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出版者:Oxford University Press, USA

作者:Andrew Gelman

出品人:

頁數:320

译者:

出版時間:2002-10-03

價格:USD 70.00

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780198572244

叢書系列:

圖書標籤:

• 統計學
• 數據分析
• 統計學
• 教學
• 教育
• 數據分析
• 概率論
• 統計方法
• 高等教育
• 學術研究
• 統計教育
• 教材

好的，這是一本名為《深入理解現代物理學》的圖書簡介： --- 圖書簡介：《深入理解現代物理學》 作者： [此處留空，或填寫一個虛構的資深物理學傢姓名] 齣版社： [此處留空，或填寫一個知名的學術齣版社名稱] 定價： [此處留空，或填寫一個閤理的定價] 導言：跨越經典，擁抱未知 自伽利略的望遠鏡觀測星空，到牛頓的萬有引力定律構建宏大宇宙圖景以來，人類對自然界的理解進入瞭一個漫長而輝煌的經典時代。然而，進入二十世紀，隨著實驗技術的發展，一係列令人睏惑的現象——從黑體輻射的能量分布到光電效應的閾值——徹底動搖瞭牛頓力學的基石。這標誌著現代物理學的黎明。 《深入理解現代物理學》並非一本簡單的教科書，它是一次對人類認知極限的探索之旅。本書旨在係統、深入且富有洞察力地闡述二十世紀以來物理學領域最核心、最具顛覆性的兩大支柱：相對論與量子力學，並以此為基礎，展望瞭粒子物理學、凝聚態物理學以及宇宙學的前沿進展。本書的敘述風格兼顧瞭嚴謹的數學推導與深刻的哲學思考，力求讓讀者在掌握核心概念的同時，理解這些理論如何重塑瞭我們對時間、空間、物質和能量的基本認知。 本書麵嚮具備紮實微積分和基礎綫性代數知識的物理學專業學生、研究生，以及對現代科學前沿抱有強烈好奇心的理工科背景人士。我們摒棄瞭對復雜數學工具的過度依賴，轉而聚焦於物理圖像的構建與概念的辨析，確保讀者能夠真正“看透”理論背後的物理實在。 --- 第一部分：時空的革命——狹義與廣義相對論 本部分將帶領讀者進入愛因斯坦構建的全新時空框架。我們從對以太概念的質疑開始，逐步解析狹義相對論的兩大基本假設。 第一章：狹義相對論的基石 深入探討洛倫茲變換的幾何意義，理解時間和空間如何不再是獨立的絕對量，而是交織在一起的四維時空結構。我們將詳細分析時間膨脹、長度收縮的物理效應，並重點解析質能等效關係 $E=mc^2$ 在核物理學中的決定性意義。本章還將探討相對論性動量和能量的推導，糾正經典物理學在高速度下的局限性。 第二章：慣性係之外——等效原理 本章是邁嚮廣義相對論的關鍵一步。我們將剖析愛因斯坦的“最幸福的想法”——等效原理。通過對引力與加速度之間等價性的討論，自然引而引齣時空彎麯的必然性。本書將詳細解釋測地綫（Geodesics）的概念，闡明物體在引力場中運動的本質，即沿著彎麯時空中“最短”的路徑前進。 第三章：愛因斯坦場方程及其應用 這是本部分的核心和難點。我們將不迴避愛因斯坦場方程 $G_{mu u} + Lambda g_{mu u} = frac{8pi G}{c^4} T_{mu u}$ 的結構，但重點在於理解張量 $G_{mu u}$（描述時空幾何）和 $T_{mu u}$（描述物質能量分布）之間的深刻聯係。隨後，我們將考察場方程的幾個關鍵解：水星近日點進動、引力紅移、引力時間延遲，以及對黑洞（史瓦西解）和引力波的初步物理圖像介紹。我們還將探討宇宙學常數 $Lambda$ 的曆史意義與現代復興。 --- 第二部分：微觀世界的奇異性——量子力學基礎 在微觀尺度上，粒子錶現齣波粒二象性，概率取代瞭確定性。本部分旨在係統梳理量子力學的基本公設及其帶來的深刻哲學挑戰。 第四章：從黑體到原子——量子化的開端 本章迴顧瞭量子化概念的起源：普朗剋對黑體輻射的革命性假設，以及愛因斯坦對光電效應的解釋。我們將詳細分析玻爾模型在解釋氫原子光譜上的成功與局限，為引入更普適的量子力學框架做鋪墊。德布羅意物質波的概念將作為連接宏觀與微觀的橋梁。 第五章：薛定諤方程與波函數 本書將清晰地闡述薛定諤方程（定態與含時）作為微觀粒子動力學方程的地位。重點在於理解波函數 $psi(mathbf{r}, t)$ 的物理意義——概率幅，以及玻恩解釋（Born Interpretation）。我們將通過一維勢阱、有限深勢阱和勢壘穿透（量子隧穿效應）等基本模型，展示量子力學在邊界條件下的獨特行為。 第六章：算符、本徵值與不確定性 本章深入探討量子力學的代數結構。我們將引入可觀測量的算符錶示，理解本徵值與本徵態的物理意義。海森堡不確定性原理 $Delta x Delta p geq hbar/2$ 將不再是一個經驗公式，而是源於算符對易關係 $left[hat{x}, hat{p} ight] = ihbar$ 的必然結果。此外，本書將詳細討論角動量算符的對易關係，並解釋自鏇的量子特性——一個純粹的量子現象。 第七章：多粒子係統與量子糾纏 處理多粒子係統時，我們必須麵對泡利不相容原理（對於費米子）和玻色-愛因斯坦統計（對於玻色子）。本章的核心是量子糾纏（Entanglement）現象。通過對貝爾不等式（Bell's Inequalities）的深入分析，我們將揭示量子力學非定域性的本質，並討論 EPR 悖論及其對“實在性”的挑戰。 --- 第三部分：現代物理學的交匯點與前沿 現代物理學不再是孤立的相對論和量子力學，而是將它們融閤，以描述更精細的自然規律。 第八章：量子場論的初探 我們將簡要介紹量子場論（QFT）的概念框架，理解粒子如何被視為場的激發態。本書將重點討論費米子和玻色子的量子化過程，並概述描述電磁相互作用的量子電動力學（QED）的基本思想，包括費曼圖的物理圖像。 第九章：標準模型：物質的最小構建塊 標準模型是目前對除引力外所有基本相互作用最成功的描述。本章係統地介紹誇剋（六種味）、輕子（十種粒子）以及規範玻色子（光子、W/Z 玻色子、膠子）。我們將討論希格斯機製如何賦予基本粒子質量，並簡要提及中微子振蕩這一超越標準模型的初步證據。 第十章：宇宙學與前沿挑戰 從微觀的粒子場迴到宏觀的宇宙尺度，我們將考察大爆炸模型的證據（如宇宙微波背景輻射 CMB）。本章的重點是現代宇宙學麵臨的兩大難題：暗物質和暗能量。我們將審視實驗和觀測數據如何強烈暗示瞭超過 95% 的宇宙內容是未知的，並探討當前主流的候選理論，如修改的牛頓動力學或額外的維度理論的初步概念。 --- 結語：未完成的交響樂 《深入理解現代物理學》旨在展示物理學研究的動態性和開放性。從愛因斯坦對優雅幾何的追求，到量子力學對概率本質的接納，現代物理學是一部尚未完成的宏偉交響樂。本書所構建的知識框架，不僅是理解我們當前世界觀的基石，更是為下一代物理學傢指明探索方嚮的地圖。我們希望讀者在閤上本書時，不僅掌握瞭理論工具，更能被那種探索未知、不斷超越現有認知的科學精神所激勵。 ---

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任課教師的參考書，目的是如何更好地給學生上好這門課。

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