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目录5

绪论 叶高翔5

第1章 经典物理学 叶高翔5

1.1 天地运动5

1.1.1 天与地5

1.1.2 牛顿力学8

1.1.3 能量动量守恒与时空对称12

1.1.4 严谨的科学方法论14

1.1.5 牛顿科学观22

1.2 冷热现象23

1.2.1 温度与热量24

1.2.2 热力学第一定律27

1.2.3 热力学第二定律29

1.2.4 热寂说的终结31

1.3 电磁波32

1.3.1 电磁波的产生33

1.3.2 电磁波谱39

1.3.3 真理与美41

1.3.4 扎实基础引领重大突破43

1.3.5 光是一种电磁波45

1.3.6 三维全息照相53

参考文献56

第2章 量子物理学 叶高翔57

2.1 原子模型57

2.1.1 原子概念57

2.1.2 电子的发现58

2.1.3 汤姆逊原子模型59

2.1.4 卢瑟福原子模型60

2.2 量子假说61

2.2.1 黑体辐射和普朗克量子假说62

2.2.2 爱因斯坦光子假说及光电效应理论64

2.2.3 氢原子光谱及玻尔理论65

2.2.4 德布罗意波粒二象性假说66

2.2.5 波粒二象性假说的验证68

2.2.6 对波粒二象性假说的进一步说明70

2.3 海森堡测不准原理74

2.4 科学的否定观77

参考文献79

第3章 量子力学——现代高科技的基石之一 叶高翔80

3.1 趋向导电极限的超导体80

3.1.1 超导体的奇异特性81

3.1.2 超导原理86

3.1.3 超导时代即将到来89

3.2 绚丽多彩的激光90

3.2.1 激光的特性91

3.2.2 激光原理92

3.2.3 激光——射向现代社会的各个领域95

3.3 晶体管——构筑智慧的细胞97

3.3.1 半导体的物理特性97

3.3.2 P-N结99

3.3.3 晶体三极管——放大人类的智慧100

3.3.4 晶体管——微电子产业的基本单元102

3.4 冲刺元器件小型化的极限102

3.4.1 量子点——人造原子104

3.4.2 介观环104

3.4.3 量子波导105

参考文献106

第4章 相对论与现代时空观 盛正卯107

4.1 狭义相对论的创立107

4.2 狭义相对论的基本原理109

4.2.1 光速不变原理109

4.2.2 相对性原理110

4.3 狭义相对论的主要结论111

4.3.1 同时的相对性112

4.3.2 时间延缓113

4.3.3 长度缩短115

4.3.4 质能关系116

4.4 新引力理论——广义相对论118

4.4.1 广义协变原理118

4.4.2 等效原理118

4.5 广义相对论的主要结论121

4.5.1 引力大的地方时钟走得慢121

4.5.2 引力导致空间弯曲122

4.6 广义相对论的一些预言123

4.6.1 光的引力偏转123

4.6.2 雷达回波延迟124

4.7 相对论的其他实验验证及实际应用125

4.6.3 水星近日点的进动125

4.7.1 μ轻子的寿命126

4.7.2 孪生子效应127

4.7.3 全球定位系统（GPS）127

4.8 相对论的时空观129

4.9 相对论中的科学方法论131

参考文献133

5.1.1 电子的发现与原子构成134

第5章 宇宙之砖物质结构 盛正卯134

5.1 物质结构134

5.1.2 越来越多的新粒子136

5.1.3 夸克（Quark）模型137

5.2 基本相互作用及其统一140

5.2.1 四种基本相互作用力140

5.2.2 奇妙的规范对称性142

5.2.3 标准模型143

5.3.1 原子核的结合能144

5.3 原子能及其应用144

5.3.2 原子能的可能释放模式146

5.3.3 原子能的和平利用148

5.3.4 核武器及其小型化150

参考文献153

第6章 膨胀着的宇宙 盛正卯155

6.1 传统宇宙观及其不足155

6.1.1 永恒的宇宙与热力学的矛盾155

6.1.3 问题的解决156

6.1.2 夜空为什么是黑暗的——奥伯斯佯谬156

6.2 哈勃（E.Hubble）的发现157

6.2.1 波的多普勒效应157

6.2.2 恒星距离的测定158

6.2.3 哈勃的发现158

6.3 宇宙的起源159

6.3.1 大爆炸模型（Big Bang）159

6.3.2 宇宙哥白尼原理161

6.3.3 大爆炸模型的观察证据163

6.4.1 宇宙整体的命运165

6.4 宇宙的命运165

6.4.2 恒星的产生与命运167

6.4.3 神奇的星体——黑洞169

6.4.4 人类的命运170

6.5 21世纪宇宙学面临的问题172

6.5.1 暗物质问题172

6.5.2 正反物质的不对称问题173

6.5.3 微观世界与宇宙的统一174

参考文献175

第7章 简单性与复杂性的奇遇——非线性物理简介 盛正卯177

7.1 非线性系统及其普遍性177

7.2 混沌的本质180

7.2.1 虫口模型180

7.2.2 倍周期分岔181

7.2.3 混沌的基本性质184

7.2.4 混沌的应用187

7.3 自然界的几何——分形188

7.3.1 分形维数188

7.4 特殊的非线性系统——可积系统190

7.3.2 来自简单规律的复杂系统190

7.5 混沌因果律192

附录7.1193

附录7.2194

参考文献196

第8章 物理学在未来科技和社会中的作用 盛正卯198

8.1 20世纪物理学遗留的问题及其展望198

8.1.1 引力量子化与大统一理论198

8.1.2 超高能物理及宇宙起源200

8.1.3 复杂系统的研究201

8.1.4 极端条件下的物理现象202

8.2 物理学在其他自然科学及高新技术中的应用202

8.2.1 物理学与生命科学202

8.2.2 21世纪的计算机203

8.2.3 21世纪的通讯、能源与交通204

8.3 物理学与国防现代化205

参考文献206

第9章 科学与人类文明 叶高翔，盛正卯207

9.1 重大的发现 重要的提示207

9.2 科学技术与人类文明215