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出版者:Addison Wesley

作者:Charles D. Miller

出品人:

页数:1088

译者:

出版时间:2007-1-12

价格:USD 153.33

装帧:Hardcover

isbn号码:9780321361462

丛书系列:

图书标签:

• 数学
• 高等数学
• 数学概念
• 数学思想
• 大学教材
• 数学分析
• 离散数学
• 微积分
• 代数
• 几何

好的，下面是关于一本名为《物理世界的奥秘：从微观粒子到宇宙演化》的图书简介，该书内容与《Mathematical Ideas Expanded Edition》无关，并力求内容详实自然。 --- 物理世界的奥秘：从微观粒子到宇宙演化 作者： [此处留空，或填入一个虚构的资深物理学家姓名，例如：艾伦·里德博士] 出版社： [此处留空，或填入一个虚构的学术出版社名称，例如：星辰科学出版社] 出版年份： [此处留空，或填入一个虚构的年份，例如：2024年] 内容简介 《物理世界的奥秘：从微观粒子到宇宙演化》是一部旨在全面、深入地探索现代物理学前沿与核心概念的综合性著作。本书旨在搭建一座理解我们所处宇宙的宏大框架，从最基本的物质构成单元——量子场——出发，逐步拓展至恒星、星系乃至整个时空结构的演化规律。本书的叙事结构严谨，既尊重物理学的数学基础，又致力于以清晰、直观的方式阐释那些常常被认为晦涩难懂的物理学原理，使之对物理学爱好者、跨学科研究人员以及寻求深入理解自然界基本规律的读者都具有极高的价值。 全书分为五大部分，共十六章，层层递进，构建了一幅完整而动态的物理学图景。 第一部分：物质的基石——量子力学与粒子物理 本部分聚焦于描述自然界最小尺度的物理学——量子世界。我们不再讨论宏观物体上牛顿力学的直观理解，而是深入探究概率、叠加态与不确定性原理。 第一章：波粒二象性与量子基础 本章详细回顾了光电效应、黑体辐射如何催生了普朗克的量子化概念，以及德布罗意波的提出如何将“粒子”的概念扩展到物质本身。我们深入探讨了薛定谔方程的物理内涵，尤其关注其作为系统时间演化动力学工具的地位。重点剖析了波函数的概率诠释及其与测量过程的关联，为理解后续的量子场论打下坚实基础。 第二章：原子结构与周期表背后的量子逻辑 从氢原子能级光谱的精确描述出发，本章解释了泡利不相容原理如何决定了电子的排布，从而构建了元素周期表。通过角动量量子化和自旋概念的引入，读者将清晰地理解化学键的本质——电子共享与交换的量子力学描述。同时，本章也将简要涉及分子光谱学和固态物理的早期概念，为理解材料的宏观性质埋下伏笔。 第三章：标准模型：基本粒子的“元素周期表” 本章是粒子物理学的核心。我们系统地介绍了夸克和轻子两大类基本费米子，以及传递基本相互作用的玻色子——光子、胶子、W和Z玻色子。着重探讨了量子电动力学（QED）的成功之处，以及量子色动力学（QCD）中夸克禁闭的现象。最后，本章将详细讨论希格斯机制的发现及其对粒子质量起源的解释，标志着标准模型的高光时刻。 第二部分：相互作用的框架——场论与对称性 本部分将视角从离散的粒子提升到连续的场，探讨物理定律如何通过对称性原理得以统一和简化。 第四章：从经典场到量子场论的飞跃 本章讲解了经典场论（如电磁场）与量子力学的结合——量子场论（QFT）的构建逻辑。我们探讨了如何用量子化的场来描述粒子的产生和湮灭，并将相对论效应自然地纳入框架。拉格朗日密度和作用量原理在场论中的核心地位被强调，展示了物理定律如何以最小作用量原理的形式优雅地表达出来。 第五章：规范对称性与基本力 本章是理解现代物理统一趋势的关键。通过介绍局部规范不变性的概念，我们将电磁力（U(1)规范群）、弱核力（SU(2)规范群）和强核力（SU(3)规范群）统一在一个理论框架之下。