21世纪新物理学 [The New Physics for the Twenty-First Century] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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[英] 弗雷泽（Gordon Fraser） 著，[英] 弗雷泽（Gordon Fraser） 编，秦克诚 译

图书标签:

• 物理学
• 现代物理
• 21世纪
• 科学
• 科普
• 量子力学
• 相对论
• 宇宙学
• 粒子物理
• 前沿科技

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030360908

版次：1

商品编码：11189433

包装：精装

外文名称：The New Physics for the Twenty-First Century

开本：16开

出版时间：2013-01-01

用纸：胶版纸

页数：566

字数：720000

正文语种：中文

产品特色

编辑推荐

作为一切自然学科的基础，物理学影响着我们的生活方式，并且最终影响着生命本身如何运作。本书由中国物理学会组织各领域专家共同翻译而成，内容包括：探索近代物理学前沿，从亚原子粒子到恒星构成的星系，揭示物理学如何对我们身边的事物起至关重要的作用，介绍各种新技术——从纳米工程、大脑研究到高速数据网络和各种人造材料。本书每章均由国际知名专家撰写，体裁生动、可读性强，吸引各学科的科学家和想对今天的物理世界了解更多的人。
本书主译为北京大学物理学院秦克诚教授，其主要著作《邮票上的物理学史》曾获2005年荣获“科学时报读书杯”科学文化?科学普及佳作“**创意奖”，以及大猷基金会2006年科普著作奖创作类金签奖。

内容简介

　　最近的科学进展使我们对周围世界的认识有重大的改变，这对我们的生活方式有巨大影响。物理学是其他学科的基础，它影响了我们的生活情况。
　　《21世纪新物理学》探讨了现代物理学的一些关键前沿问题，探索了我们的宇宙——从亚原子粒子到恒星构成的星系，从大脑研究到高速科研网络。
　　《21世纪新物理学》的19章内容都由国际知名专家写成，每章内容基本上完整自足，文体生动活泼，易于为读者接受。它将会吸引各学科的科学家和想对今天的物理世界了解更多的人。

作者简介

　　Gordon Fraser，在伦敦的帝国学院学习物理学并得到基本粒子理论方向的博士学位。在短暂的研究经历之后，他转而从事科学写作。25年来他在日内瓦的欧洲粒子物理实验室（CERN）工作。他是几本科普书籍的作者、共同作者和编者，并且作为访问学者在几所大学教过科学传播。

内页插图

目录

译校人员名单
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 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
进一步阅读
作者简介
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
进一步阅读
作者简介
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
……
第二部分 量子物质
第三部分 运作中的量子
第四部分 计算物理学
第五部分 行动中的科学

精彩书摘

　　它们的能谱和组成提供了关于宇宙线源和其路径上的空间性质的有价值的天体物理信息。然而，尽管对宇宙线的深入细致的研究贯穿了整个20世纪，对它们的起源仍然不完全了解；对其能谱和化学组成也还不完全了解。大部分宇宙线的到达方向会被它们所经过的银河系的磁场和星系际磁场变成各向同性，不再指向它们的源。对于银河系内的源产生的宇宙线，只有那些能量高于eV的最高能的粒子，其到达方向才指向源的方向；而对于来自比较近的银河系外的源的宇宙线，则只有能量更高的粒子，其到达方向才能指向河外的源。极高能的宇宙线原子核和电子在电磁背景辐射中的平均自由程，远远小于到它们的设想的源，即类星体和活动星系核的距离。地面的大型广延大气簇射探测器阵列，通过探测大气簇射来探测宇宙线并测量它们的能量，其初步结果并没有对宇宙线是起源于银河系内还是河外给出明确的证据。这是由于其统计性极差和在极高能上能量难以校准所造成的。这些问题可能由新的巨型地面大气簇射探测器阵列如Auger计划，或空间望远镜如FUSE（它检测广延大气簇射产生的荧光和宇宙线粒子撞击地面产生的切连科夫辐射）来解决。
　　中微子是弱相互作用粒子，除非在非常高的能量下，其作用截面非常之小。这使它们有极强的穿透力。从光学厚度很厚的天体中辐射出的中微子辐射可以用来看天体的内部，而从天体表面发射的电磁辐射是无法让我们看到天体内部的。但是，中微子与物质的相互作用非常微弱，这使得它们的探测非常困难，特别是在由宇宙线在大气中的相互作用和地面的及探测器内部的放射性衰变造成的高背景噪声环境中。为了降低背景噪声，中微子望远镜通常放在很深的地下（超级神岗、SNO），高山下的隧道中（Baksan、Macro），水下（Baikal、Antares、Nestor）或冰下（Amanda）。在高能下，探测器周围的大量物质也用来将中微子转变为带电粒子，后者可以被望远镜用电磁波或声波探测到。至今，中微子望远镜已经成功地探测并测量了太阳中微子和来自邻近的处于大麦哲伦云中的超新星1987A的中微子。这些结果提供给我们极有价值的天体物理信息，宣告了中微子天文学的诞生（图3.3）。
　　爱因斯坦的引力理论广义相对论预言了引力波的存在。第一台探测来自天体物理源的引力波的引力天线建于20世纪60年代，但是灵敏度不够。设计和发展更加灵敏的干涉型引力波探测器开始于20世纪70年代中期和20世纪80年代早期，最终导至大型LIGO和VIRGO计划和别的一些较小型的计划（GEO-600和TAMA），以及未来的空间干涉天线LISA计划。与此同时，低温共振探测器的设计与建造也在几个实验室中进行，到90年代中期，发展了超低温天线NAU-TILUS、AURIGA、ALLEGRO和NIOBE。尽管有多年的努力，引力波仍然难以捉摸。
　　……

