第1讲 前言 1
1.1大家都可以来了解现代物理学前沿 1
1.2为什么要选修物理学 2
1.3现代物理学中的不同专业 5
1.4现代物理学的前沿 7
1.5关于参考书 14
第2讲 时空观念的变化——从牛顿到爱因斯坦 17
2.1引言 17
2.2牛顿的时空观和决定论 21
2.3宇宙学原理 24
2.4白夜佯谬 25
2.5爱因斯坦的贡献 27
第3讲 相对论浅释 33
3.1历史背景 33
3.2狭义相对论 34
3.3动尺缩短和动钟变慢 38
3.4速度的合成 41
3.5质能（质量和能量的）等价关系 42
3.6爱因斯坦的引力理论（广义相对论） 43
3.7广义相对论的三个关键性检验及其他 46
第4讲 我们的宇宙——膨胀的宇宙 52
4.1爱因斯坦方程的宇宙解 52
4.2哈勃定律 53
4.3热大爆炸宇宙论 55
4.4宇宙残余的背景辐射 56
4.5暗物质和暗能量 58
4.6天体物理观测卫星的应用 59
4.7宇宙学的自然单位制和普朗克尺度 62
第5讲 我们的宇宙——宇宙演化简史 64
5.1宇宙的创生时期（0 ＜ t ＜ 10-43 s） 64
5.2普朗克时期（t ～ 10-43 s） 65
5.3大统一时期（t pl＜t＜10-35s）及暴胀时期（10-35s＜t＜10-32 s） 65
5.4夸克-轻子时期（10-32s＜t ＜10-6 s） 66
5.5强子-轻子时期（10-6s＜t＜1s） 66
5.6辐射时期和核合成时期（1s ＜t＜2 ×105年） 67
5.7星系时期（2× 105年＜t ＜109年） 68
5.8恒星时期（t＞109年） 68
5.9关于人择原理 69
第6讲 量子物理学的发展 72
6.1宇观物理学中的微观粒子 72
6.2经典物理学在微观世界出了问题 73
6.3量子观念的提出 74
6.4原子结构和光谱的研究引到旧量子论 75
6.5新量子力学的第一个方案——矩阵力学的产生 77
6.6新量子力学的第二个方案——波动力学的产生 78
6.7波函数的统计诠释 80
6.8海森伯的不确定关系 81
6.9相对论性量子力学的提出 82
6.10 2012年的诺贝尔物理奖——量子世界里的粒子控制 84
第7讲 微观世界的层次 86
7.1中子的发现和原子核组成的确定 86
7.2大量强子的发现 87
7.3强子的对称性和夸克模型的提出 89
7.4粲夸克的提出和J/Ψ粒子的发现 91
7.5底夸克的发现和B介子 92
7.6第六味夸克——顶夸克的发现 92
7.7电子性质的深入研究和量子电动力学的重正化 93
7.8 μ子的发现和“e-μ之谜” 95
7.9 τ子的发现和“e-μ-τ之谜” 96
7.10中微子的发现和有关它们的“谜” 97
7.11轻子和夸克的分代 100
第8讲 基本粒子的标准模型 101
8.1基本粒子和相互作用 101
8.2引力相互作用 102
8.3电磁相互作用 103
8.4弱相互作用 104
8.5中间玻色子理论和弱电统一理论 107
8.6强相互作用和标准模型 109
8.7一些讨论 114
8.8中微子振荡 115
第9讲 对称性和守恒量 118
9.1对称性和不变性 118
9.2诺特（A.E.Nother）定理 118
9.3处理对称性的数学工具——群论 119
9.4麦克斯韦方程的规范不变性 120
9.5量子力学中的规范不变性 122
9.6作用量原理 123
第10讲 微观物理学和宇观物理学的联系 127
10.1极早期宇宙和粒子物理理论 127
10.2关于大统一理论 127
10.3强子及轻核形成的问题 130
10.4宇宙早期核合成的理论 130
10.5宇宙学信息对中微子代数Nv的限制 133
10.6正反物质不对称的问题 135
第11讲 宏观物质世界的复杂性 138
11.1引言 138
11.2宏观物理学的两类问题 139
11.3凝聚态物理学及其重要性 140
11.4物质在分子层次的复杂性 143
11.5高温（高超导转变温度Tc）超导物理 144
11.6低维物理和介观物理 145
11.7决定论和随机性 145
11.8交叉科学 146
第12讲 量子流体和量子光学 148
12.1什么是量子流体 148
12.2低温物理学的进展 148
12.3超流性的发现 150
12.4玻色-爱因斯坦凝聚（BEC） 151
12.5 3He超流体及其相变的发现 152
12.6量子光学 154
12.7激光精密光谱学 157
第13讲 激光冷却和捕获原子 161
13.1从1997年的诺贝尔物理学奖说起 161
13.2激光冷却和捕获原子技术在科学上的应用 161
13.3激光冷却和捕获原子技术的发展 162
13.4激光冷却原子的物理机制 164
13.5激光捕获原子——原子阱——的物理机制 166
13.6 BEC和2001年的诺贝尔物理学奖 167
第14讲 分数量子霍尔效应 170
14.1霍尔效应 170
14.2量子霍尔效应 170
14.3电磁计量的量子基准 172
14.4半导体异质结 174
14.5分数量子霍尔效应 176
第15讲 高压物理学 180
15.1高压物理学的意义和研究领域 180
15.2高压物理学的先驱者 181
15.3高压物理学的发展 183
15.4超高压的产生 184
15.5超高压下的凝聚态物理学 186
15.6毛河光（H.K.Mao）在超高压物理学方面的工作 186
15.7超高压下地壳和地幔物质的研究 190
习题 192
数学附注 200
1.矢量 200
2.矩阵 206
3.群 210
4.张量 215
外国人名及专用名索引 218
书中出现的诺贝尔奖索引 226