目錄
第二版序言
第1講 前言 1
1.1 大家都可以來了解現代物理學前沿 1
1.2 為什么要選修物理學 2
1.3 現代物理學中的不同專業(yè) 5
1.4 現代物理學的前沿 7
1.5 關于參考書 14
第2講 時空觀念的變化——從牛頓到愛因斯坦 17
2.1 引言 17
2.2 牛頓的時空觀和決定論 21
2.3 宇宙學原理 24
2.4 白夜佯謬 25
2.5 愛因斯坦的貢獻 27
第3講 相對論淺釋 33
3.1 歷史背景 33
3.2 狹義相對論 34
3.3 動尺縮短和動鐘變慢 38
3.4 速度的合成 41
3.5 質能（質量和能量的）等價關系 42
3.6 愛因斯坦的引力理論（廣義相對論） 43
3.7 廣義相對論的三個關鍵性檢驗及其他 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 暗物質和暗能量 58
4.6 天體物理觀測衛(wèi)星的應用 59
4.7 宇宙學的自然單位制和普朗克尺度 62
第5講 我們的宇宙——宇宙演化簡史 64
5.1 宇宙的創(chuàng)生時期(05.2 普朗克時期(t~10-43s)65
5.3 大統(tǒng)一時期(tpl5.4 夸克-輕子時期(10-32s5.5 強子-輕子時期(10-6s 5.6 輻射時期和核合成時期(1s5.7 星系時期(2×105年5.8 恒星時期(t>109年)68
5.9 關于人擇原理 69
第6講 量子物理學的發(fā)展 72
6.1 宇觀物理學中的微觀粒子 72
6.2 經典物理學在微觀世界出了問題 73
6.3 量子觀念的提出 74
6.4 原子結構和光譜的研究引到舊量子論 75
6.5 新量子力學的第一個方案──矩陣力學的產生 77
6.6 新量子力學的第二個方案──波動力學的產生 78
6.7 波函數的統(tǒng)計詮釋 80
6.8 海森伯的不確定關系 81
6.9 相對論性量子力學的提出 82
6.10 2012年的諾貝爾物理獎——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)現和原子核組成的確定 86
7.2 大量強子的發(fā)現 87
7.3 強子的對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 91
7.5 底夸克的發(fā)現和B介子 92
7.6 第六味夸克──頂夸克的發(fā)現 92
7.7 電子性質的深入研究和量子電動力學的重正化 93
7.8 μ子的發(fā)現和“e-μ之謎” 95
7.9 τ子的發(fā)現和“e-μ-τ之謎” 96
7.10 中微子的發(fā)現和有關它們的“謎”97
7.11 輕子和夸克的分代 100
第8講 基本粒子的標準模型 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 強相互作用和標準模型 109
8.7 一些討論 114
8.8 中微子振蕩 115
第9講 對稱性和守恒量 118
9.1 對稱性和不變性 118
9.2 諾特(A.E.Nother)定理 118
9.3 處理對稱性的數學工具──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 微觀物理學和宇觀物理學的聯系 127
10.1 極早期宇宙和粒子物理理論 127
10.2 關于大統(tǒng)一理論 127
10.3 強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 宇宙學信息對中微子代數Nν的限制 133
10.6 正反物質不對稱的問題 135
第11講 宏觀物質世界的復雜性 138
11.1 引言 138
11.2 宏觀物理學的兩類問題 139
11.3 凝聚態(tài)物理學及其重要性 140
11.4 物質在分子層次的復雜性 143
11.5 高溫（高超導轉變溫度Tc）超導物理 144
11.6 低維物理和介觀物理 145
11.7 決定論和隨機性 145
11.8 交叉科學 146
第12講 量子流體和量子光學 148
12.1 什么是量子流體 148
12.2 低溫物理學的進展 148
12.3 超流性的發(fā)現 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 152
12.6 量子光學 154
12.7 激光精密光譜學 157
第13講 激光冷卻和捕獲原子 161
13.1 從1997年的諾貝爾物理學獎說起 161
13.2 激光冷卻和捕獲原子技術在科學上的應用 161
13.3 激光冷卻和捕獲原子技術的發(fā)展 162
13.4 激光冷卻原子的物理機制 164
13.5 激光捕獲原子──原子阱──的物理機制 166
13.6 BEC和2001年的諾貝爾物理學獎 167
第14講 分數量子霍爾效應 170
14.1 霍爾效應 170
14.2 量子霍爾效應 170
14.3 電磁計量的量子基準 172
14.4 半導體異質結 174
14.5 分數量子霍爾效應 176
第15講 高壓物理學 180
15.1 高壓物理學的意義和研究領域 180
15.2 高壓物理學的先驅者 181
15.3 高壓物理學的發(fā)展 183
15.4 超高壓的產生 184
15.5 超高壓下的凝聚態(tài)物理學 186
15.6 毛河光(H.K.Mao)在超高壓物理學方面的工作 186
15.7 超高壓下地殼和地幔物質的研究 190
習題 192
數學附注 200
1 矢量 200
2 矩陣 206
3 群 210
4 張量 215
外國人名及專用名索引 218
書中出現的諾貝爾獎索引 226