21世紀新物理學

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引言:21世紀的新物理學
第一部分 物質和宇宙
第1章 宇宙學
1.1 引言
1.2 熱大爆炸宇宙學
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 宇宙學的現(xiàn)代進展
1.3.1 暗物質
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 活動星系核
1.4.4 γ射線暴
1.5 宇宙學的未來
1.5.1 探測暗物質
1.5.2 暗能量與基礎物理學的聯(lián)系
1.5.3 暴脹與基礎物理學的聯(lián)系
1.5.4 弦宇宙學
1.5.5 新的觀測工具
1.6 總結
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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
2.3 廣義相對論和彎曲時空
2.4 弱引力和實驗檢驗
2.5 引力輻射和脈沖雙星
2.6 強引力、中子星和黑洞
2.7 引力和宇宙、暗物質和暗能量
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 為一無所有費盡心機、宇宙學常數(shù)
2.12 量子引力理論
2.13 現(xiàn)在來討論關于時空的一些完全不同的東西
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第3章 新天文學
3.1 引言
3.2 觀測天文學進展
3.3 宇宙演化的標準模型
3.4 恒星演化的標準理論
3.5 天體物理學的研究前沿
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 超出標準模型的物理學
3.7 遙遠行星和天體生物學
3.8 結束語
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第4章 粒子及其標準模型
4.1 粒子物理學的由來
4.2 標準模型
4.2.1 強相互作用
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 對稱性
4.4.3 統(tǒng)一
4.4.4 本體證認
4.4.5 地形學
4.5 希格斯玻色子
4.6 統(tǒng)一理論
4.7 質量的起源
4.8 中微子振蕩
4.9 超對稱性
4.10 引力和粒子物理學
4.11 粒子物理學的新工具
4.12 改變觀念
4.13 我們面前的路
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第5章 超弦理論
5.1 引言
5.2 點粒子引起的問題
5.3 狹義相對論、量子理論和標準模型
5.4 引力、時空和量子理論
5.5 弦論——前驅者和早期發(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 弦構成的宇宙
5.8.1 3膜上的物理
5.8.2 黑洞的量子性質
5.8.3 全息宇宙
5.8.4 宇宙學和弦論
5.9 前景
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第二部分 量子物質
第6章 用光子操控原子
6.1 引言
6.2 原子內態(tài)的操控
6.2.1 原子和光子的角動量
6.2.2 光抽運
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 超冷原子的應用
6.5.1 原子鐘
6.5.2 原子光學和原子干涉學
6.5.3 Ramsey-Bordé干涉儀
6.6 結束語
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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
7.6.1 玻色-愛因斯坦凝聚
7.6.2 原子凝射器
7.7 駐波光場對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——四波混頻
7.9 超冷原子之間的可控碰撞
7.10 費米簡并
7.11 結論
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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)的超導體
8.7 有關歷史的后記
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第9章 量子相變
9.1 引言
9.2 實驗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 銅基氧化物超導體
9.5 結論
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第三部分 運作中的量子
第10章 實質性的量子糾纏
10.1 這一切是怎么開始的
10.2 糾纏的物理學
10.3 糾纏和信息
10.4 量子遠程傳態(tài)
10.5 基于糾纏的量子加密術
10.6 展望
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第11章 量子、密碼和計算機
11.1 簡介
11.2 從比特到量子比特
11.3 量子糾纏
11.4 量子布爾網(wǎng)絡及其復雜性
11.5 量子算法
11.5.1 Shor算法
11.5.2 Grover算法
11.6 建造量子計算機
11.7 安全通信的技藝
11.8 量子密鑰分發(fā)
11.9 結束語
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第12章 小尺寸結構與“納米科學”
12.1 引言
12.2 介觀物理學與納米物理學,工具與能力
12.3 電導量子化
12.4 Aharonov-Bohm電導振蕩
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 結論
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第四部分 計算物理學
第13章 混沌系統(tǒng)的物理學
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 用觀測時間序列進行預測
13.4 混沌振子的同步;混沌通信
13.4.1 混沌的控制
13.5 簡單物理系統(tǒng)中的混沌:展望
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第14章 復雜系統(tǒng)
14.1 引言
14.2 改變描述的層次
14.3 宏觀結構的出現(xiàn)
14.4 一個范例:復數(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
14.9 玻璃態(tài)行為
14.10 計算方法
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、e科學、網(wǎng)格——實現(xiàn)利克里德的夢想
15.1 引言
15.1.1 e科學與利克里德
15.1.2 計算機基礎設施、e基礎設施和網(wǎng)格
15.1.3 本章概述
15.2 合作式物理學項目
15.2.1 粒子物理學
15.2.2 實驗粒子物理學:LHC計算網(wǎng)格
15.2.3 理論粒子物理學:QCDGrid
15.2.4 天文學:國際虛擬天文臺
15.2.5 天體物理學與宇宙學
15.2.6 聚變物理學
15.2.7 凝聚態(tài)物理學
15.2.8 原子物理學
15.2.9 閑置周期利用模式的各種應用
15.3 e 基礎設施和網(wǎng)格
15.3.1 用戶要求
15.3.2 歷史
15.3.3 分布式計算與Web服務
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 工程應用
15.4.2 應對災難
15.4.3 健康網(wǎng)格
15.4.4 虛擬組織
15.5 結論
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第五部分 行動中的科學
第16章 生物物理學與生物分子材料
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-膜絡合物
16.3.1 正離子脂質體-DNA絡合物的分層L*相
16.3.2 反荷離子釋放驅動DNA-膜絡合物的自組裝
16.3.3 CL-DNA絡合物的過量荷電;與活體DNA-組蛋白絡合物的相似
16.3.4 CL-DNA絡合物的反六角H*相
16.3.5 CL-DNA 絡合物的結構與基因遞送之間的關系
16.3.6 二維空間的DNA
16.4 多層洋蔥相
16.5 囊質體-膜泡內的脂質體
16.6 蛋白質的活體組裝
16.7 未來的研究方向
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第17章 醫(yī)學物理學
17.1 前言
17.2 放射診斷學的未來——低劑量與對比度的較量
17.3 放射治療——從鈷彈到重離子
17.4 核醫(yī)學——趨勢和展望
17.5 核磁共振成像——視野進入體內
17.6 生物電和生物磁的測量——追蹤運動和情緒
17.7 超聲和激光的醫(yī)學應用
17.8 腦部研究——一個綜合應用
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第18章 材料物理學
18.1 引言
18.2 雜質和摻雜
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 光導纖維
18.7 磁存儲器
18.8 金剛石,富勒碳球和納米管
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第19章 物理學與社會
19.1 引言
19.2 社會對物理學的影響
19.3 物理學帶給社會的副產(chǎn)品
19.4 知識
19.5 技術
19.6 方法
19.7 人才
19.8 從基礎研究到技術轉讓的途徑
19.9 對水晶球的大膽窺探
19.10 物理學的社會形象
19.11 展望
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作者簡介
全書參考文獻
漢英對照索引
譯后記
彩圖