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出版者:

作者:王秀敏 编

出品人:

页数:213

译者:

出版时间:2009-6

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787563519699

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《微观世界探秘：现代物理学前沿解析》 书籍定位与内容概述 《微观世界探秘：现代物理学前沿解析》并非一本面向初学者的基础物理教材，它是一部深入探讨二十世纪以来，尤其是近几十年内，微观尺度物理学重大突破与理论前沿的专业性读物。本书旨在为具备扎实经典物理学基础（包括经典力学、电磁学和基础热力学）的读者，构建一座通往量子场论、粒子物理学、凝聚态物理核心概念的桥梁。全书结构严谨，逻辑递进，力求在不依赖冗长数学推导的前提下，清晰阐述深奥的物理图像与实验证据。 第一部分：量子力学基石的深化与拓展 本部分将超越薛定谔方程的基本应用，聚焦于现代量子力学在更复杂系统中的体现。 第一章：非相对论性量子力学的进阶主题 本章首先回顾了角动量理论的代数结构，重点讨论了自旋的概念如何从理论的必然性中涌现，而非仅仅是一个附加假设。我们将详细分析狄拉克符号（Bra-Ket Notation）的完备性，并将其应用于多粒子系统的描述，特别是全同粒子统计（玻色子与费米子）的本质区别及其对宏观性质的决定性影响，例如泡利不相容原理在电子结构中的核心地位。随后，我们将探讨微扰理论的精确应用场景，如塞曼效应（Zeeman Effect）的精细结构解释，以及处理简并能级下的摄动问题。 第二章：散射理论与势场相互作用 散射理论是理解微观粒子间相互作用的窗口。本章将深入探讨散射截面的物理意义，从费曼图（Feynman Diagrams）的早期定性描述出发，引入S矩阵的结构。重点讲解波恩近似（Born Approximation）的适用范围及其局限性，并对比相位差法（Phase Shift Analysis）在低能散射中的强大威力。此外，我们还将讨论束缚态与散射态之间的微妙联系，以及通过黎曼-洛赫不变量（Ramanujan-Lösch Identity, 仅在概念上引入）等工具，探讨久期（Quasi-stationary states）的存在。 第二部分：相对论性量子论的构建 进入相对论的框架，物理学的描述语言发生了根本性的变化。本部分旨在系统梳理如何将量子力学与狭义相对论相结合。 第三章：狭义相对论与量子场论的萌芽 本章从狭义相对论的动力学基础出发，引出相对论性量子力学的必要性。我们将详细分析克莱因-戈登方程（Klein-Gordon Equation）的提出、其固有的概率密度解释危机，以及如何从对能量-动量关系的正交性要求，导向狄拉克方程（Dirac Equation）的诞生。狄拉克方程的结构，特别是它自然地预言了自旋1/2和反物质的存在，将被视为物理学史上最优雅的统一之一。对负能级的“洞”理论（Hole Theory）的物理图像将被详尽阐述，为后来的量子电动力学（QED）打下坚实的基础。 第四章：量子电动力学（QED）的初步概念 QED是目前为止最精确的物理理论。本章侧重于理解其核心思想而非繁复的计算。我们将介绍如何通过“正则量子化”（Canonical Quantization）的方法，将经典电磁场（光子）提升为量子算符，从而描述光与物质的相互作用。书中将通过对比经典场论的拉格朗日量与量子场的重正化思想的雏形，解释为什么需要对理论进行重整化处理。最终，本章将用定性的方式展示费曼图如何成为计算相互作用概率幅的直观工具，并强调真空极化和兰姆位移（Lamb Shift）作为QED成功预测的里程碑。 第三部分：粒子物理学的标准模型与前沿猜想 微观世界的探索最终导向了对基本粒子及其相互作用的分类。 第五章：强子与轻子的分类及基本作用力 本章系统介绍了粒子物理学的“元素周期表”——标准模型。我们将区分轻子家族（Leptons）和夸克家族（Quarks），并解释它们如何根据电荷、色荷（Color Charge）和弱同位旋进行分类。对电磁力、弱核力和强核力的媒介子（Gauge Bosons）——光子、W/Z玻色子和胶子——的性质进行比较分析。特别地，我们将深入探讨色动力学（QCD）的核心特征：夸克禁闭（Confinement）和渐近自由（Asymptotic Freedom），阐释这些特性如何解释强子（如质子和中子）的内部结构，并超越简单的“夸克点模型”。 第六章：规范对称性与希格斯机制 标准模型之所以成功，归功于其基于局部规范对称性的构建。本章将详细介绍SU(3) x SU(2) x U(1) 规范群的结构及其物理意义。随后，我们将探讨如何赋予规范玻色子质量——希格斯机制。本书将侧重于解释自发对称性破缺（Spontaneous Symmetry Breaking）的物理图像，即“真空期望值”（Vacuum Expectation Value）的概念，以及希格斯场如何通过与基本粒子的耦合，赋予它们不同的惯性质量。 第七章：超越标准模型的前沿探索 尽管标准模型取得了巨大成功，但它仍无法解释暗物质、暗能量、中微子质量等现象。本章将简要介绍当前物理学界正在积极探索的方向。内容包括超对称性（Supersymmetry, SUSY）的动机和主要预测（如超伴子），大统一理论（GUTs）的构想，以及对量子引力问题的初步探讨，例如弦理论或圈量子引力（Loop Quantum Gravity）在解释早期宇宙或黑洞信息悖论中的潜在角色。 总结与读者展望 《微观世界探秘》旨在提供一个高屋建瓴的视角，展示人类理解物质最深层结构的智力历程。本书的阅读体验是概念驱动而非公式堆砌，它要求读者具备抽象思维能力，并对物理学的逻辑严密性保持敬畏之心。阅读本书后，读者将能够自信地跟踪最新的高能物理实验结果和理论进展报告，深刻理解当代物理学的核心挑战与未来方向。

