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出版者:Springer Verlag

作者:Gottfried, Kurt/ Yan, Tung-Mow

出品人:

页数:637

译者:

出版时间:2004-7

价格:$ 79.04

装帧:Pap

isbn号码:9780387220239

丛书系列:

图书标签:

量子力学
物理学
现代物理
量子理论
波函数
薛定谔方程
量子纠缠
量子计算
固体物理
光学

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具体描述

This classic text provides a comprehensive exposition of the concepts and techniques of quantum mechanics. The phenomena treated are sufficiently simple to allow the student to readily assess the validity of the models so that attention is not deflected from the heart of the subject. To that end, the book concentrates on systems that can either be solved exactly or be handled by well-controlled, plausible approximations. With few exceptions, this means systems with a small number of degrees of freedom. The exceptions are many - electron atoms, the electromagnetic field and the Dirac equation. The inclusion of the last two topics reflects the belief that every physicist should now have some knowledge of these cornerstones of modern physics. This new edition has been completely revised and rewritten throughout, but retains the clarity and readability of the first edition. Born in Vienna, Kurt Gottfried emigrated to Canada in 1939 and received his Ph.D. in theoretical physics from the Massachusetts Institute of Technology in 1955. He is a professor emeritus of physics at Cornell University, and had previously been at Harvard University and at CERN in Geneva, Switzerland. He is the coauthor of Concepts of Particle Physics (with V.F. Weisskopf) and of Crisis Stability and Nuclear War. Gottfried has done research in both nuclear and particle physics; he has an active interest in arms control and human rights and is a founder and currently the Chair of the Union of Concerned Scientists. Tung-Mow Yan, originally from Taiwan, received his Ph.D. in theoretical physics from Harvard University in 1968. He has been a member of the Cornell University faculty since 1970 after spending two years as a research associate at the Stanford Linear Accelerator Center. He has conducted research in many areas of elementary particle physics. "A Classic Textbook Returns to the Classroom", William Harper, Physics Today

