专题一 物质结构研究的新进展 1
1.1 粒子世界 1
一、物质世界的结构层次 1
二、标准模型——基本粒子分类 2
三、标准模型——基本相互作用 6
四、超对称统一理论超弦 9
1.2 对称性与对称破缺 10
一、什么是对称性 10
二、对称性原理 13
三、对称性与守恒定律 15
四、对称性的自发破缺 17
1.3 粒子物理的研究手段和发展方向 20
一、碰撞和衰变 20
二、加速器和粒子探测器 22
三、粒子物理的未知课题 29
四、粒子物理与其他物理学领域及技术的相互影响 29
参考文献 31
专题二 天文学及现代宇宙观 32
2.1 天文学概述 32
一、天文学中的几个重要概念 32
二、宇宙概观 33
三、天文学的分支 41
2.2 宇宙和恒星的起源和演化 42
一、宇宙学的历史 42
二、现代宇宙学——大爆炸宇宙模型 44
三、恒星世界 47
四、恒星的起源和演化 49
2.3 天文观测及其历史发展 53
一、古代的天文观测 53
二、现代天文观测的发展 55
三、获得天体信息的渠道 56
四、天体基本物理量的观测确定 56
参考文献 58
专题三 自组织、混沌和分形——复杂性研究与非线性科学简介 59
一、大自然的复杂性 59
二、什么是非线性科学 60
3.1 自组织现象及其研究 61
一、近平衡线性区的工作概述 62
二、自组织的典型现象 64
三、自组织现象中的一些基本概念 67
四、自组织产生的条件 69
五、非线性分岔与耗散结构 72
六、自组织动力学 74
3.2 混沌 77
一、混沌现象 77
二、相空间几何与吸引子 80
三、混沌的数学模型 88
四、费根包姆常数与普适性和标度性 100
五、平衡混沌与非平衡混炖 101
3.3 大自然的几何学——分形与分维 102
一、分形与分维的基本概念 102
二、大自然的分形 107
三、分形的物理模型 114
四、分形语言 118
五、分形的意义 122
六、分形与混沌的关系 122
七、混沌、分形和自组织的哲学思考 123
参考文献 124
专题四 信息世界 125
4.1 什么是信息 125
一、信息的概念 125
二、信息的特征与性质 130
三、信息的度量及其拓展 131
4.2 什么是信息科学和信息技术 141
一、信息科学 141
二、信息技术 143
4.3 信息技术的前沿 147
一、卫星通信 147
二、信息高速公路 152
参考文献 161
专题五 能源科学技术 162
5.1 能源技术概论 162
一、能源的重要性 162
二、能源的分类 164
三、能源的转化和评价 164
四、能源形势 166
5.2 能源的开发和利用 168
一、常规能源 168
二、新能源的开发和利用 173
三、新的能量转换技术 188
5.3 能源与环境能源与交通 195
一、能源利用与环境的关系 195
二、能源与交通的关系 198
参考文献 199
专题六 生物物理简介 200
6.1 物理学与生物学的关系 200
6.2 生物物理学的目标和主要内容 202
一、生命大厦的基本砖石——生物大分子 202
二、生命信息——遗传和变异 208
三、液晶和生物膜 212
四、感觉和神经的物理学 217
五、生命的热力学基础 220
6.3 生物工程介绍 221
一、生物工程体系 221
二、生物工程的发展前景 223
三、生物工程面临的社会问题 226
参考文献 227
专题七 激光技术 228
7.1 激光的由来与发展 228
一、激光理论的奠基人 228
二、世界上第一台激光器 229
三、中国激光之父——王之江 229
四、中国人的贡献 230
7.2 激光器的分类及特点 231
一、激光器的分类 231
二、各种激光器的特点 231
7.3 激光器的基本原理 234
一、激光的产生 234
二、激光器 234
7.4 激光的关键技术 237
一、调Q技术 237
二、锁模技术 238
三、激光放大技术 239
四、模式选择技术 240
五、稳频技术 242
7.5 激光的最新应 242
一、激光与信息处理 242
二、激光与通信 250
三、激光与航空——激光陀螺 255
参考文献 257