前言/序言

《宇宙的织锦：从量子泡沫到引力波的探索》 内容简介 本书带领读者踏上一场激动人心的旅程，穿越现代物理学的前沿阵地。我们不再仅仅停留在牛顿时代的宏大框架内，而是潜入物质与能量的最深层结构，探究那些塑造我们宇宙的基本规则。这是一部面向所有对宇宙奥秘心怀好奇的读者的著作，它摒弃了晦涩的数学公式，代之以清晰、富有洞察力的描述，揭示了过去一个世纪以来，人类在理解实在方面取得的里程碑式进展。 第一部分：粒子的奥秘与世界的基石 我们的探索始于微观世界。我们将详细审视标准模型——这个迄今为止最成功的粒子物理学理论。但这不仅仅是关于夸克和轻子的简单罗列。我们将深入剖析这些基本构成单元如何通过强大的核力、弱核力和电磁力相互作用。 希格斯场的肖像： 我们将细致描绘赋予粒子质量的“希格斯场”。它不是一个简单的力场，而是弥漫在整个时空中的一种无所不在的“粘性”介质。我们将重述发现希格斯玻色子的历史性时刻，并探讨它如何完美地填补了粒子物理学的最后一块拼图，同时又引出了新的谜团：为什么这个场的质量如此之小？这引出了我们对“微调问题”的讨论，即宇宙的基本常数似乎被不可思议地调校到了一个允许生命存在的精确区间。 中微子的幽灵之旅： 中微子，这些几乎不与物质发生作用的幽灵粒子，是理解物质本质的关键。本书将追踪它们从太阳核心、超新星爆发，乃至地球深处传播的轨迹。我们将阐述“中微子振荡”这一惊人现象——粒子在运动中改变身份的能力——如何彻底颠覆了早期认为中微子没有静止质量的观点，并暗示了标准模型之外的物理学需求。 超越对称： 对称性在物理学中扮演着核心角色。我们将探讨“自发对称性破缺”的概念，解释为什么宇宙今天呈现出我们所见的结构，而不是一个完全均匀、无特征的状态。这是理解电弱统一理论如何成功运作的关键。 第二部分：时空的几何与宇宙的宏大叙事 目光从微观世界转向宏大尺度，我们将聚焦于爱因斯坦的广义相对论，并探讨它如何重塑了我们对空间和时间的认知。 引力的真相： 引力不再是一种力，而是时空本身的弯曲。我们将用生动的比喻来描绘黑洞的形成、奇点内部的极端环境，以及事件视界——那个有去无回的边界。我们将讨论史瓦西半径和克尔黑洞的数学之美，以及它们在星系中心扮演的极端角色。 时空涟漪：引力波的时代： 本书将详细回顾引力波的理论预测，从双星系统旋进到最终合并释放出的巨大能量。我们不仅会回顾激光干涉引力波天文台（LIGO）的工程奇迹，更会深入分析这些“时空涟漪”为我们提供了哪些前所未有的宇宙信息，它们如何成为我们倾听宇宙爆炸性事件的“耳朵”。 宇宙的演化与暗物质的阴影： 我们的宇宙学之旅将深入探讨大爆炸模型，从暴胀时期到今天星系的形成。然而，常规物质只占宇宙总质能的不到5%。我们将用严谨的证据链展示暗物质存在的必然性——从星系旋转曲线的异常到引力透镜效应的观测。本书将梳理当前寻找弱相互作用重粒子（WIMPs）和轴子的实验努力，揭示我们对宇宙绝大部分内容的无知。 第三部分：前沿的交锋与未竟的探索 物理学的最前沿充满了尚未解决的巨大挑战。本部分将探讨那些试图统一所有自然力量、并解释暗能量本质的理论框架。 量子引力的召唤： 量子力学与广义相对论在极端条件下（如黑洞内部或大爆炸的最初瞬间）出现不可调和的矛盾。解决这一冲突是现代物理学的圣杯。我们将介绍弦理论（String Theory）的基本思想，探讨它如何将基本粒子视为微小的、振动的能量弦，以及它对额外维度的预测。同时，我们也将审视圈量子引力（Loop Quantum Gravity）试图通过量化时空本身结构来解决问题的独特路径。 暗能量的谜团： 宇宙正在加速膨胀，这一发现迫使我们引入“暗能量”的概念，它占据了宇宙总质能的约68%。我们将探讨“宇宙学常数”的解释及其与量子场论计算结果之间巨大的数量级差异（“宇宙学常数问题”）。我们还将考察动态暗能量模型，比如昆托（Quintessence）理论，它们试图用一个变化的能量场来替代一个恒定的宇宙常数。 多重宇宙的哲学与物理： 随着理论的深入，关于“我们所在的宇宙是否只是众多宇宙中的一个？”的讨论浮现出来。我们将审视永恒暴胀理论和弦理论景观（Landscape）如何自然地导致多重宇宙的设想，并讨论在现有观测框架下，如何才能（或者说是否能够）对这些宏大的概念进行物理学上的检验。 结语：未来的路线图 本书最终将引导读者展望未来十年物理学可能突破的方向：下一代粒子对撞机可能发现的新粒子、引力波探测器的升级如何揭示早期宇宙的秘密、以及对生命起源和宇宙终极命运的深层哲学思考。这是一份对人类认知边界的致敬，也是对那些永不满足于已知答案的探索者的赞歌。

