21世紀(jì)新物理學(xué)

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引言:21世紀(jì)的新物理學(xué)
第一部分 物質(zhì)和宇宙
第1章 宇宙學(xué)
1.1 引言
1.2 熱大爆炸宇宙學(xué)
1.2.1 宇宙的膨脹
1.2.2 宇宙的均勻與各向同性
1.2.3 宇宙微波背景輻射
1.2.4 輕元素豐度
1.3 宇宙學(xué)的現(xiàn)代進(jìn)展
1.3.1 暗物質(zhì)
1.3.2 暗能量
1.3.3 暴脹
1.4 再電離后的宇宙
1.4.1 宇宙再電離歷史
1.4.2 星系的形成和演化
1.4.3 活動(dòng)星系核
1.4.4 γ射線暴
1.5 宇宙學(xué)的未來
1.5.1 探測(cè)暗物質(zhì)
1.5.2 暗能量與基礎(chǔ)物理學(xué)的聯(lián)系
1.5.3 暴脹與基礎(chǔ)物理學(xué)的聯(lián)系
1.5.4 弦宇宙學(xué)
1.5.5 新的觀測(cè)工具
1.6 總結(jié)
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作者簡(jiǎn)介
第2章 引力
2.1 引力的吸引作用
2.2 引力的一些奇特的性質(zhì)
2.3 廣義相對(duì)論和彎曲時(shí)空
2.4 弱引力和實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)
2.5 引力輻射和脈沖雙星
2.6 強(qiáng)引力、中子星和黑洞
2.7 引力和宇宙、暗物質(zhì)和暗能量
2.8 引力和早期宇宙
2.9 引力和量子論、普朗克尺度
2.10 黑洞和量子理論
2.11 為一無所有費(fèi)盡心機(jī)、宇宙學(xué)常數(shù)
2.12 量子引力理論
2.13 現(xiàn)在來討論關(guān)于時(shí)空的一些完全不同的東西
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作者簡(jiǎn)介
第3章 新天文學(xué)
3.1 引言
3.2 觀測(cè)天文學(xué)進(jìn)展
3.3 宇宙演化的標(biāo)準(zhǔn)模型
3.4 恒星演化的標(biāo)準(zhǔn)理論
3.5 天體物理學(xué)的研究前沿
3.5.1 脈沖星和反常脈沖星
3.5.2 微類星體
3.5.3 γ射線暴
3.5.4 吸積盤和噴射流
3.5.5 宇宙加速器
3.6 超出標(biāo)準(zhǔn)模型的物理學(xué)
3.7 遙遠(yuǎn)行星和天體生物學(xué)
3.8 結(jié)束語
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作者簡(jiǎn)介
第4章 粒子及其標(biāo)準(zhǔn)模型
4.1 粒子物理學(xué)的由來
4.2 標(biāo)準(zhǔn)模型
4.2.1 強(qiáng)相互作用
4.2.2 弱作用和電磁相互作用
4.2.3 隱藏的電弱對(duì)稱性
4.3 充滿發(fā)現(xiàn)的過去十年
4.4 重大問題
4.4.1 基元性
4.4.2 對(duì)稱性
4.4.3 統(tǒng)一
4.4.4 本體證認(rèn)
4.4.5 地形學(xué)
4.5 希格斯玻色子
4.6 統(tǒng)一理論
4.7 質(zhì)量的起源
4.8 中微子振蕩
4.9 超對(duì)稱性
4.10 引力和粒子物理學(xué)
4.11 粒子物理學(xué)的新工具
4.12 改變觀念
4.13 我們面前的路
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作者簡(jiǎn)介
第5章 超弦理論
5.1 引言
5.2 點(diǎn)粒子引起的問題
5.3 狹義相對(duì)論、量子理論和標(biāo)準(zhǔn)模型
5.4 引力、時(shí)空和量子理論
5.5 弦論——前驅(qū)者和早期發(fā)展
5.6 統(tǒng)一各種力的弦論
5.6.1 弦之間的相互作用
5.7 超越樸素的微擾近似
5.8 弦構(gòu)成的宇宙
5.8.1 3膜上的物理
5.8.2 黑洞的量子性質(zhì)
5.8.3 全息宇宙
5.8.4 宇宙學(xué)和弦論
5.9 前景
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作者簡(jiǎn)介
第二部分 量子物質(zhì)
第6章 用光子操控原子
6.1 引言
6.2 原子內(nèi)態(tài)的操控
6.2.1 原子和光子的角動(dòng)量
6.2.2 光抽運(yùn)
6.2.3 光展寬和光移
6.3 電磁力和陷俘
6.3.1 帶電粒子的陷俘
6.3.2 磁偶極力
6.3.3 電偶極力
6.3.4 輻射壓力
6.4 原子的冷卻
