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内容简介

　　20世纪是物理学的世纪，物理学在20世纪取得了突破性的进展，改变了世界以及世界和人们对世界的认识，《20世纪物理学（套装1-3卷）》是由英国物理学会、美国物理学会组织发起，由各个领域的知名学者（有很多是相关领域的奠基者、诺贝尔奖获得者）执笔撰写，系统总结20世纪物理学进展的宏篇巨著，其内容涵盖了物理学各个分支学科和相关的应用领域，全书共分3卷27章，最后一章为3位物理学大家对20世纪物理学的综合思考和对新世纪物理学的展望。
　　《20世纪物理学（套装1-3卷）》可供物理学科研工作者、教师、物理学相关专业的研究生、高年级本科生，以及对物理学感兴趣的人员使用。

内页插图

目录

《20世纪物理学（第1卷）》：
编辑及撰稿人名单
译校者名单
原书序言
全书所含传略目录

第1章 1900年的物理学
1．1 科学家社团
1．2 物理学家的培养
1．3 从事研究的物理学家
1．4 对研究工作的资助
1．5 黑体辐射
1．6 实验设备
1．7 物理世界的图景
1．8 现代物理学的萌芽
参考文献

第2章 引进原子和原子核
2．1 前言
2．2 转变的10年：1895～1905
2．3 放射性：1896～1905
2．4 原子的结构：1897～1906
2．5 量子物理学的诞生
2．6 NielsBohr——量子动力学之父
2．6．1 NielsBohr的个人背景和早年经历
2．6．2 迄至1913年的光谱学
2．6．3 NielsBohr在1913年3月前；先驱者们
2．6．4 NielsBohr的氢原子
2．6．5 NielsBohr思想的冲击
2．7 先是喜报——旧量子论的更多成就
2．7．1 Stark效应
2．7．2 Franck-Hertz实验
2．7．3 Sommerfeld引进两个新的量子数，氢光谱的精细结构
2．7．4 Ehrenfest的浸渐原理
2．7．5 Einstein将概率引入量子物理学
2．7．6 选择定则和偏振规则
2．7．7 元素周期表
2．7．8 Pauli不相容原理
2．7．9 铪的发现
2．7．10 第四个量子数；自旋
2．8 后是噩耗——旧量子论的危机
2．8．1 氦
2．8．2 反常Zeeman效应
2．8．3 收获
2．9 β射线谱学：1906～1914
2．10 核模型，肇始
2．10．1 质子-电子（P-E）模型
2．10．2 结合能
2．10．3 1919：首次元素嬗变
2．10．4 一种新的力——核力的首次暗示
2．111926～1932：核悖论的年代
2．11．1 α衰变得到解释
2．11．2 原子核的大小
2．11．3 核磁矩
2．11．4 核自旋
2．11．5 核统计
2．11．6 β谱：1914～1930
2．12 中子
2．12．1 Chadwick
2．12．2 感生放射性：Joliot-Curie夫妇
2．12．3 中子是什么？
2．12．4 第一个核力理论：Heisenberg
2．12．5 第一个核反应理论：Bohr
2．13 β谱：开端的终结
2．13．1 Bohr
2．13．2 Pauli
2．13．3 Fermi
2．14 裂变
2．14．1 裂变的发现
2．14．2 Bohr论铀235
2．14．3 附言：战前关于从裂变得到原子能的想法
参考文献

第3章 量子和量子力学
3．1 引言
3．2 量子——实验基础（1900～1928）
3．2．1 辐射和量子（1900～1913）
3．2．2 原子结构和光谱线（1913～1921）
3．2．3 量子力学效应（1922～1928）
3．3 量子力学的起源和完成（1913～1929）
3．3．1 "旧量子理论"的原理和失败（1913～1924）
3．3．2 哥廷根的量子力学和Schr¨odinger的波动力学（1925～1926）
3．3．3 物理诠释和数学基础（1926～1933）
3．4 微观物理世界（1925～1935）
3．4．1 量子力学的应用（1925～1932）
3．4．2 量子力学中的因果性、互补性和实在性（1926～1935）
3．4．3 超越量子力学（1932年～现在）
参考文献

