21世纪新物理学

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引言:21世纪的新物理学
第一部分 物质和宇宙
第1章 宇宙学
1.1 引言
1.2 热大爆炸宇宙学
1.2.1 宇宙的膨胀
1.2.2 宇宙的均匀与各向同性
1.2.3 宇宙微波背景辐射
1.2.4 轻元素丰度
1.3 宇宙学的现代进展
1.3.1 暗物质
1.3.2 暗能量
1.3.3 暴胀
1.4 再电离后的宇宙
1.4.1 宇宙再电离历史
1.4.2 星系的形成和演化
1.4.3 活动星系核
1.4.4 γ射线暴
1.5 宇宙学的未来
1.5.1 探测暗物质
1.5.2 暗能量与基础物理学的联系
1.5.3 暴胀与基础物理学的联系
1.5.4 弦宇宙学
1.5.5 新的观测工具
1.6 总结
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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质
2.3 广义相对论和弯曲时空
2.4 弱引力和实验检验
2.5 引力辐射和脉冲双星
2.6 强引力、中子星和黑洞
2.7 引力和宇宙、暗物质和暗能量
2.8 引力和早期宇宙
2.9 引力和量子论、普朗克尺度
2.10 黑洞和量子理论
2.11 为一无所有费尽心机、宇宙学常数
2.12 量子引力理论
2.13 现在来讨论关于时空的一些完全不同的东西
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第3章 新天文学
3.1 引言
3.2 观测天文学进展
3.3 宇宙演化的标准模型
3.4 恒星演化的标准理论
3.5 天体物理学的研究前沿
3.5.1 脉冲星和反常脉冲星
3.5.2 微类星体
3.5.3 γ射线暴
3.5.4 吸积盘和喷射流
3.5.5 宇宙加速器
3.6 超出标准模型的物理学
3.7 遥远行星和天体生物学
3.8 结束语
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第4章 粒子及其标准模型
4.1 粒子物理学的由来
4.2 标准模型
4.2.1 强相互作用
4.2.2 弱作用和电磁相互作用
4.2.3 隐藏的电弱对称性
4.3 充满发现的过去十年
4.4 重大问题
4.4.1 基元性
4.4.2 对称性
4.4.3 统一
4.4.4 本体证认
4.4.5 地形学
4.5 希格斯玻色子
4.6 统一理论
4.7 质量的起源
4.8 中微子振荡
4.9 超对称性
4.10 引力和粒子物理学
4.11 粒子物理学的新工具
4.12 改变观念
4.13 我们面前的路
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第5章 超弦理论
5.1 引言
5.2 点粒子引起的问题
5.3 狭义相对论、量子理论和标准模型
5.4 引力、时空和量子理论
5.5 弦论——前驱者和早期发展
5.6 统一各种力的弦论
5.6.1 弦之间的相互作用
5.7 超越朴素的微扰近似
5.8 弦构成的宇宙
5.8.1 3膜上的物理
5.8.2 黑洞的量子性质
5.8.3 全息宇宙
5.8.4 宇宙学和弦论
5.9 前景
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第二部分 量子物质
第6章 用光子操控原子
6.1 引言
6.2 原子内态的操控
6.2.1 原子和光子的角动量
6.2.2 光抽运
6.2.3 光展宽和光移
6.3 电磁力和陷俘
6.3.1 带电粒子的陷俘
6.3.2 磁偶极力
6.3.3 电偶极力
6.3.4 辐射压力
6.4 原子的冷却
6.4.1 多普勒冷却
6.4.2 Sisyphus冷却
6.4.3 亚反冲冷却
6.5 超冷原子的应用
6.5.1 原子钟
6.5.2 原子光学和原子干涉学
6.5.3 Ramsey-Bordé干涉仪
6.6 结束语
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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“温度”
7.3 激光冷却
7.4 磁陷俘
7.5 蒸发冷却
7.6 量子效应
7.6.1 玻色-爱因斯坦凝聚
7.6.2 原子凝射器
7.7 驻波光场对原子的衍射和布拉格干涉仪
7.7.1 原子的布拉格衍射
7.8 非线性原子光学——四波混频
7.9 超冷原子之间的可控碰撞
7.10 费米简并
7.11 结论
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第8章 超流体
8.1 什么是超流?
