现代物理基础丛书·典藏版

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本书（上册）共10章。前5章讲授微分几何入门知识，第6章以此为工具剖析狭义相对论，第7～10章介绍广义相对论的基本内容。本书强调低起点（大学物理系本科2～3年级水平），力求化难为易，深入浅出，为降低难度采取了多种措施。
本书适用于物理系高年级本科生、研究生和物理工作者，特别是相对论研究者。不关心相对论而想学习近代微分几何的读者也可把本书前5章作为入门阶梯。　　本书中册包含4章(第11～14章)和6个附录(附录B～G)。第11～13章依次介绍时空的整体因果结构、渐近平直时空和Kerr-Newman黑洞，第14章详细讲述与参考系有关的各种问题，包括时空的3 1分解。附录B和C分别简介量子力学的数学基础和几何相，附录D和E分别介绍能量条件和奇性定理，附录F讲述微分几何很重要的Frobenius定理，附录G则用微分几何语言比较详细地讨论了李群和李代数的知识，并专辟一节介绍对物理学特别重要的洛伦兹群和洛伦兹代数。本册仍然贯彻上册深入浅出的写作风格，为降低读者阅读难度采取了多种措施。
　　本书适用于物理系高年级本科生、硕博士研究生和物理工作者，特别是相对论研究者。　　本书下册包含两章(第15及16章)和三个附录(附录H，I，J)。第15章讲授拉氏和哈氏理论，第16章介绍黑洞(热)力学，包括传统(稳态)黑洞热力学及其后续发展，特别是比较详细地讲解了(弱)孤立视界和动力学视界等重要概念，并对近代有关文献的许多公式给出了详细的推证。附录H讲授Noether定理的证明(包括用几何语言和坐标语言的证明)以及有关问题(例如正则能动张量)，附录I讲授对理论物理工作者非常有用的主纤维丛和伴纤维丛，并着意于这些数学知识与物理应用之间的“架桥”工作。附录J介绍德西特时空和反德西特时空。本册仍然贯彻上册深入浅出的写作风格，为降低难度采取了多种措施。
　　本书适用于物理系高年级本科生、硕博士研究生和物理工作者，特别是相对论研究者。本书是作者对近十年取得的系列学研成果进行总结和提炼而写成的。全书的内容大致分为两部分：一是介绍有序算符内积分法的基本理论，以及由此建立的连续变量纠缠态表象理论、维格纳算符理论和层析图函数理论等；二是介绍利用有序算符内积分法取得的系列学研成果，包括新光场量子态的构造、性质与应用，非高斯量子态的维格纳函数和层析图函数，两体哈密顿量系统的动力学问题，量子主方程的热纠缠态法求解以及量子态在噪声通道中的解析退相干演化等。　　本书主要介绍基本的正电子和正电子素与原子、分子相互作用过程，正电子和单个原子或者分子的碰撞总截面、各个偏截面，以及共振散射和共振湮没。本书重点介绍正电子散射的基础研究，更多地强调实验技术发展，近十几年取得的成果；另外也专题介绍正电子在天体、玻色-爱因斯坦凝聚、反物质和量子纠缠研究等重要领域的应用进展。　　宇宙早期暴涨引起的原初密度扰动是我们现在观测到的大尺度结构的种子。对宇宙微波背景辐射的更加深入的分析研究有助于我们深刻理解宇宙的演化历史，同时宇宙暴涨机制的理论模型也对粒子物理基本理论提出了挑战。另外，天文学家在1998年通过超新星的观测发现了宇宙现在处于加速膨胀阶段，从而表明宇宙中存在一种看不见的反引力的、被称为暗能量的物质；而星系的旋转曲线及宇宙中的引力透镜等观测结果表明了宇宙中还存在大量的不发光的暗物质。 　　