宇宙的尺度：从星辰到粒子一本跨越宏大与微观的宇宙探索之旅作者：[请在此处填入作者姓名，例如：亚历山大·科恩] 出版社：[请在此处填入出版社名称，例如：星穹文库] 第一章：光阴的织锦——时空的基本结构本书并非聚焦于原子内部的概率波函数，而是深入剖析人类对宇宙尺度最基础的认知框架——时空本身。我们从古希腊哲人的思辨出发，追溯牛顿对绝对时空的定义，如何构建了经典物理学的宏伟殿堂。随后，我们将详细考察爱因斯坦的狭义相对论如何彻底颠覆了这些看似坚不可摧的基石。时间不再是宇宙的背景节拍器，而是与空间交织成一个动态的四维“时空连续体”。我们将细致地解析洛伦兹变换的物理意义，探讨时间膨胀和长度收缩效应在高速运动参照系中的实际表现。本章特别辟出篇幅，讨论时空在低速宏观尺度下如何回归牛顿体系的“有效近似”，解释为何我们在日常生活中感受不到相对论效应的奇异性。此外，我们将引入“闵可夫斯基空间”的概念，用几何学的语言重塑我们对事件的理解，清晰勾勒出“世界线”的概念，为后续讨论宇宙的演化奠定坚实的几何基础。我们力求用最直观的方式，揭示光速恒定性背后所蕴含的深刻宇宙法则。第二章：引力的几何叙事——广义相对论与宇宙大尺度结构如果说狭义相对论描述了匀速运动下的时空，那么广义相对论则为引力提供了一个全新的、基于时空弯曲的解释。本章将把读者的视野从匀速直线运动拉升至加速运动和引力的领域。我们将深入解读爱因斯坦场方程的结构，虽然不进行繁琐的张量微积分推导，但会详尽阐释每个张量分量所代表的物理意义：物质和能量如何告诉时空如何弯曲，而弯曲的时空又如何告诉物质如何运动。重点章节将探讨广义相对论在宇宙学中的核心地位。我们将追溯弗里德曼方程的推导脉络，理解宇宙的膨胀、收缩或平坦状态，是如何由物质和能量的密度直接决定的。本书将详尽介绍宇宙微波背景辐射（CMB）的发现，以及它如何成为标准宇宙学模型——大爆炸理论——最强有力的观测证据。从早期宇宙的暴胀理论，到结构形成的引力不稳定机制，本章将描绘出一幅从奇点爆发至今，横跨数百亿年的宇宙演化史诗。第三章：暗物质与暗能量——现代宇宙学的两大谜团尽管广义相对论在描述可见物质的引力效应上取得了巨大成功，但观测到的宇宙加速膨胀和星系旋转曲线却表明，我们所能“看见”的物质和能量，仅占宇宙总质能的不到百分之五。本章致力于系统梳理暗物质和暗能的证据链。对于暗物质，我们将回顾最初的佐伊·鲁宾对星系旋转曲线的观测，讨论温迪·吴的星系团引力透镜数据，以及子弹星系团（Bullet Cluster）提供的最直接的“视觉”证据。我们将分类讨论主流的候选粒子模型，包括WIMPs（弱相互作用重粒子）和轴子等，并介绍地面和太空探测实验的最新进展。在暗能量部分，我们将聚焦于1998年对Ia型超新星的观测，解释这些“标准烛光”如何揭示了宇宙膨胀正在加速的惊人事实。我们不仅会讨论“宇宙学常数”（$Lambda$）作为暗能量最简洁的解释，还会探讨第五种力（Quintessence）等更具动态性的理论模型。本章旨在清晰呈现，这两个“暗”的成分如何支配着宇宙的最终命运——是走向热寂、大撕裂，还是新的平衡。第四章：黑洞的边界——引力坍缩的终极形态黑洞，作为时空弯曲达到极端的产物，是广义相对论预言中最引人入胜的天体。本章将集中探讨黑洞的形成机制，从大质量恒星的引力坍缩到超大质量黑洞的形成与增长。我们将详细解释史瓦西解的几何特性，特别是视界（Event Horizon）的物理意义——一个单向的边界，任何物质或信息都无法从中逃逸。我们还将深入探讨黑洞的“三毛定理”（No-Hair Theorem），阐明一个稳定的黑洞仅由质量、角动量和电荷三个参数决定。霍金辐射的理论将被作为一个过渡点来讨论，它标志着纯粹的经典引力理论开始与量子效应发生交汇。本章的后半部分，将致力于讨论超大质量黑洞在星系演化中的关键作用，通过观测活动星系核（AGN）喷流和射电数据，展示引力中心如何驱动着宇宙中最大尺度结构的速度与能量循环。第五章：宇宙的起源与终结——大爆炸模型与未来预测本章将对宇宙学的核心问题进行总结与展望。我们将重申大爆炸理论的四大支柱：哈勃膨胀、CMB、轻元素丰度以及大尺度结构形成。随后，我们将回顾标准模型所面临的挑战，如视界问题和磁单极子问题，并引入暴胀理论作为解决这些难题的优雅方案。在宇宙终结的讨论中，我们将基于当前对暗能量密度的测量结果，对比不同的宇宙学场景。如果暗能量保持恒定（$Lambda$CDM模型），宇宙将不可避免地走向一个寒冷、稀疏的“热寂”状态。如果暗能量的性质随时间变化，我们可能面临“大撕裂”的剧烈结局。本书最后，将探讨人类观测能力的极限，以及未来数十年内，如詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）和下一代引力波探测器，将如何帮助我们更精确地量化宇宙的参数，并可能揭示出超出当前粒子物理框架的新物理学。结语：人文学科的视角本书的终极目的，不仅是呈现物理定律，更是探索人类认知边界的过程。从古人仰望星空，到现代科学家构建精密的数学模型，我们对宇宙的理解是人类理性与好奇心的最伟大成就。本书旨在培养读者一种宏大的尺度感和对未知世界的敬畏之心，理解我们所居住的这片时空结构，其深邃与复杂远超日常经验的范畴。