8.2 量子液体
8.3 液体氦-4
8.4 超导电性
8.5 液体氦-3:一种各向异性超流体
8.6 非常规的超导体
8.7 有关历史的后记
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第9章 量子相变
9.1 引言
9.2 实验室中相互作用的量子比特
9.3 压缩玻色-爱因斯坦凝聚体
9.4 铜基氧化物超导体
9.5 结论
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第三部分 运作中的量子
第10章 实质性的量子纠缠
10.1 这一切是怎么开始的
10.2 纠缠的物理学
10.3 纠缠和信息
10.4 量子远程传态
10.5 基于纠缠的量子加密术
10.6 展望
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第11章 量子、密码和计算机
11.1 简介
11.2 从比特到量子比特
11.3 量子纠缠
11.4 量子布尔网络及其复杂性
11.5 量子算法
11.5.1 Shor算法
11.5.2 Grover算法
11.6 建造量子计算机
11.7 安全通信的技艺
11.8 量子密钥分发
11.9 结束语
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第12章 小尺寸结构与“纳米科学”
12.1 引言
12.2 介观物理学与纳米物理学,工具与能力
12.3 电导量子化
12.4 Aharonov-Bohm电导振荡
12.5 环和圆筒中的持续流
12.6 库仑堵塞
12.7 退相干——量子干涉的退相
12.8 纳米体系的例子
12.9 结论
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第四部分 计算物理学
第13章 混沌系统的物理学
13.1 引论
13.2 不稳定性:奇异吸引子
13.3 奇异吸引子的刻画
13.3.1 用观测时间序列进行预测
13.4 混沌振子的同步;混沌通信
13.4.1 混沌的控制
13.5 简单物理系统中的混沌:展望
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第14章 复杂系统
14.1 引言
14.2 改变描述的层次
14.3 宏观结构的出现
14.4 一个范例:复数金兹堡-朗道方程
14.5 连接微观世界和宏观世界
14.6 湍流
14.7 自组织临界性
14.8 颗粒介质
14.9 玻璃态行为
14.10 计算方法
14.11 脑中的信息处理
14.12 展望
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第15章 合作式物理学、e科学、网格——实现利克里德的梦想
15.1 引言
15.1.1 e科学与利克里德
15.1.2 计算机基础设施、e基础设施和网格
15.1.3 本章概述
15.2 合作式物理学项目
15.2.1 粒子物理学
15.2.2 实验粒子物理学:LHC计算网格
15.2.3 理论粒子物理学:QCDGrid
15.2.4 天文学:国际虚拟天文台
15.2.5 天体物理学与宇宙学
15.2.6 聚变物理学
15.2.7 凝聚态物理学
15.2.8 原子物理学
15.2.9 闲置周期利用模式的各种应用
15.3 e 基础设施和网格
15.3.1 用户要求
15.3.2 历史
15.3.3 分布式计算与Web服务
15.3.4 其他用户问题
15.3.5 网格管理
15.4 工业与商业网格
15.4.1 工程应用
15.4.2 应对灾难
15.4.3 健康网格
15.4.4 虚拟组织
15.5 结论
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第五部分 行动中的科学
第16章 生物物理学与生物分子材料
16.1 引言
16.2 膜
16.2.1 具有大弯曲刚度的液体膜间的相互作用
16.2.2 柔性液体膜间的Helfrich振荡相互作用
16.2.3 柔性流体分层膜的X射线同步散射揭示了Helfrich振荡相互作用的存在
16.3 DNA-膜络合物
16.3.1 正离子脂质体-DNA络合物的分层L*相
16.3.2 反荷离子释放驱动DNA-膜络合物的自组装
16.3.3 CL-DNA络合物的过量荷电;与活体DNA-组蛋白络合物的相似
16.3.4 CL-DNA络合物的反六角H*相
16.3.5 CL-DNA 络合物的结构与基因递送之间的关系
16.3.6 二维空间的DNA
16.4 多层洋葱相
16.5 囊质体-膜泡内的脂质体
16.6 蛋白质的活体组装
16.7 未来的研究方向
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第17章 医学物理学
17.1 前言
17.2 放射诊断学的未来——低剂量与对比度的较量
17.3 放射治疗——从钴弹到重离子
17.4 核医学——趋势和展望
17.5 核磁共振成像——视野进入体内
17.6 生物电和生物磁的测量——追踪运动和情绪
17.7 超声和激光的医学应用
17.8 脑部研究——一个综合应用
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第18章 材料物理学
18.1 引言
18.2 杂质和掺杂
18.3 同位素
18.4 太阳能(光伏)电池
18.5 液晶和平板显示器
18.6 光导纤维
18.7 磁存储器
18.8 金刚石,富勒碳球和纳米管
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第19章 物理学与社会
19.1 引言
19.2 社会对物理学的影响
19.3 物理学带给社会的副产品
19.4 知识
19.5 技术
19.6 方法
19.7 人才
19.8 从基础研究到技术转让的途径
19.9 对水晶球的大胆窥探
19.10 物理学的社会形象
19.11 展望
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全书参考文献
汉英对照索引
译后记
彩图