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第一部分 物理学和高技术前沿 1

第一章 粒子物理的标准模型 1

1-1 粒子物理的发展 1

一 第一阶段(1897-1937) 1

二 第二阶段(1937-1964) 2

三 第三阶段(1964-) 3

1-2 粒子的内禀属性和守恒定律 6

一 质量、质量宽度和寿命 6

二 电荷 7

三 自旋 8

四 同位旋 10

五 重子数和轻子数 11

六 奇异数、粲数、底数和顶数 11

七 宇称和CPT定理 12

1-3 粒子物理的标准模型 13

一 粒子的分类和基本性质 13

二 粒子之间的基本相互作用 15

三 粒子世界探秘 16

参考文献 18

第二章 宇宙学的标准模型 20

2-1 宇宙和宇宙学 20

一 亮星、银河和星系世界 20

二 宇宙大尺度特征的观测事实 21

2-2 宇宙学的标准模型 28

一 爱因斯坦宇宙和弗利德曼宇宙 28

二 宇宙膨胀的规律和宇宙物质状态的描述 32

三 热大爆炸的观念 35

四 宇宙演化的过程 36

五 宇宙学标准模型的成功和困难 41

参考文献 44

第三章 非线性科学的基本概念 46

3-1 非线性科学的研究对象 46

一 混沌现象 48

二 非线性映射的宏观特性 48

3-2 混沌 48

三 洛伦茨方程和奇怪吸引子 53

3-3 分形 55

一 分形理论的创立 55

二 分形维数 56

三 分维的计算 58

四 分维的测定 60

3-4 非线性科学的一些研究方法 62

一 重正化群方法 62

二 实验数学方法 64

三 元胞自动机 64

参考文献 65

第四章 生命科学中的物理问题 66

4-1 生命科学与物理学 66

一 近代生命科学的发展 66

二 生命科学与物理学的交叉 67

一 细胞的大小 69

4-2 细胞 69

二 细胞的化学组成 70

三 细胞膜 71

四 细胞质和光合作用 73

五 细胞核和遗传基因 76

六 细胞的全能性和克隆 76

4-3 蛋白质和核酸 78

一 蛋白质 78

二 核酸、遗传和分子生物学的中心法则 81

三 生物大分子中的相互作用 86

四 生物大分子中的电子 87

五 生物大分子的手征性 89

六 结构生物学的形成和发展 90

4-4 生命停息的遗传和表达 92

一 遗传密码 92

二 基因工程 93

4-5 生命过程中的自组织现象 94

一 生命过程的热力学 94

二 生命起源的自组织问题 97

参考文献 99

第五章 高技术研究 100

5-1 概述 100

5-2 我国高技术研究发展计划概述 101

一 生物技术 101

二 信息技术 102

三 自动化技术 103

四 能源技术 103

五 新材料技术 103

5-3 现代通信的新兴领域 104

一 卫星通信 104

二 新型光纤通信 108

三 移动通信 109

5-4 新能源技术 110

一 研究开发新能源的必要性 110

二 太阳能 111

三 核能 112

5-5 新材料技术 113

一 超导材料 114

二 纳米材料 114

三 精密陶瓷材料 114

四 化合物半导体与光导纤维材料 114

五 金属合金材料及高分子无机功能材料 115

参考文献 115

第一章 质点运动学 116

第二部分 习题精析提要 116

第二章 动量守恒和质点动力学 122

第三章 机械能守恒 135

第四章 角动量守恒 151

第五章 连续体力学 162

第六章 振动和波 176

第七章 相对论 186

第八章 电相互作用和静电场 195

第九章 静电场中的导体和电介质 202

第十章 电磁相互作用 209

第十一章 恒定磁场和磁介质 225

第十二章 电磁感应 230

第十三章 电路 240

第十四章 电磁场和电磁波 251

第十五章 光的干涉 256

第十六章 光的衍射 261

第十七章 光的偏振 267

第十八章 光的吸收、散射和色散 270

第十九章 从经典物理学到量子力学 273

第二十章 波函数与薛定谔方程 282

第二十一章 力学量与本征态 296

第二十二章 有心力场和电磁场中的粒子 304

第二十三章 自旋和全同粒子 310

第二十五章 热力学基础 317

第二十六章 统计物理学基础 329

第二十七章 热力学第二定律和第三定律 334

第二十八章 均匀物质的统计热力学 338

第二十九章 相变和临界现象 347

第三部分 附录 350

附录一 常用的数学结果 350

1 偏导数和全微分 350

一 偏导数 350

二 全微分 350

三 复合函数的微分法 351

一 标量场的梯度 矢量场的散度和旋度 352

2 矢量分析和场论 352

四 隐函数的微分法 352

二 定理 353

三 常用的运算公式 353

3 积分 354

一 高斯积分和Г函数 354

二 其他积分公式 355

附录二 诺贝尔物理学奖获得者简介 356

附录三 常用的物理常量和数据 361