本书从宇观、微观和宏观三方面分别介绍一些关于现代物理学前沿发展的概况。大到宇宙的结构，其过去发展的历史和未来发展的趋势:小到组成物质的原子和亚原子结构:中间涉及极端条件(低温、高压、强电磁场)下物质所表现出的各种新现象和新规律。既试图扼要地讲述相关的物理内容，也尽可能介绍一些现代物理学发展过程中的故事。希望引起读者了解和学习物理的兴趣，认识物理对于发展社会物质文明和精神文明的意义，体会研究物理学的方法。
现在的这本小书是以授课讲义为基础，经过修改、补充、整理出来的。书中所介绍内容涉及51个诺贝尔奖(包括近12年的诺贝尔物理学奖)的有关内容。
样章试读
目录
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第二版序言
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<10-43s) 64
5.2 普朗克时期(t~10-43s)65
5.3 大统一时期(tpl<t<10-35s)及暴胀时期(10-35s<t<10-32s) 65
5.4 夸克-轻子时期(10-32s<t<10-6s) 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Nν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
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