第4章 相对论的历史
4．1 引言
4．2 狭义相对论
4．2．1 理论的起源：力学
4．2．2 狭义相对论的起源：光学和电动力学
4．2．3 狭义相对论的表述
4．2．4 相对论后来的发展
4．2．5 其他的表述方式和形式体系
4．2．6 相对论性速度空间（运动学空间）
4．2．7 粒子动力学
4．2．8 刚性运动和连续介质力学
4．2．9 电动力学
4．2．10 相对论热力学
4．2．11 相对论统计力学
4．2．12 量子理论和基本粒子
4．2．13 引力理论
4．2．14 实验检验和应用
4．3 广义相对论
4．3．1 等效原理
4．3．2 度规张量场
4．3．3 场方程
4．3．4 别种方案
4．3．5 关于广义相对论后来的工作
4．3．6 别种表述和基础
4．3．7 引力能量的问题
4．3．8 广义相对论的物理解释
4．3．9 精确解和近似方法
4．3．10 运动方程
4．3．11 Schwarzschild解和经典检验
4．3．12 黑洞、引力塌缩和奇点
4．3．13 引力辐射
4．3．14 近期的天文学和天体物理学应用和检验
4．3．15 量子引力
4．3．16 相对论的哲学地位和公众反应
4．4 统一场论
参考文献

第5章 核力、介子和同位旋对称性
5．1 1930年前后的物理学
5．1．1 物质的构成
5．1．2 1930年的原子物理学和分子物理学（能量为eV的物理学）
5．1．3 X射线与Compton效应（能量为keV的物理学）
5．1．4 α衰变、β衰变及原子核的分类（能量为MeV的物理学）
5．1．5 宇宙射线与Heisenberg1932年的分析
5．2 奇迹年——1932年的新物理学
5．2．1 新粒子的发现
5．2．2 Heisenberg的原子核中子-质子模型
5．2．3 Fermi的β衰变理论
5．3 两个基本的核力理论
5．3．1 Fermi场理论
5．3．2 汤川介子理论
5．4 20世纪30年代的宇宙线：QED，簇射和重电子
5．4．1 软成分和硬成分
5．4．2 日本和英国的新介子理论
5．5 重电子，介子及粒子物理学的诞生
5．5．1 宇宙线重电子
5．5．2 重电子衰变与β衰变
5．5．3 介子与核力
5．5．4 穿透辐射
5．6 第二次世界大战期间和战后的发现
5．6．1 对重电子的更多怀疑：衰变与俘获
5．6．2 π子的发现
5．6．3 更多的粒子发现
5．7 结论
参考文献

第6章 固体结构分析
6．1 1912年以前的晶体学和X射线
6．2 晶体X射线衍射的发现
6．3 实验技术
6．4 结构测定的方法
6．5 精确结构分析
6．6 中子衍射
6．7 电子衍射
6．8 表面晶体学
6．9 不完美晶体和非晶体
6．9．1 线度增宽
6．9．2 层状结构的错排
6．9．3 有序-无序转变
6．9．4 冰的结构
6．9．5 晶体位错
6．9．6 非晶态结构
6．9．7 准晶
6．10 晶体结构分析的影响
6．10．1 内聚能和弹性
6．10．2 光学和介电性质
6．10．3 铁电性
6．10．4 超导性
6．10．5 无机化学
6．10．6 有机化学
6．11 生物分子结构
6．12 国际晶体学联合会及相关机构
参考文献

第7章 热力学与平衡统计力学
7．1 引言——19世纪背景
7．2 量子理论的影响
7．2．1 黑体辐射
7．2．2 固体的振动比热
7．2．3 经典和量子统计
7．2．4 气体比热
7．2．5 Bose-Einstein凝聚
7．2．6 Fermi-Dirac统计的应用
7．3 理论形式的发展
7．3．1 Gibbs系综
7．3．2 Einstein的涨落处理
7．3．3 第二定律的数学背景：Carath′eodory方法
7．3．4 统计力学中的平均值方法（Darwin-Fowler方法）
7．4 热力学第三定律
7．4．1 历史回顾
7．4．2 T→0时的相平衡
7．4．3 熵的量热估计和统计估计
7．4．4 甚低温的获得
7．4．5 负温度
7．5 相变和临界现象
7．5．1 引言
7．5．2 液-气临界点
7．5．3 铁磁的Curie点
7．5．4 流体的微观临界行为：临界乳光
7．5．5 二元合金的临界行为
7．5．6 二级相变的Landau理论：普适性
7．5．7 气体凝聚的统计力学：Mayer-Yvon理论
7．5．8 Ising模型：Onsager的革命
7．5．9 调和：标度和普适性的经验推导
7．5．10 至尊的重正化群（RG）
7．5．11 自避行走及聚合物构象
7．5．12 具有其他有趣特征的模型
7．5．13 渗流过程
7．5．14 自相似性与分形
7．6 其他论题
参考文献

