物理发现启思录-(含上.下册)

引 言 6

绪论 8

【阅读材料 绪论-1】关于钱学森之问和李约瑟问题 19

【阅读材料 绪论-2】马克思主义的科技发展观 21

【阅读材料 绪论-3】科学与技术 24

**部 现代宇宙学素描 26

第1章 人类首次发现引力波 26

**节 科学世界的春雷 26

第二节 广义相对论与引力波的预言 30

第三节 广义相对论的实验验证 33

第四节 引力波发现的曲折 37

第五节 引力波探测的国际竞争及其启示 41

【阅读材料1.1】关于LIGO项目立项过程 44

【阅读材料1.2】迈克尔逊干涉仪和激光干涉仪 45

【阅读材料1.3】关于科学精神的若干论述 47

【阅读材料1.4】第二次发现引力波 51

第2章 近代物理学的建立 56

与宇宙学萌芽 56

**节 宇宙创生的传说 56

第二节 古代希腊和古代中国关于宇宙结构的探索 58

第三节 近代宇宙学的黎明—星云说 62

【阅读材料2.1】关于宇宙创生的种种传说 65

【阅读材料2.2】古代天文观测和历法的发展 69

第3章 观测宇宙的梯级结构壮丽图景 73

**节 “量天尺”——测量天体距离的常用单位 73

第二节 宇宙梯级结构之**级——银河系 76

第三节 宇宙梯级结构的第二级——星系群 82

第四节 宇宙梯级结构的第三级——超星系团 84

第4章 现代宇宙学的发轫——爱因斯坦的宇宙学方程 88

**节 现代宇宙学的基石——爱因斯坦的宇宙学方程 88

第二节 多普勒效应与哈勃定律 94

第三节 宇宙测量的标尺与宇宙加速膨胀的发现 100

【阅读材料4.1】近30年来太空天文望远镜发射概况 108

第5章 大爆炸标准模型及它所描述的宇宙演化图像 123

**节 伽莫夫的大爆炸模型 123

第二节 奇怪的微波背景从何而来 128

第三节 大爆炸标准模型早期演化的物理图像 132

第四节 早期宇宙学与星系时代 141

第五节 暗物质与宇宙早期的演化 147

【阅读材料5.1】射电天文学的兴起 152

【阅读材料5.2】银河系未来演变的预测 154

第6章 大爆炸标准学说面临的主要问题 161

**节 视界问题 161

第二节 暗物质问题 167

第三节 暗能量的问题 171

第四节 反物质问题 176

第五节 磁单极子问题 180

【阅读材料6.1】暗物质及其科学探测 185

【阅读材料6.2】反物质及其探测 195

【阅读材料6.3】磁单极子的寻找 199

【阅读材料6.4】球状星团问题 203

第7章 大爆炸学说的*新发展——暴胀宇宙论 205

**节 暴胀宇宙论的提出 205

第二节 暴胀产生的根源——真空自发破缺 208

第三节 暴胀宇宙论的物理图像 213

第四节 新暴胀宇宙论 219

第五节 新暴胀论中的反物质、磁单极子和均匀性问题 222

第8章 现代宇宙学的若干思考 228

**节 宇宙到底有多大 228

第二节 宇宙膨胀动力从何而来 231

第三节 宇宙之外还有什么 234

第四节 人择原理和造化之手 236

第五节 宇宙学演变为精密科学 243

第六节 宇宙学发展的未来方向 246

【阅读材料8.1】暗物质和暗能量在宇宙中扮演的角色 249

第二部 高能粒子物理学剪影 253

——神秘失踪的中微子 253

第9章 色彩斑斓的微观世界 253

**节 宇宙的*小砖石——基本粒子 253

第二节 基本粒子王国的三代骑士 257

第三节 粒子间的相互作用——微观世界的经纬 260

第四节 亚原子粒子与夸克 262

第五节 色味俱全的基本粒子王国 264

【阅读材料9.1】电子的发现与基本粒子探测设备（现代超级照相机） 273

