和磁单极子问题催生了暴胀理论。本章详述了暴胀机制的物理图像，即在极早期宇宙中，一个标量场（Inflaton）驱动的指数膨胀。我们探讨了暴胀如何解释了CMB的均匀性和各向同性，并讨论了暴胀在量子涨落被拉伸成结构初始条件的机制。 第十一章：暗物质与暗能量的证据 本章集中讨论现代宇宙学最大的挑战——暗物质和暗能量。对于暗物质，本书从星系旋转曲线、引力透镜效应以及宇宙大尺度结构的形成等方面，提供了其存在的强有力证据，并讨论了诸如弱相互作用重粒子（WIMPs）等候选者。对于暗能量，本书主要围绕宇宙加速膨胀的观测数据（Ia型超新星）展开，并探讨了宇宙学常数与再加速理论的物理内涵。 --- 总结与展望 本书的最后部分将上述所有知识点串联起来，勾勒出现代物理学的全貌。它强调了理论预测与实验观测之间的良性互动，指出了量子引力、弦理论等前沿领域在统一物理学理论中的潜力与挑战。 《现代物理学前沿探索：从量子力学到宇宙学》通过严谨的数学处理和清晰的物理图像，旨在培养读者运用跨领域知识解决复杂问题的能力，是深入理解当代物理学精髓的必备参考书。

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我必须强调一下这本书在系统性上的严谨度。它不仅仅是知识点的简单堆砌，而是构建了一个极其完善的知识网络。从向量空间的基础构建，到线性变换的深入探讨，再到内积空间和谱理论的拓展，每一步的推进都建立在前一章坚实的基础上。作者在引入新概念时，总会不厌其烦地回顾旧知识，确保读者不会在知识链条的某个环节掉队。这种结构化的组织方式，对于构建完整的知识体系至关重要，尤其适合那些希望通过自学掌握扎实基础的学生。它不是让你囫囵吞枣地通过考试，而是真正培养你像数学家一样思考问题的能力，让知识的理解和应用都变得水到渠成。

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这本书的排版和印刷质量简直是教科书级别的典范，每一页的纸张质感都非常舒服，拿在手里有一种沉甸甸的踏实感。装帧设计也相当考究，封面设计简约而不失专业性，色彩搭配协调，让人在众多教材中一眼就能注意到它。更值得称赞的是，作者在内容组织上的精妙布局，章节之间的过渡自然流畅，逻辑性极强。初学者阅读时，即便是面对那些抽象的数学概念，也能被引导得有条不紊。特别是那些定理的证明过程，步骤清晰、逻辑严谨，用词精准，仿佛有一位经验丰富的老师在耳边细细讲解。这种高质量的制作水准，无疑为长时间的阅读和学习提供了良好的物质基础，让人愿意一页一页地沉浸其中，享受探索数学世界的乐趣。

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作为一本自测导向的辅导书，其配套练习部分的精心设计堪称一绝。它的难度梯度控制得非常巧妙，从最基础的定义辨析题，到需要综合运用多个知识点的综合大题，层层递进，环环相扣。我最喜欢它在每章末尾设置的“疑难点攻克”板块，它精准地捕捉到了学习者最容易犯错的地方，并提供了非常细致的错误归因和修正思路。相比于那些只提供答案而不解释过程的练习册，这本书的详尽解析简直是雪中送炭。它不仅告诉你“为什么错”，更重要的是告诉你“应该怎么想”。这种反馈机制的建立，使得自我评估和查漏补缺的过程变得高效而有针对性，极大地提升了我的学习效率和自信心。

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这本书的讲解深度和广度令人印象深刻，它显然不是那种流于表面的“速成宝典”，而是真正致力于打牢读者基础的力作。我尤其欣赏它对核心概念的剖析，远超一般教材的肤浅介绍。例如，在涉及到特征值和特征向量时，作者不仅给出了标准的代数计算方法，还深入挖掘了其在几何空间变换中的直观意义，这种多角度的阐释极大地帮助我突破了以往理解上的瓶颈。对于那些需要跨学科应用的读者来说，书中穿插的实例分析显得尤为宝贵，它们并非生搬硬套的习题，而是精心挑选的、能体现数学工具强大力量的真实场景。读完之后，你会感觉对整个线性代数体系的骨架和血肉都有了一个全新的、立体的认识，而不仅仅是记住了一堆公式。

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这本书的行文风格非常独特，它没有传统教材那种拒人于千里之外的冷峻感，反而透露着一种循循善诱、充满热情的教育者口吻。语言平实易懂，即便是初次接触线性代数的读者，也不会因为晦涩的术语而感到气馁。作者似乎深谙学习者在面对抽象数学时的心理障碍，总能在关键时刻插入一些富含哲理的思考，引导我们跳出计算的泥潭，去领悟背后的数学美感。这种“润物细无声”的教学方式，让原本枯燥的代数运算变得富有生命力。读起来更像是在跟一位耐心且富有激情的导师进行一对一的交流，而非被动地接受知识的灌输，学习过程因此充满了愉悦感。

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