极客物理 在科学实验中探索物理之美(卷2) 薛加民 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

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书名	极客物理 在科学实验中探索物理之美(卷2)
作者	薛加民
定价	59.00元
ISBN号	9787115464316
出版社	人民邮电出版社
出版日期	2017-08-01
版次	1

其他参考信息（以实物为准）
装帧：平装-胶订	开本：24开	重量：0.4
版次：1	字数：	页码：

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目录

内容提要

全息成像、激光传声、磁悬浮……本书让您通过身边的有趣实验完成前沿科技的奇妙体验。这是一本关于物理学的原创科普图书，作者用独特的视角与方式，深入浅出地为你揭秘光、电、磁等物理学领域的专业知识；这是一本面向喜欢动手的科学爱好者的指导手册，让你在轻松完成简单物理实验与制作项目的同时，探究出“高科技”的奥秘。 如果你是科学爱好者，不要错过这本书，它让你眼界大开；如果你是学生，无论是小学、中学，还是大学，不要错过这本书，它告诉你“动手学科学”的方法与思路；如果你是科技工作者或科技老师，不要错过这本书，它专业的解读和详实的介绍，会为你的工作添翼。

编辑推荐

1.当选2013年中科协科普部推荐的50种科普图书，2013年中科技部全优-秀科普作品。2.参选2013年度吴大猷科普图书奖3.美知名大学物理学博士亲笔撰写、亲手实验，原创内容，真正深入浅出，含金量高，绝非攒出来的科普书；4.中工程院资-深院士钱皋韵推荐；5.中科院天文台宇宙暗物质暗能量组席研究员陈学雷作序推荐；6.作者拟邀请美科学院院士写序。

作者介绍

薛加民 2002—2006年在中科学技术大学近代物理系学习，2006年赴美亚利桑那大学物理系从事低温凝聚态物理研究。期间，关于新材料石墨烯的研究成果在际顶-尖学术杂志Nature Materials, Nature Physics, Physical Review Letters等发表，得到同行的广泛关注和引用。2012年获得亚利桑那大学物理学博士学位，目前在德克萨斯大学奥斯丁分校从事博士后研究工作。 从事专业研究的同时，作者积极参与美大学的各种科普活动，是亚利桑那大学物理系年度“Physics Phun Nite”活动的参与者。 在美，大多数大学都有所谓“ outreach”的科普推广项目，大学的实验室每年都会有一次向公众开放的机会，大可以到高科技的实验室里参观，感受科技前沿。“Physics Phun Nite”活动是“ outreach”科普推广项目的一种，由亚利桑那大学物理系每年临近圣诞时举办的，活动在在一个大教室里举行，由系里的教授和学生向大众表演他们zui喜欢的物理演示实验，活动有趣，深受欢迎。