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我是一个比较偏爱深入理论探讨的学习者，很多入门级的指导书对我来说深度不够。但这本书在保持基础清晰度的同时，对一些核心概念的深入挖掘也做得很到位。它不像某些教材那样，把理论的推导过程一笔带过，而是非常耐心地、一步一步地展示了从基本假设到最终结论的完整逻辑链条。尤其是在热力学和电磁学这两个我曾经的“拦路虎”部分，作者的处理方式简直是教科书级别的严谨和清晰。它能让你看到知识点之间是如何相互关联、层层递进的，建立起一个完整的知识体系。我甚至觉得，这本书的理论深度已经可以媲美一些研究生入门级的参考书了，但它又用本科生完全可以接受的语言去阐释，这中间的平衡把握得恰到好处，展现了作者深厚的学术功底和高超的教学艺术。

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这本书的语言风格非常具有感染力，读起来一点也不觉得枯燥乏味，反而有一种跟一位智者对话的畅快感。作者的文字带着一种沉稳而又充满激情的色彩，他似乎非常热爱他所讲解的这些物理定律，并将这份热情通过文字传递给了读者。在一些哲学层面的思考，比如物理定律的普适性和局限性探讨中，作者的观点总是那么深刻而富有启发性，经常能引发我长时间的沉思。我甚至会因为读到某一段精彩的论述而停下来，反复揣摩其中的深意。这已经超越了一本单纯的学习工具书的范畴，它更像是一本引导人探索自然奥秘的哲学随笔。每次合上书本，我都会感到思维被极大地拓宽，对科学精神有了更深层次的理解和敬畏。

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说实话，我原本对各种“学习指导”类的书籍都持保留态度，总觉得它们大多是把课本内容换个说法再包装一下，没什么新意。但是这本真的让我刮目相看。它的排版设计非常人性化，重点和难点都做了清晰的标注，阅读起来一点也不费力。最让我惊喜的是它对“易错点”的梳理，简直是神来之笔。很多地方，我以为自己已经掌握了，但书里指出的那些细微的陷阱，让我瞬间意识到自己之前的理解有多么片面和粗糙。作者似乎对我们这些学生的思维误区了如指掌，提前设好了“陷阱”，然后引导我们安全地跨过去。这种“预判式”的教学策略，极大地减少了我走弯路的时间。如果把这本书当作一本辅导资料，它绝对是超值的，它不是简单地告诉你“答案是什么”，而是教会你“如何思考才能得到正确的答案”。

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这本书的实用性，体现在它对解决实际问题的强大帮助上。我参加过一些数学建模和工程应用比赛，深知理论知识如何转化为实际生产力是多么重要。这本书在这方面的着墨不少。它不仅仅停留在理想化的物理模型上，而是会探讨在真实环境中，哪些因素会被忽略，哪些近似是可以接受的，以及如何在误差分析中体现出来。比如，它对误差传播和有效数字的处理部分，写得极其详尽和实用，这在做实验报告和数据分析时简直是救命稻草。阅读过程中，我感觉自己像是在跟随一位经验丰富的老工程师在工作，他不仅传授给你公式，更重要的是传授给你一种严谨、务实、追求精确的科学态度。这种从“纸面知识”到“动手能力”的跨越，是这本书给我带来的最大收获。

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这本书简直是物理学习的救星，尤其对于我这种基础薄弱的学生来说。我一直觉得大学物理概念抽象，公式推导复杂，每次上课都像在听天书。但是这本书的讲解方式非常贴合读者的思维习惯，它没有直接堆砌复杂的数学公式，而是先从生活中的实例切入，把那些枯燥的物理定律变得生动有趣。比如，在讲到动量守恒的时候，作者没有直接抛出那个让人头疼的方程，而是通过一个简单的台球碰撞的例子，把能量和动量的转移过程描绘得淋漓尽致。而且，这本书的习题设计也非常巧妙，不是那种简单的套公式题，而是有很多开放性的思考题，引导你去深入理解物理现象背后的本质。我特别喜欢它对实验的描述，细节丰富，让人仿佛身临其境，自己也在动手操作一样。读完一个章节，我感觉自己对整个物理世界的认知都提升了一个层次，不再是机械地记忆知识点，而是真正开始“理解”物理了。

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