深入分析了这些对称性如何“强迫”产生相应的规范玻色子，并阐释了电弱统一理论的深刻意义。 第三部分：宏观世界的支配者——广义相对论与时空几何 本部分将焦点转向引力，探讨爱因斯坦如何将引力从一种力重新定义为时空的几何属性。 第六章：等效原理与时空弯曲 本章从狭义相对论的局限性出发，引入了爱因斯坦的等效原理——引力效应与加速度无法在局部区分。随后，我们进入黎曼几何的简要介绍，阐明了度规张量如何描述时空的曲率，并正式引入爱因斯坦场方程。 第七章：引力场动力学与经典检验 本章详细分析了爱因斯坦场方程的物理含义，探讨了水星近日点进动、光线在太阳附近的弯曲以及引力红移等经典引力现象的精确预测。我们还讨论了引力波的理论基础——时空涟漪的传播特性，以及这些预测如何为后续的实验验证奠定了基础。 第八章：黑洞：时空的终极陷阱 本章专门探讨广义相对论最奇特的解——黑洞。从史瓦西解开始，深入分析事件视界、奇点的概念，以及霍金辐射的理论预测——量子效应在强引力场中的体现。本章还讨论了黑洞的形成、合并过程及其在星系演化中的作用。 第四部分：从原子到材料——凝聚态物理概览 本部分将视角拉回至我们日常接触的物质尺度，探讨大量粒子集合所呈现出的集体行为和新兴属性。 第九章：晶格振动与声子 本章介绍晶体结构的基本模型，重点分析晶格振动如何被量子化为准粒子——声子。声子在材料热容和导热性中的作用被详细阐述，展示了准粒子概念在处理复杂多体系统中的强大威力。 第十章：电子的海洋——金属与能带理论 本章解释了为什么有些材料导电，而有些材料绝缘。通过布洛赫定理，我们理解了电子在周期性晶格中的行为，并构建了能带结构的概念。费米能级、导带与价带的区分，成为理解导体、半导体和绝缘体物理性质的基石。 第十一章：超导性与宏观量子现象 本章聚焦于超导态这一独特的宏观量子现象。从零电阻到迈斯纳效应，我们介绍BCS理论如何通过库珀对的形成来解释传统的低温超导现象，并简要展望高温超导研究的现状与挑战。 第五部分：宇宙的尺度——宇宙学与未来展望 本书的最后一部分将视野拓展到最大尺度，考察整个宇宙的起源、结构和命运。 第十二章：弗里德曼方程与膨胀的宇宙 本章系统介绍了大爆炸模型的理论基础。从罗伯逊-沃尔克度规出发，推导出弗里德曼方程，用以描述宇宙尺度的膨胀。本章详细分析了宇宙的物质密度、曲率与未来命运之间的关系。 第十三章：早期宇宙的演化 我们回溯宇宙诞生的最初瞬间。从暴胀理论的必要性及其对宇宙学微波背景（CMB）各向异性的解释，到核合成过程如何决定了宇宙中轻元素的丰度，本章描绘了从夸克-胶子等离子体到中性原子形成的关键阶段。 第十四章：暗物质与暗能量 本章探讨了现代宇宙学面临的两大谜团。首先，通过星系旋转曲线、引力透镜等证据，确立了暗物质存在的必要性；接着，通过对Ia型超新星观测的分析，引出了加速膨胀现象背后的暗能量模型，并讨论了其与真空能的关联。 第十五章：结构形成与演化 本章将引力与早期密度扰动相结合，解释了宇宙网、星系和星系团等宏观结构的层次化形成过程。通过N体模拟的视角，读者将理解引力如何在数十亿年间将均匀的早期宇宙塑造成我们今天观测到的斑斓图景。 第十六章：物理学的未竟之路 本书的收官章节将目光投向前沿和尚待解决的问题。量子引力（弦理论、圈量子引力等）的初步介绍，量子力学与广义相对论的最终整合，以及物理学对“万有理论”的持续追求，将作为对读者探索精神的激励。 --- 《物理世界的奥秘：从微观粒子到宇宙演化》不仅仅是一本教科书，它更是一场思想的远征。作者凭借深厚的学术功底和卓越的表达能力，将那些塑造了我们对时间、空间、物质和能量认知的全部核心理论，以一种既严谨又富有人文关怀的方式呈现给读者。本书承诺为每一位渴望超越直觉、触及自然界最深层奥秘的求知者，提供一张通往现代物理学殿堂的详尽地图。

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