第8章 非平衡统计力学：变幻莫测的时间演化
8．1 变迁与巩固的阶段
8．1．1 不可思议的最初十年
8．1．2 19世纪的遗产
8．1．3 正在形成中的学科定义
8．2 三个时期的历史
8．2．1 第一期：从Boltzmann方程到主方程
8．2．2 第二期：从主方程到混沌肇端（1940～1975）
8．2．3 第三期：1975年～20世纪90年代
参考文献

图片来源确认与致谢

《20世纪物理学（第2卷）》：
编辑及撰稿人名单
译校者名单
原书序言
全书所含传略目录

第9章 20世纪后半叶的基本粒子物理学
9．1 引言
9．2 序幕（1940年前）
9．3 量子电动力学
9．3．1 理论中的无穷大量
9．3．2 早期的实验发展
9．3．3 重整化登场
9．3．4 高阶修正和实验验证
9．4 迄至20世纪60年代中期所知的物质新形式
9．4．1 20世纪30与40年代：μ子、π介子、K介子
9．4．2 π介子的性质
9．4．3 反质子
9．4．4 奇异粒子
9．4．5 共振态
9．4．6 幺正对称性
9．5 迄至20世纪60年代中期所知的相互作用
9．5．1 弱相互作用和V—A理论
9．5．2 CP破坏
9．5．3 流代数
9．5．4 强相互作用方案
9．6 夸克革命
9．6．1 夸克模型
9．6．2 深度非弹性散射
9．6．3 电子正电子湮没
9．6．4 寻找自由夸克
9．7 弱电统一
9．7．1 轻子理论
9．7．2 中性流的实验证实
9．7．3 扩展到强子和粲夸克假设
9．7．4 粲夸克的实验证实
9．7．5 W和Z
9．8 量子色动力学
9．8．1 色三重性的早期建议
9．8．2 —个强相互作用规范理论的要求
9．8．3 渐近自由和红外奴役
9．8．4 深度非弹性散射中的标度破坏
9．8．5 喷注和其他一些大横动量（p）现象
9．8．6 其他应用
9．9 三代夸克和轻子
9．9．1 t轻子
9．9．2 第五种夸克
9．9．3 Cabibbo—小林一益川（CKM）矩阵
9．9．4 寻找顶夸克：观测
9．10 加速器
9．10．1 静电起电器
9．10．2 回旋加速器
9．10．3 相位稳定性和同步回旋加速器
9．10．4 电子同步加速器
9．10．5 电子感应加速器
9．10．6 质子同步加速器
9．10．7 强聚焦
9．10．8 直线加速器
9．10．9 对撞束
9．10．10 强子对撞机
9．11 探测器：从Rutherford到Charpak
9．11．1 电离探测器
9．11．2 闪烁计数器和Cherenkov计数器
9．11．3 可视技术
9．12 与其他学科的交叉
9．12．1 核物理
9．12．2 原子物理学
9．12．3 凝聚态物质
9．12．4 天文学、天体物理学、引力和宇宙学
9．13 尚未解决的问题和对未来的希望
9．13．1 弱电理论：对称性破缺部分
9．13．2 中微子质量
9．13．3 大统一理论
9．13．4 弦理论
9．13．5 未来的设备
9．14 结语
9．14．1 附加文献
参考文献

第10章 流体力学
10．1 20世纪物理学的又一伟大成就
10．1．1 流体力学上并行的革命
10．1．2 奇异摄动的一个极简单的例子
10．1．3 d'Alembert悖论如何变为d，Alembert定理
10．1．4 激波的物理本质
10．2 边界层和尾流，不稳定性和湍流，传热和传质
10．2．1 最活跃的无量纲参数
10．2．2 涡度的新作用
10．2．3 转捩的类型，湍流的类型：（1）1940年前的奋斗
10．2．4 转捩的类型，湍流的类型：（2）新的分类学
10．2．5 标量的扩散对流平衡
10．3 波产生和传播的非线性效应
10．3．1 隐含能量损失的波
10．3．2 来自流动的声音
10．3．3 色散和非线性的竞争
10．3．4 海洋的表面
10．3．5 能量沿波峰传播
10．4 航空和海洋工程对人类生活环境的改变
10．4．1 研究提高飞行效率的流体力学
10．4．2 航空激波
10．4．3 快速船只和安全的海洋平台
10．5 地球流体包层的动力学及其在预报方面的应用
10．5．1 波状流动模式
10．5．2 天气和气候
参考文献