评分☆☆☆☆☆

作为一名业余天文学爱好者，《21世纪新物理学》这个书名立刻点燃了我对宇宙深处未解之谜的兴趣。每年我都会关注天文学领域的最新发现，从系外行星的探测到黑洞视界的观测，再到宇宙大爆炸的遗迹。我常常感到，虽然我们已经取得了巨大的进步，但仍然有太多未知等待我们去探索。这本书，我猜测，一定包含了对宇宙构成、演化以及那些最奇特天体现象的最新理论解读。我特别想知道，书中是否会深入探讨暗物质和暗能量的性质，这两个占据了宇宙绝大多数成分的神秘存在，它们究竟是什么？是否会有关于引力波探测的新成果，以及这些成果如何帮助我们理解极端宇宙事件，例如双黑洞合并？我希望这本书能够用一种令人兴奋的方式，将这些前沿的宇宙学研究成果呈现给我，让我感受到科学探索的步伐是如此之快，而宇宙本身又是如此的广阔和令人敬畏。这本书，对我来说，是通往理解宇宙终极图景的一扇窗户。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对技术革新充满热情的人，一直关注着科技如何改变我们的生活。《21世纪新物理学》这个名字让我联想到，物理学的突破往往是技术进步的源泉。我猜想，这本书会深入探讨那些最新的物理学理论，是如何为未来的技术发展奠定基础的。我特别感兴趣的是，例如，量子计算的最新进展，它将如何颠覆我们处理信息的方式？又例如，新的材料科学发现，是否会催生出革命性的能源技术或电子设备？我希望书中能有一些章节，能够生动地描述科学家们在实验室里是如何进行这些前沿研究的，他们的灵感来自哪里，又面临着哪些挑战。对我而言，物理学不仅仅是抽象的理论，更是解决现实问题、推动社会进步的强大驱动力。我期待这本书能够让我看到，那些看似遥远的物理学发现，是如何一步步地走进我们的生活，并最终改变我们世界的。这本书，在我心中，是开启未来无限可能的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字就足够吸引人了——《21世纪新物理学》。我一直对宇宙的奥秘充满好奇，从黑洞到量子纠缠，从暗物质到弦理论，这些概念总是让我着迷。当我看到这本书时，我期待它能为我揭示这些前沿领域的最新进展，用清晰易懂的方式解读那些深奥的物理学理论。我特别希望能了解到，在经历了20世纪物理学的伟大革命之后，21世纪的物理学又将走向何方，它将如何挑战我们现有的认知，又将为我们描绘一个怎样更加宏大和精妙的宇宙图景。书名本身就暗示着一种革新和前瞻性，我猜想它会涵盖那些最激动人心、最有争议的研究方向，或许还会涉及那些正在改变我们对现实理解的最新发现。