序言

宇宙的低语：现代物理学前沿探索 这是一部带领读者深入现代物理学最激动人心的前沿领域的著作。 它摒弃了枯燥的公式堆砌，转而以清晰、富有洞察力的叙述，揭示了支配我们宇宙的基本规律是如何在人类认知不断拓展中被重新定义的。全书旨在激发读者对未知的好奇心，并理解物理学家们如何运用大胆的假设和精妙的实验设计，试图拼凑出宏大宇宙的完整图景。 本书的结构围绕几个关键的、正在塑造未来科学面貌的核心主题展开。 第一部分：时空的结构与引力的奥秘 本部分聚焦于爱因斯坦的广义相对论在极端条件下的表现，以及我们对引力本质的最新理解。 1. 虫洞、奇点与时空几何的边界： 我们将探讨黑洞内部奇异点的数学描述，以及广义相对论对这些“时空陷阱”的预测。更进一步，我们将深入研究理论物理学家们关于虫洞（Wormholes）存在的可能性及其在理论上穿越时空的潜力。这里不仅仅是数学推导，更是对物理学想象力极限的描绘，探讨信息是否真的可以逃逸黑洞，以及信息悖论对量子引力理论提出的严峻挑战。 2. 引力波天文学的黎明： 继LIGO和Virgo的革命性发现之后，引力波已成为我们探索宇宙的全新感官。本章详细解析了引力波的产生机制——从双中子星并合到超大质量黑洞的碰撞——以及这些“时空涟漪”如何帮助我们验证强引力场下的物理定律，并揭示宇宙中那些看不见的、剧烈事件的真相。我们还将展望下一代引力波探测器（如LISA）将如何开启对宇宙早期和星系形成过程的观测。 3. 量子引力之梦： 广义相对论描述了宏观宇宙的引力，而量子力学统治着微观世界。如何将这两大支柱统一起来，是现代物理学最大的难题。本章将介绍当前主要的尝试，如弦理论（String Theory）的多维空间概念，以及圈量子引力（Loop Quantum Gravity）对时空基本单元的量化构想。我们将讨论这些理论如何试图解决信息悖论，并预测在普朗克尺度下，时空会展现出何种离散的结构。 第二部分：物质的深层结构与基本粒子的新疆界 本部分将目光聚焦于构成万物的基本单元，以及粒子物理学标准模型之外的可能性。 4. 粒子物理的“标准模型”及其局限： 我们首先回顾粒子物理标准模型——成功描述了电磁力、弱核力和强核力的框架。但它并非终点。本章将详细阐述标准模型未能解释的几个核心问题，例如中微子的质量问题、夸克和轻子的世代结构，以及电弱对称性破缺的真正机制。 5. 超越标准模型：新粒子的搜寻： 探讨大型强子对撞机（LHC）的最新实验成果以及未来对新物理现象的期待。重点讨论超对称性（Supersymmetry, SUSY）理论的预测，即每种已知粒子都存在一个质量更大的“超伴侣”。此外，还将涉及寻找额外维度存在的实验签名，以及可能存在的“暗光子”等新媒介粒子。 6. 中微子：幽灵粒子的新身份： 中微子——质量极小、只通过弱相互作用传播的粒子——是揭示基本物理规律的关键。本章深入探讨中微子的三种味振荡现象，并阐述这意味着中微子必然拥有静止质量。我们将审视“马约拉纳”中微子（即自身即是反粒子的中微子）的可能性，以及这对宇宙早期重子不对称性（即物质多于反物质）的解释有何影响。 第三部分：宇宙的暗面——暗物质与暗能量 本部分将带领读者走出我们熟悉的可见物质构成的世界，探索占据宇宙绝大部分的神秘成分。 7. 暗物质的“狩猎”： 尽管暗物质不发光、不吸收光，但其引力效应是无可辩驳的。本章详细梳理了间接证据（如星系旋转曲线、引力透镜效应）和直接探测的努力。我们将分析WIMP（弱相互作用重粒子）模型的现状，以及替代性的“轴子”（Axions）等轻量级暗物质候选者。书中将详细介绍地下深处的低温探测器和太空望远镜如何试图捕捉到这些隐形物质留下的微弱印记。 8. 暗能量与宇宙的加速膨胀： 宇宙的加速膨胀是20世纪末最大的发现之一。暗能量——一种具有负压力的、均匀分布的能量形式——被认为是驱动这一现象的元凶。我们探讨了宇宙学常数（真空能）与“第五种力”等解释，并分析了由测量宇宙微波背景辐射（CMB）和观测Ia型超新星得出的关于暗能量性质的最新数据约束。 9. 宇宙学中的信息： 我们如何从宇宙大爆炸的余晖中解读信息？本章将聚焦于早期宇宙暴胀理论（Inflation），探讨暴胀如何解释了宇宙的平坦性、均匀性，以及它如何将量子涨落放大为我们今天观察到的星系结构的种子。我们将探讨原始引力波背景（Primordial Gravitational Waves）作为暴胀理论的终极检验的意义。 第四部分：信息、量子与计算的未来 本部分探讨物理学在信息和计算领域的深刻交叉点，以及量子力学的奇异性如何被利用。 10. 量子力学的非定域性与纠缠的秘密： 纠缠态被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”。本书将以通俗易懂的方式阐述贝尔不等式的意义，解释实验如何确凿地证明了量子世界的非定域性。我们将深入探讨纠缠在量子信息科学中的核心地位。 11. 量子计算的潜力与挑战： 经典计算机的局限在于其处理指数级复杂性的问题时效率低下。量子计算机（Qubits）的出现承诺了颠覆性的计算能力。本章将介绍量子比特、量子门操作、Shor算法和Grover算法的基本原理，并分析当前在构建稳定、可扩展的容错量子计算机方面所面临的工程与物理难题，如退相干（Decoherence）控制。 12. 物理学与生命：复杂性涌现的机制： 最后的篇章将探讨热力学第二定律（熵增）与生命现象之间的张力。从耗散结构理论出发，我们审视如何在远离热力学平衡的开放系统中，物质如何自发地组织成具有复杂功能的结构。这不仅关乎物理，更是连接无生命世界与生命世界的桥梁。 总结： 《宇宙的低语：现代物理学前沿探索》不是一部教科书，而是一场思维的冒险。它邀请读者一同思考，在人类已知知识的边缘，那些关于时间、空间、物质和信息的最深刻问题究竟指向何方。通过理解这些前沿的理论和实验，我们不仅能更好地认识宇宙，也能更深刻地理解人类认知自身能力的边界。