【阅读材料9.2】在强相互作用的渐进自由 277

第10章 笔尖下冒出的幽灵粒子—中微子 282

**节 β衰变中“能量失窃案”震动学术界 282

第二节 漫长的中微子追踪之路 287

第三节 中微子之父泡里传奇 292

第四节 泡里的失误 299

【阅读材料10.1】科学权威对科学发展的作用 303

第11章 中微子教父费米及其弱相互作用理论 307

**节 费米普适弱相互作用中微子理论 307

第二节 弱相互作用是上帝的错误吗？ 310

第三节 中微子教父费米的靓丽人生 316

【阅读材料11.1】物理学中的对称性C、P和T 321

【阅读材料11.2】弱相互作用宇称不守恒的发现——上帝竟然是“左撇子” 325

第12章 环绕中微子的疑云怪雾 330

**节 中微子有静止质量吗 330

第二节 太阳中微子失窃案 336

第三节 中微子振荡的物理图像 339

第四节 弱相互作用中的CP不守恒的发现 345

第五节 反物质世界的寻找 355

第六节 完美理想的中微子通信 363

第13章 中微子的静止质量与中微子天文学的兴起 369

**节 中微子的静止质量到底为多大？ 369

第二节 中微子的质量来自希格斯粒子 371

第三节 中微子天文学的兴起与展望 375

第14章 中微子在科学界掀起惊天巨浪 382

**节 欧洲科学家宣布发现中微子超光速运行 382

第二节 中微子超光速乌龙记余波荡漾 387

第三节 大亚湾实验发现新的中微子振荡模式 391

第四节 为什么科学家认定中微子只有三味呢？ 397

第五节 惰性中微子——第四代中微子存在吗？ 401

第三部 应用物理撷英 408

第15章 现代物理发展态势与量子信息学的兴起和发展 408

**节 爱因斯坦与现代物理的基石 408

第二节 爱因斯坦与量子信息学的问世 413

第三节 量子纠缠和EPR论证 415

第四节 量子隐形传递 420

第五节 量子信息学 427

【阅读材料15.1】普朗克和玻尔对量子论的贡献 433

【阅读材料15.2】爱因斯坦对于现代量子场论发展的贡献 435

【阅读材料15.3】量子不可克隆定理简介 436

【阅读材料15.4】量子密钥技术 439

第16章 物理学、技术革命和产业革命 444

**节 物理学与三次产业革命 444

第二节 物理学与信息产业集群的兴起（上） 450

第三节 物理学与信息产业集群的兴起（下） 456

第四节 物理学革命与新能源产业的兴起（上） 465

第五节 物理学革命与新能源产业的兴起（下） 470

第17章 凝聚态物理与材料科学（上） 480

**节 半导体材料和半导体物理的*新发展 480

第二节 巨磁阻材料和磁隧道结材料 486

第三节 拓扑绝缘体和超导体材料 495

第四节 光学纳米材料 502

第五节 光学信息材料 506

第六节 软凝聚态物质材料 509

第18章 凝聚态物理与材料科学（下） 514

第七节 复杂材料体系 514

【阅读材料18.1】霍尔效应 523

【阅读材料18.2】奇妙的巴氏球 524

【阅读材料18.3】二十个未来*有潜力的新材料（ppt） 536

第19章 从诺贝尔物理学奖看现代物理发展趋势 542

**节 物理学与其他自然科学分支的交叉和融合 542

第二节 诺贝尔物理学获奖者的国籍、学科和年龄分布 547

第三节 诺贝尔物理学奖与现代物理学的发展脉络 560

第四节 诺贝尔物理学奖与中国 564

【阅读材料19.1】21世纪激光光学新发展 573

【阅读材料19.2】BEC物理研究进展 582

【阅读材料19.3】超弦论 591

【阅读材料19.4】1998-2010诺贝尔物理学奖 600

结语 617