作为一个对科学充满热情但又不是专业物理学家的普通读者，我希望这本书能够在我对复杂概念的理解上架起一座桥梁，让我能够更深入地感受物理学的魅力，而不是被高深的数学公式和晦涩的术语所阻挡。我对它能够引发我的思考，甚至在我心中播下对物理学更深层次探索的种子，充满期待。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会下翻开《21世纪新物理学》的。当时我正对某些哲学问题感到困惑，例如意识的本质，以及我们在宇宙中的位置。我一直在寻找能够提供更科学、更理性解释的途径，而物理学，尤其是那些探讨基本现实层面的分支，似乎总能提供一些出人意料的视角。这本书的标题吸引了我，因为它暗示着一种对现有知识体系的更新和拓展，这正是我想寻找的。我期待它能帮助我理解，例如，量子力学在解释微观世界时所带来的非直观性，是否会对我们理解宏观世界的某些现象，甚至是生命和意识的出现，提供全新的线索。我希望书中能够有一些章节，能够将那些抽象的理论与我们日常生活中的体验联系起来，哪怕只是隐喻性的联系。我渴望从书中获得一种“啊，原来如此！”的顿悟感，能够帮助我重新审视那些我习以为常的现象，并从中发现隐藏的物理学原理。这本书，在我看来，或许能提供一些关于宇宙终极奥秘的线索，那些触及存在根本的问题，都能在这本新物理学的书里找到某种程度的解答。

评分☆☆☆☆☆

最近我一直在思考“实在”的本质，什么是真实存在的？我们感知到的世界，是唯一真实的吗？《21世纪新物理学》的标题让我觉得，这本书可能会从最根本的层面，去重新定义我们对“实在”的理解。我期待它能探讨一些哲学意味浓厚的物理学概念，比如，多重宇宙是否存在？时间旅行的可能性有多大？量子纠缠是否暗示着一种超越时空限制的连接？我希望能从书中看到，物理学是如何挑战我们日常经验的直觉，又是如何通过实验和数学模型，逐渐揭示出隐藏在现象背后的更深层结构。我希望这本书能够引发我的深度思考，让我开始质疑那些我曾经深信不疑的“事实”，并以一种更加开放和批判的眼光去审视世界。这本书，在我看来，不仅仅是一本介绍物理学知识的书，更可能是一本带领我进行一场认知革命的书，它将引导我走向对宇宙和存在的全新理解。

评分☆☆☆☆☆

无论是印刷还是纸的质量，都很好，非科普类书籍。

评分☆☆☆☆☆

书的质量很好，内容还未看。

评分☆☆☆☆☆

物流很快，书很好

评分☆☆☆☆☆

好好好好好好好好好好好?

评分☆☆☆☆☆

一口气买了这个系列的三本，慢慢看

评分☆☆☆☆☆

非常好，送货进行，就是包装简陋差点碰伤掉

评分☆☆☆☆☆

买了三本，质量挺好。有时间就看看。

评分☆☆☆☆☆

书籍很好，得花点精力看

评分☆☆☆☆☆

好书，需要耐心仔细读，快递包装很小心