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出版者:北京大学出版社

作者:赵凯华

出品人:

页数:146

译者:赵凯华

出版时间:2000-01-01

价格:12.0

装帧:平装

isbn号码:9787301047606

丛书系列:

图书标签:

• 物理
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探索宇宙奥秘：从经典到前沿的物理学之旅 图书名称： 物理2000进入新千年的物理学 图书简介： 当我们迈入二十一世纪的门槛，人类对自然界最基本规律的认知正经历着一场深刻的变革。本书并非简单地回顾二十世纪物理学的辉煌成就，而是聚焦于一个至关重要的转折点——“2000年左右”，这个时间节点标志着一系列理论框架的成熟与新实验范式的涌现。它深入剖析了二十世纪末期物理学界正在酝酿和爆发的重大议题，旨在为读者构建一幅清晰、详尽的现代物理图景。 第一部分：经典理论的再审视与边界拓展 二十世纪的物理学，从爱因斯坦的相对论到量子力学的建立，已经为我们描绘了一个宏大而精确的微观与宏观世界模型。然而，进入新千年，这些看似坚固的支柱开始面临新的挑战与更精细的检验。 1. 相对论的精确检验与宇宙学的融合： 本书首先回顾了广义相对论在二十世纪末期取得的关键实验证据，例如对水星近日点的精确修正、引力红移的观测，以及射电天文学对脉冲星双星系统的精妙测量。重点在于阐述这些观测如何将爱因斯坦的理论从数学奇迹推向无可置疑的物理现实。 更重要的是，我们探讨了宇宙学——物理学与天文学的交叉领域——在千禧年之交的巨大飞跃。暗物质与暗能量的困惑，不再是边缘理论，而是主导宇宙命运的关键要素。书中详尽解析了各种间接证据（如星系旋转曲线、宇宙微波背景辐射的各向异性）是如何迫使物理学家接受宇宙中绝大部分物质和能量的性质仍是未知的。我们考察了$Lambda$CDM模型的构建过程及其早期面临的挑战。 2. 量子力学的精细结构与信息论的交汇： 量子力学在描述微观粒子行为方面取得了无与伦比的成功，但在二十世纪末，其哲学诠释和潜在应用开始产生新的化学反应。本书深入探讨了量子纠缠现象从贝尔不等式检验到实际量子信息科学萌芽的历程。我们不仅仅停留在“薛定谔的猫”这类概念层面，而是深入解析了量子隧穿效应的实际工程应用前景，以及量子光学如何通过高精度激光冷却和囚禁技术，使得单个原子或光子的操纵成为可能。 此外，书中对量子场论（QFT）的结构进行了清晰的梳理，尤其关注重整化群的理念如何帮助物理学家处理高能碰撞中出现的无穷大问题，并为粒子物理学的标准模型提供了数学基础。 第二部分：粒子物理学的里程碑与未解之谜 二十世纪末，粒子物理学经历了高能加速器的黄金时代，标准模型达到了其预测能力的巅峰。本书着重描绘了这一时期实验物理学的突破及其留下的悬而未决的问题。 1. 标准模型的巩固与缺失的环节： 本书详述了标准模型（Standard Model, SM）的构成，即夸克、轻子、规范玻色子（光子、W/Z玻色子、胶子）的完整图景。我们特别关注电子和夸克的家族结构（三代）的确认，以及CP破坏现象在K介子衰变中的确证，这为解释物质在宇宙大爆炸后如何存留下来提供了至关重要的线索。 然而，标准模型并非万能。书中清晰地指出了其无法解释的重大难题，这些难题驱动着“2000年进入新千年”的物理学探索： 中微子的质量问题： 实验证据越来越倾向于证明中微子具有微小但非零的质量（例如中微子振荡现象的确认），这直接挑战了标准模型中中微子是无质量粒子的初始假设。 引力的量子化难题： 标准模型成功地将电磁力、弱核力和强核力统一在量子框架下，但引力，作为四种基本力中最弱但描述尺度最大的力，仍然游离于量子场论的框架之外。 2. 大型实验装置的现状与未来展望： 本书详细介绍了在九十年代末至新千年之初，全球领先的高能物理实验设施，如费米实验室（Fermilab）的Tevatron对顶夸克质量的精确测量，以及欧洲核子研究组织（CERN）的大型强子对撞机（LHC）的建设背景。这些设施的目标不再仅仅是“发现”新粒子，而是要以前所未有的精度检验标准模型的每一个参数，寻找“新物理”（Physics Beyond the Standard Model, BSM）的蛛丝马迹。 第三部分：凝聚态物理的革命与复杂系统的兴起 物理学的疆域远不止于基本粒子和宇宙尺度，凝聚态物理学在新千年之交正以前所未有的速度发展，深刻影响着材料科学与信息技术。 1. 超导现象的新突破与理论理解： 书中分析了高温超导材料（如铜氧化物）的发现及其对传统BCS理论的挑战。我们考察了在九十年代末期，物理学家们如何试图理解这些复杂材料中电子行为的非平凡关联，以及对寻找“常温超导”的持续热情。 2. 复杂系统与非线性动力学： “2000年”的物理学不再仅仅关注可解析的线性系统。本书探讨了混沌理论在统计物理学中的应用，以及复杂性科学作为跨学科前沿的崛起。从湍流到神经网络的早期模型，物理学工具被用来解析那些展现出集体行为和突现属性的系统，标志着对“秩序与无序边界”的深刻兴趣。 3. 新兴的量子材料研究： 本书特别介绍了当时开始受到关注的低维系统，如量子点和量子阱。这些结构的电子性质可以被尺寸效应精确调控，预示着未来半导体技术和纳米技术的发展方向。 结语：通往未知领域的罗盘 《物理2000进入新千年的物理学》并非一本教科书，而是一份精确的“时代快照”与“前瞻指南”。它记录了物理学界在成功地将宏观（广义相对论）与微观（量子力学）理论推向各自的极限后，所面临的统一挑战：如何调和量子引力？暗能量的本质究竟是什么？标准模型之外的新粒子在哪里？本书为所有对基础科学充满好奇的读者，提供了进入二十一世纪物理学前沿研究所需的理论基础与探索精神。它强调的不是已知，而是正在被积极探索的、充满挑战的未知领域。

