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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