目錄
第二版序言
第1講 前言 1
1.1 大家都可以來(lái)了解現(xiàn)代物理學(xué)前沿 1
1.2 為什么要選修物理學(xué) 2
1.3 現(xiàn)代物理學(xué)中的不同專業(yè) 5
1.4 現(xiàn)代物理學(xué)的前沿 7
1.5 關(guān)于參考書 14
第2講 時(shí)空觀念的變化——從牛頓到愛因斯坦 17
2.1 引言 17
2.2 牛頓的時(shí)空觀和決定論 21
2.3 宇宙學(xué)原理 24
2.4 白夜佯謬 25
2.5 愛因斯坦的貢獻(xiàn) 27
第3講 相對(duì)論淺釋 33
3.1 歷史背景 33
3.2 狹義相對(duì)論 34
3.3 動(dòng)尺縮短和動(dòng)鐘變慢 38
3.4 速度的合成 41
3.5 質(zhì)能（質(zhì)量和能量的）等價(jià)關(guān)系 42
3.6 愛因斯坦的引力理論（廣義相對(duì)論） 43
3.7 廣義相對(duì)論的三個(gè)關(guān)鍵性檢驗(yàn)及其他 46
第4講 我們的宇宙——膨脹的宇宙 52
4.1 愛因斯坦方程的宇宙解 52
4.2 哈勃定律 53
4.3 熱大爆炸宇宙論 55
4.4 宇宙殘余的背景輻射 56
4.5 暗物質(zhì)和暗能量 58
4.6 天體物理觀測(cè)衛(wèi)星的應(yīng)用 59
4.7 宇宙學(xué)的自然單位制和普朗克尺度 62
第5講 我們的宇宙——宇宙演化簡(jiǎn)史 64
5.1 宇宙的創(chuàng)生時(shí)期(05.2 普朗克時(shí)期(t~10-43s)65
5.3 大統(tǒng)一時(shí)期(tpl5.4 夸克-輕子時(shí)期(10-32s5.5 強(qiáng)子-輕子時(shí)期(10-6s 5.6 輻射時(shí)期和核合成時(shí)期(1s5.7 星系時(shí)期(2×105年5.8 恒星時(shí)期(t>109年)68
5.9 關(guān)于人擇原理 69
第6講 量子物理學(xué)的發(fā)展 72
6.1 宇觀物理學(xué)中的微觀粒子 72
6.2 經(jīng)典物理學(xué)在微觀世界出了問題 73
6.3 量子觀念的提出 74
6.4 原子結(jié)構(gòu)和光譜的研究引到舊量子論 75
6.5 新量子力學(xué)的第一個(gè)方案──矩陣力學(xué)的產(chǎn)生 77
6.6 新量子力學(xué)的第二個(gè)方案──波動(dòng)力學(xué)的產(chǎn)生 78
6.7 波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋 80
6.8 海森伯的不確定關(guān)系 81
6.9 相對(duì)論性量子力學(xué)的提出 82
6.10 2012年的諾貝爾物理獎(jiǎng)——量子世界里的粒子控制 84
第7講 微觀世界的層次 86
7.1 中子的發(fā)現(xiàn)和原子核組成的確定 86
7.2 大量強(qiáng)子的發(fā)現(xiàn) 87
7.3 強(qiáng)子的對(duì)稱性和夸克模型的提出 89
7.4 粲夸克的提出和J/Ψ粒子的發(fā)現(xiàn) 91
7.5 底夸克的發(fā)現(xiàn)和B介子 92
7.6 第六味夸克──頂夸克的發(fā)現(xiàn) 92
7.7 電子性質(zhì)的深入研究和量子電動(dòng)力學(xué)的重正化 93
7.8 μ子的發(fā)現(xiàn)和“e-μ之謎” 95
7.9 τ子的發(fā)現(xiàn)和“e-μ-τ之謎” 96
7.10 中微子的發(fā)現(xiàn)和有關(guān)它們的“謎”97
7.11 輕子和夸克的分代 100
第8講 基本粒子的標(biāo)準(zhǔn)模型 101
8.1 基本粒子和相互作用 101
8.2 引力相互作用 102
8.3 電磁相互作用 103
8.4 弱相互作用 104
8.5 中間玻色子理論和弱電統(tǒng)一理論 107
8.6 強(qiáng)相互作用和標(biāo)準(zhǔn)模型 109
8.7 一些討論 114
8.8 中微子振蕩 115
第9講 對(duì)稱性和守恒量 118
9.1 對(duì)稱性和不變性 118
9.2 諾特(A.E.Nother)定理 118
9.3 處理對(duì)稱性的數(shù)學(xué)工具──群論 119
9.4 麥克斯韋方程的規(guī)范不變性 120
9.5 量子力學(xué)中的規(guī)范不變性 122
9.6 作用量原理 123
第10講 微觀物理學(xué)和宇觀物理學(xué)的聯(lián)系 127
10.1 極早期宇宙和粒子物理理論 127
10.2 關(guān)于大統(tǒng)一理論 127
10.3 強(qiáng)子及輕核形成的問題 130
10.4 宇宙早期核合成的理論 130
10.5 宇宙學(xué)信息對(duì)中微子代數(shù)Nν的限制 133
10.6 正反物質(zhì)不對(duì)稱的問題 135
第11講 宏觀物質(zhì)世界的復(fù)雜性 138
11.1 引言 138
11.2 宏觀物理學(xué)的兩類問題 139
11.3 凝聚態(tài)物理學(xué)及其重要性 140
11.4 物質(zhì)在分子層次的復(fù)雜性 143
11.5 高溫（高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc）超導(dǎo)物理 144
11.6 低維物理和介觀物理 145
11.7 決定論和隨機(jī)性 145
11.8 交叉科學(xué) 146
第12講 量子流體和量子光學(xué) 148
12.1 什么是量子流體 148
12.2 低溫物理學(xué)的進(jìn)展 148
12.3 超流性的發(fā)現(xiàn) 150
12.4 玻色-愛因斯坦凝聚（BEC） 151
12.5 3He超流體及其相變的發(fā)現(xiàn) 152
12.6 量子光學(xué) 154
12.7 激光精密光譜學(xué) 157
第13講 激光冷卻和捕獲原子 161
13.1 從1997年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?wù)f起 161
13.2 激光冷卻和捕獲原子技術(shù)在科學(xué)上的應(yīng)用 161
13.3 激光冷卻和捕獲原子技術(shù)的發(fā)展 162
13.4 激光冷卻原子的物理機(jī)制 164
13.5 激光捕獲原子──原子阱──的物理機(jī)制 166
13.6 BEC和2001年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 167
第14講 分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng) 170
14.1 霍爾效應(yīng) 170
14.2 量子霍爾效應(yīng) 170
14.3 電磁計(jì)量的量子基準(zhǔn) 172
14.4 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 174
14.5 分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng) 176
第15講 高壓物理學(xué) 180
15.1 高壓物理學(xué)的意義和研究領(lǐng)域 180
15.2 高壓物理學(xué)的先驅(qū)者 181
15.3 高壓物理學(xué)的發(fā)展 183
15.4 超高壓的產(chǎn)生 184
15.5 超高壓下的凝聚態(tài)物理學(xué) 186
15.6 毛河光(H.K.Mao)在超高壓物理學(xué)方面的工作 186
15.7 超高壓下地殼和地幔物質(zhì)的研究 190
習(xí)題 192
數(shù)學(xué)附注 200
1 矢量 200
2 矩陣 206
3 群 210
4 張量 215
外國(guó)人名及專用名索引 218
書中出現(xiàn)的諾貝爾獎(jiǎng)索引 226