第一篇 对称性与守恒定律 2
第1章 天体运动与牛顿力学 2
1.1 人类宇宙观的发展 2
1.2 牛顿运动定律 10
1.3 引力思想与万有引力定律 18
1.4 海王星的发现和潮汐现象 25
1.5 能量概念的发展与能量守恒定律 28
1.6 动能守恒定律 火箭飞行原理 36
1.7 角动量守恒定律 行星的运动 45
问题 51
2.1 对称性 54
第2章 对称性原理——物质世界最高层次的规律 54
2.2 物理定律的对称性 63
2.3 宇称守恒与不守恒 67
2.4 对称性原理的意义 73
问题 78
第二篇 时空观 80
第3章 经典时空观 80
3.1 牛顿时空观的相对性与绝对性 80
3.2 运动的相对性 速度合成 81
3.3 伽利略相对性原理——牛顿物理学的相对性 83
问题 88
第4章 狭义相对论 90
4.1 相对论的两条重要思想 90
4.2 同时性的相对性 95
4.3 时间的相对性(时间膨胀或钟慢效应) 97
4.4 长度的相对性(长度收缩) 102
4.5 洛仑兹变换———狭义相对论运动学的核心 106
4.6 相对论速度变换定律——光速是极限 109
4.7 质量的相对性 110
4.8 质能关系——新时代的标志 113
4.9 相对论与牛顿世界观 117
问题 118
第5章 广义相对论——爱因斯坦的引力理论 121
5.1 广义相对论的两条基本原理 121
5.2 引力场的时空弯曲 127
5.3 宇宙的形状和命运 133
5.4 宇宙的起源——大爆炸与宇宙膨胀 135
5.5 引力坍缩——星系的诞生与演化 142
5.6 恒星的末日 黑洞 145
5.7 广义相对论的可观测效应 150
问题 156
第三篇 物质与波 158
第6章 振动和波 158
6.1 机械振动与机械波 159
6.2 电磁场 177
6.3 电磁波 182
6.4 光是电磁波 187
6.5 无线电波 194
问题 202
第7章 量子理论 203
7.1 物质世界的量子化 204
7.2 波粒二象性 211
7.3 概率波 215
7.4 不确定关系 220
7.5 描述微观粒子状态的基本方程——薛定谔方程 223
问题 227
第四篇 物质与相互作用 230
第8章 原子结构与核辐射 230
8.1 原子结构的各种模型 231
8.2 核结构和核力 240
8.3 原子核的放射性 245
8.4 放射性的衰变规律 251
8.5 探索微观世界的近代技术 255
8.6 同步辐射的发现和特性 262
问题 265
第9章 固体物理与新材料 267
9.1 晶体的基本结构 268
9.2 半导体材料 272
9.3 超导材料 284
9.4 C6o、纳米材料及其应用 292
9.5 扫描隧道显微镜(STM) 298
9.6 液晶 301
问题 306
10.1 量子场理论 307
第10章 量子场理论与物质相互作用 307
10.2 基本相互作用 311
10.3 弱电统一理论 大统一理论和超大统一理论 318
问题 323
第五篇 物理学与技术科学 326
第1l章 物理学与能源科学 326
11.1 能源——一种基本资源 326
11.2 热能的利用——热机 330
11.3 熵 335
11.4 化学能 太阳能 341
11.5 裂变与聚变——原子能及其和平利用 346
11.6 人类利用能源的历史、现状和未来 355
11.7 人类使用能源的观点 再生和保存 358
问题 364
第12章 物理学与环境科学 365
12.1 人类的环境问题 365
12.2 地球臭氧层及臭氧洞 379
12.3 温室效应 385
12.4 电离辐射 391
12.5 自然、生态环境保护和相应政策 394
问题 399
附录1 诺贝尔评奖与颁奖机构诺贝尔基金会 400
附录2 诺贝尔自然科学奖历届获奖者名录 物理学奖(1901～2000) 403
附录3 诺贝尔物理学奖获奖工作性质分类、国别及获奖者年龄分布 409
附录4 诺贝尔自然科学奖(物理学奖、化学奖、生理或医学奖)获奖工作性质分类、国别及获奖机构分布 412
参考资料 416