6.4.1 多普勒冷卻
6.4.2 Sisyphus冷卻
6.4.3 亞反沖冷卻
6.5 超冷原子的應(yīng)用
6.5.1 原子鐘
6.5.2 原子光學(xué)和原子干涉學(xué)
6.5.3 Ramsey-Bordé干涉儀
6.6 結(jié)束語
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作者簡(jiǎn)介
第7章 超冷原子的量子世界
7.1 引言
7.2 什么是“溫度”
7.3 激光冷卻
7.4 磁陷俘
7.5 蒸發(fā)冷卻
7.6 量子效應(yīng)
7.6.1 玻色-愛因斯坦凝聚
7.6.2 原子凝射器
7.7 駐波光場(chǎng)對(duì)原子的衍射和布拉格干涉儀
7.7.1 原子的布拉格衍射
7.8 非線性原子光學(xué)——四波混頻
7.9 超冷原子之間的可控碰撞
7.10 費(fèi)米簡(jiǎn)并
7.11 結(jié)論
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作者簡(jiǎn)介
第8章 超流體
8.1 什么是超流?
8.2 量子液體
8.3 液體氦-4
8.4 超導(dǎo)電性
8.5 液體氦-3:一種各向異性超流體
8.6 非常規(guī)的超導(dǎo)體
8.7 有關(guān)歷史的后記
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作者簡(jiǎn)介
第9章 量子相變
9.1 引言
9.2 實(shí)驗(yàn)室中相互作用的量子比特
9.3 壓縮玻色-愛因斯坦凝聚體
9.4 銅基氧化物超導(dǎo)體
9.5 結(jié)論
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第三部分 運(yùn)作中的量子
第10章 實(shí)質(zhì)性的量子糾纏
10.1 這一切是怎么開始的
10.2 糾纏的物理學(xué)
10.3 糾纏和信息
10.4 量子遠(yuǎn)程傳態(tài)
10.5 基于糾纏的量子加密術(shù)
10.6 展望
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第11章 量子、密碼和計(jì)算機(jī)
11.1 簡(jiǎn)介
11.2 從比特到量子比特
11.3 量子糾纏
11.4 量子布爾網(wǎng)絡(luò)及其復(fù)雜性
11.5 量子算法
11.5.1 Shor算法
11.5.2 Grover算法
11.6 建造量子計(jì)算機(jī)
11.7 安全通信的技藝
11.8 量子密鑰分發(fā)
11.9 結(jié)束語
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第12章 小尺寸結(jié)構(gòu)與“納米科學(xué)”
12.1 引言
12.2 介觀物理學(xué)與納米物理學(xué),工具與能力
12.3 電導(dǎo)量子化
12.4 Aharonov-Bohm電導(dǎo)振蕩
12.5 環(huán)和圓筒中的持續(xù)流
12.6 庫侖堵塞
12.7 退相干——量子干涉的退相
12.8 納米體系的例子
12.9 結(jié)論
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第四部分 計(jì)算物理學(xué)
第13章 混沌系統(tǒng)的物理學(xué)
13.1 引論
13.2 不穩(wěn)定性:奇異吸引子
13.3 奇異吸引子的刻畫
13.3.1 用觀測(cè)時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)測(cè)
13.4 混沌振子的同步;混沌通信
13.4.1 混沌的控制
13.5 簡(jiǎn)單物理系統(tǒng)中的混沌:展望
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作者簡(jiǎn)介
第14章 復(fù)雜系統(tǒng)
14.1 引言
14.2 改變描述的層次
14.3 宏觀結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)
14.4 一個(gè)范例:復(fù)數(shù)金茲堡-朗道方程
14.5 連接微觀世界和宏觀世界
14.6 湍流
14.7 自組織臨界性
14.8 顆粒介質(zhì)
14.9 玻璃態(tài)行為
14.10 計(jì)算方法
14.11 腦中的信息處理
14.12 展望
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第15章 合作式物理學(xué)、e科學(xué)、網(wǎng)格——實(shí)現(xiàn)利克里德的夢(mèng)想
15.1 引言