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这本书最让我感到震撼的，是它对当时（也就是2000年前后）物理学界“士气”的捕捉。世纪之交，人们对科技的未来充满了乐观，但物理学似乎正好处于一个理论模型相对成熟，而实验突破停滞的尴尬期。作者敏锐地捕捉到了这种“等待新范式”的氛围。他详细描述了大型强子对撞机（LHC）刚刚进入建设阶段时的种种期待与争议，以及对引力波探测前景的谨慎乐观。他没有用激昂的辞藻去粉饰太平，而是用数据和引用当时科学家的访谈，描绘出一种“在已知与未知之间徘徊”的真实状态。阅读过程中，我能清晰地感受到，物理学家们既为过去一百年的成就感到自豪，又对未来如何突破标准模型的限制感到焦虑。这本书的价值，在于它不仅记录了物理知识本身，更记录了驱动这些知识前进的，那些活生生的科学家的精神面貌和集体情绪。它是一份珍贵的、关于一个伟大科学时代的“现场记录”。

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我对这本书最欣赏的一点是它对“不确定性”的坦诚。很多关于物理学的科普读物，为了让读者感到振奋，往往会把那些尚未解决的问题描述得像触手可及的突破口。但《物理2000》则不然。作者毫不留情地揭示了当时物理学面临的几大“硬骨头”——引力的量子化问题、真空能量的密度矛盾等等。他详细比较了当时主流的几种解决方案（比如圈量子引力和超弦理论的竞争态势），并深入分析了各自的哲学基础。这种深入骨髓的分析，让我意识到，科学的进步往往是缓慢且充满反复的。这本书与其说是一本科普书，不如说是一部关于“科学方法论”和“知识边界”的深度探讨。它没有给出简单的答案，而是教会了我如何提出更好的问题。我特别喜欢其中关于哲学思辨的部分，它探讨了观察者在量子力学解释中所扮演的角色，那种从数学推导自然升华为对存在本质的追问，非常引人入胜。

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这本书刚到手，厚重得像块砖头，封面设计得相当简约，黑底白字，透着一股子老派的严谨。我本来以为它会是那种枯燥乏味的教科书，毕竟名字里带着“2000”这个充满怀旧感的年份。但翻开目录，我立刻被吸引住了。它涵盖了量子场论的最新进展、宇宙学中关于暗物质和暗能量的争论，甚至还提到了当年兴起的圈量子引力理论。作者的笔触非常老练，对那些复杂的数学推导并不回避，但又擅长用非常直观的类比来解释核心概念。比如，他描述时空弯曲时，用的不是标准的黎曼几何术语，而是把宇宙想象成一个巨大的、被质量扭曲的蹦床，效果出奇地好。我记得他花了相当大的篇幅讨论了标准模型的局限性，以及当时物理学界对“大统一理论”的探索方向。阅读过程就像是跟着一位经验丰富的向导，在知识的迷宫中穿梭，每走一步都有新的发现。这本书的优点在于它的广度，它不仅仅是记录了2000年前后的物理学前沿，更像是对一个时代的物理思想进行了一次全面而深刻的扫描。

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这本书的阅读体验简直是……充满挑战，但回味无穷。我得承认，一开始我读得非常慢，几乎每隔两页就要停下来查阅一个背景知识。那些关于粒子物理实验数据的分析部分，对我这个非专业人士来说，简直是天书。不过，我坚持了下来，主要是因为作者在处理那些前沿理论时展现出的那种近乎诗意的洞察力。他不仅仅是在罗列事实和公式，更是在讲述物理学家们如何思考、如何挣扎于未知的边界。有一章专门探讨了弦理论在世纪之交的地位，作者平衡地分析了它的数学美感和实验验证上的困境，那种客观又略带批判性的态度，让人对这门学科的复杂性有了更深的理解。这本书的叙事结构非常独特，它不像传统教材那样线性推进，而是采取了一种主题交叉的方式，让你在宏观的宇宙图景和微观的粒子世界之间反复跳跃，强迫你的思维也跟着跳跃起来。读完后感觉像是参加了一场高强度的智力马拉松，虽然精疲力竭，但收获巨大。

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说实话，这本书的排版和装帧设计实在不敢恭维，纸张偏黄，字距也略显局促，初看之下，确实有种“年代久远”的沧桑感，完全没有现在新出版的物理学书籍那种轻盈和现代感。但一旦进入内容，这种物理上的粗糙感就烟消云散了。作者在介绍相对论和量子力学这两个“双雄”在2000年前后的交汇点时，使用了大量的历史背景作为铺垫。他花了很大力气去还原了费曼、狄拉克等巨匠的思想脉络，让读者理解为什么这些理论会以这样的形式出现。这本书的叙事节奏非常扎实，像是一位耐心的导师，他不会急于展示最炫目的成果，而是会先带你回到基础，重建知识的根基。我感觉自己仿佛回到了大学课堂，但这次，导师的知识储备远超我的想象。这本书最棒的地方在于，它把物理学的历史、哲学和最前沿的数学完美地融合在了一起，读起来一点也不觉散乱，反而有一种浑然一体的史诗感。

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