第11章 超流体和超导体
11．1 引言
11．1．1 液氦：早期
11．1．2 1933年以前的超导电性
11．1．3 1945年以前Meissner效应及超导性研究的其他实验进展
11．1．4 液氦：实验革命
11．1．5 理论发展，1933～1945年
11．2 1945～1970年时期
11．2．1 液氦
11．2．2 超导电性实验和唯象学，1945～1956年
11．2．3 BCS之前的微观理论
11．2．4 BCS及其后的进展
11．2．5 Josephson效应
11．2．6 超导性与超流性的现代统一图像
11．3 新发展
11．3．1 3He的超流相
11．3．2 各种各样的新进展
11．3．3 高温超导性
11．3．4 进一步的阅读
参考文献

第12章 晶体中的振动与自旋波
12．1 晶格动力学的开端
12．1．1 比热
12．1．2 零点运动
12．1．3 热膨胀
12．1．4 热导率
12．1．5 比热的晶格理论
12．2 新的实验技术
12．2．1 中子散射
12．2．2 Raman散射
12．3 晶格动力学的发展
12．3．1 离子晶体
12．3．2 金属
12．3．3 半导体
12．3．4 非谐效应
12．3．5 玻璃和含缺陷晶体中的声子
12．4 结构相变
12．5 自旋波
12．6 磁性相变
参考文献
……

第13章 原子分子物理
第14章 磁学
第15章 原子核动力学
第16章 单位、标准和常量
本卷图片来源确认与致谢

《20世纪物理学（第3卷）》

前言/序言

　　我们有足够的理由赞美物理学在20世纪取得的成就。1900年到来之际，由Newton、Maxwell、Helmholtz、Lorentz以及许多其他人的思想奠基的辉煌的经典物理学大厦似乎已近乎完美；然而经典物理学的这一高度发展状态显现出了某些结构上的瑕疵，结果证明这些瑕疵远非看起来那样肤浅，在世纪转折前后几年的实验和理论发现直接导致了改变物理学家基本观念的革命：原子结构、量子理论和相对论。但是必须强调，此前的经典成就并未被抛弃，它们最终被视为更为一般的概念的特殊情况，因此现代物理学家仍然必须对经典动力学和电磁学保有正确的理解，除去最为先进的高技术之外，把相对论和量子力学掺和到大多数技术应用中毫无必要；除去极少数例外情况，经典物理对日常发生的事件和使用的装置都能做出有效的描述，
　　尽管如此，朝本质上属于20世纪创造的近代物理学的转换极大地扩展了物理科学的范畴，在近代物理学的框架内，不仅原子及原子核的结构乃至原子核的组成部分的结构，而且处于大小尺度的另一端的整个宇宙，均已变得可以观察、讨论并使研究者能做出有根据的想象。量子力学阐明了原子的结构并且在它被建立之后的一两年内即表明，至少在原则上它可以解释化学键的来源。
　　20世纪50年代，用晶体学方法对几个最简单的蛋白质和DNA双螺旋结构的阐明改变了对生物学机理的研究。这当然完全不是说化学和生物学是物理学的分支学科，化学家和生物学家在处理他们那些极为复杂的材料方面有自己独特的方法。物理学家单独处理这些问题时，完全没法与化学家和生物学家相匹敌。但物理学家只要确信其他学科只是运用物理学思想阐明自己的发现，而不是注入迄今未知的自然规律从而毁掉自己领域的研究，他们仍然可以在这个方向上继续自己的探索。
　　从一开始我们就意识到，我们编辑的这几卷书只是撰写这部历史的第一步。在当前阶段这部历史的撰写不能仅仅留给专业的科学史专家，我们期望的是本书可以激励他们在以后承担这个任务。书写这部历史的第一步，是由物理学家们指出哪些是他们自认为的本领域中最重要的发展，并且尽可能地剥离掉那些不仅在外行人看来而且即使从事物理学研究的同行们看来也非常困难的复杂问题，使得大家都明白物理学是如何发展的。我们希望给学习物理学的学生们（也包括教师们和其他领域的专业人士）讲述一个展现这部历史中某些事件的故事，这个故事将使他们受到鼓舞而不是使他们感到无所适从，即使我们最后离达到这个目标仍有一些距离，我们至少给严肃的科学史专家们提供了一个研究这段近代史的起始点。事实上，对近代物理学某些领域的历史已有相当深入研究，但这三卷书将清楚地表明，对近代物理学历史的研究还仅仅是开始。我们这样说，绝无低估已有成就之意。
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