15.1.1 e科學(xué)與利克里德
15.1.2 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施、e基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)格
15.1.3 本章概述
15.2 合作式物理學(xué)項(xiàng)目
15.2.1 粒子物理學(xué)
15.2.2 實(shí)驗(yàn)粒子物理學(xué):LHC計(jì)算網(wǎng)格
15.2.3 理論粒子物理學(xué):QCDGrid
15.2.4 天文學(xué):國際虛擬天文臺(tái)
15.2.5 天體物理學(xué)與宇宙學(xué)
15.2.6 聚變物理學(xué)
15.2.7 凝聚態(tài)物理學(xué)
15.2.8 原子物理學(xué)
15.2.9 閑置周期利用模式的各種應(yīng)用
15.3 e 基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)格
15.3.1 用戶要求
15.3.2 歷史
15.3.3 分布式計(jì)算與Web服務(wù)
15.3.4 其他用戶問題
15.3.5 網(wǎng)格管理
15.4 工業(yè)與商業(yè)網(wǎng)格
15.4.1 工程應(yīng)用
15.4.2 應(yīng)對(duì)災(zāi)難
15.4.3 健康網(wǎng)格
15.4.4 虛擬組織
15.5 結(jié)論
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第五部分 行動(dòng)中的科學(xué)
第16章 生物物理學(xué)與生物分子材料
16.1 引言
16.2 膜
16.2.1 具有大彎曲剛度的液體膜間的相互作用
16.2.2 柔性液體膜間的Helfrich振蕩相互作用
16.2.3 柔性流體分層膜的X射線同步散射揭示了Helfrich振蕩相互作用的存在
16.3 DNA-膜絡(luò)合物
16.3.1 正離子脂質(zhì)體-DNA絡(luò)合物的分層L*相
16.3.2 反荷離子釋放驅(qū)動(dòng)DNA-膜絡(luò)合物的自組裝
16.3.3 CL-DNA絡(luò)合物的過量荷電;與活體DNA-組蛋白絡(luò)合物的相似
16.3.4 CL-DNA絡(luò)合物的反六角H*相
16.3.5 CL-DNA 絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)與基因遞送之間的關(guān)系
16.3.6 二維空間的DNA
16.4 多層洋蔥相
16.5 囊質(zhì)體-膜泡內(nèi)的脂質(zhì)體
16.6 蛋白質(zhì)的活體組裝
16.7 未來的研究方向
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作者簡(jiǎn)介
第17章 醫(yī)學(xué)物理學(xué)
17.1 前言
17.2 放射診斷學(xué)的未來——低劑量與對(duì)比度的較量
17.3 放射治療——從鈷彈到重離子
17.4 核醫(yī)學(xué)——趨勢(shì)和展望
17.5 核磁共振成像——視野進(jìn)入體內(nèi)
17.6 生物電和生物磁的測(cè)量——追蹤運(yùn)動(dòng)和情緒
17.7 超聲和激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用
17.8 腦部研究——一個(gè)綜合應(yīng)用
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作者簡(jiǎn)介
第18章 材料物理學(xué)
18.1 引言
18.2 雜質(zhì)和摻雜
18.3 同位素
18.4 太陽能(光伏)電池
18.5 液晶和平板顯示器
18.6 光導(dǎo)纖維
18.7 磁存儲(chǔ)器
18.8 金剛石,富勒碳球和納米管
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作者簡(jiǎn)介
第19章 物理學(xué)與社會(huì)
19.1 引言
19.2 社會(huì)對(duì)物理學(xué)的影響
19.3 物理學(xué)帶給社會(huì)的副產(chǎn)品
19.4 知識(shí)
19.5 技術(shù)
19.6 方法
19.7 人才
19.8 從基礎(chǔ)研究到技術(shù)轉(zhuǎn)讓的途徑
19.9 對(duì)水晶球的大膽窺探
19.10 物理學(xué)的社會(huì)形象
19.11 展望
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作者簡(jiǎn)介
全書參考文獻(xiàn)
漢英對(duì)照索引
譯后記
彩圖