本书同时从物理学和天文学的角度来理解宇宙学的基本原理，包括了天文学及物理学中的宇宙学内容，如宇宙学场方程的热力学对应、距离测量及数据拟合方法、宇宙原初核合成、密度扰动的自求解方法及增长因子、暴涨宇宙学模型及原初扰动谱的计算、宇宙微波背景辐射各向异性的计算、宇宙加速膨胀的超新星观测证据、暗能量参数化、吸引子解的动力学分析等。 　　本书可以帮助有兴趣的研究者很快进入该领域并开展高水平的研究工作。　　本书是为物理学家写的一本微分几何，是在1990年版的基础上，进行修订补充，将原版14章扩充到了23章。全书分为三部分：部分介绍流形微分几何，是理论物理研究生教学的基本内容，介绍了流形、流形上张量场、仿射联络与曲率以及流形上度规、辛、复、自旋等重要几何结构。第二部分介绍纤维丛几何，介绍了示性类与A-S指标定理，深入分析量子规范理论的大范围拓扑性质、各级拓扑障碍、瞬子、单极、分数荷与超对称等现代物理前沿问题。第三部分介绍非交换几何及其在量子物理中的应用、量子群与q规范理论。
　　本书适合物理学专业研究生以及从事理论物理的科学工作者阅读。本书从光与物质相互作用的经典与量子特性以及的实验与理论的研究成果出发，系统介绍这门新学科（相对于经典光学而言）即量子光学的建立和发展。内容共8章，前三章为光场与介质相互作用的半经典与光量子理论，是全书的预备知识。4～7章为量子光学的主体，含激光振荡、光的相干性、场的相关函数表示、光的相干态、P表象、光场二阶相关函数、群聚与反群聚、EPR悖论、Bell不等式、光的纠缠态、压缩态，还有共振荧光、激光偏转原子束等。第8章为光学参量下转换的动力学及其应用。
本书可供高等院校物理与激光专业的本科生和相关专业的研究生阅读，也可供从事基础理论研究和应用的科研人员参考。　　本书系统深入地介绍了反常扩散和输运过程的机制、模型及数值模拟方法，全书共12章。其内容包括随机变量和概率分布、演化方程、反常扩散现象、非各态历经随机运动、含非欧姆摩擦的广义朗之万方程、连续时间无规行走、分数阶微积分、分数阶朗之万方程、分数阶福克尔-普朗克方程、莱维飞行、非广延统计力学和数值算法。用非传统的模型与方法处理反常现象，例如，引入了分数阶微积分、连续时间无规行走等几个新技术，同时又能过渡到正常扩散；也关注一些新近实验感兴趣的课题，例如，小系统热力学、老化问题、反常热传导等。 　　本书力求理论上来龙去脉清楚，基础与前沿兼顾，包含了作者的研究成果。以助从事随机动力学的科技人员扩大视野、创建模型，也可供高等学校物理、化学、核科学、生物、系统科学、应用数学等专业的本科生和研究生学习热力学与统计物理、非平衡态统计物理、随机过程、数学选讲参考之用。　　本书篇“物理学前沿问题”，针对物理学常规研究前沿，简要介绍物理学各个主要分支的研究现状、前沿问题和发展趋势，包括物理学与高科技，凝聚态物理学与介观物理学，原子、分子物理学与光学，原子核物理学，基本粒子物理学与量子场论，广义相对论、天体物理学与宇宙学。对凝聚态物理学和原子、分子物理学与光学，强调了其新发现和新进展与21世纪高科技的密切联系；对原子核物理学、基本粒子物理学、广义相对论、天体物理学与宇宙学，则探讨了21世纪物理学基本理论可能面临的重大变革。此外，还简要地介绍了物理学与信息论，计算机科学，物理学与生物学的交叉，包括量子信息、量子通信与量子计算，生物物理学。后，介绍了物理学的研究方法，物理学、数学与哲学的相互关系，以及21世纪物理学发展前景展望。本书对所讨论的问题提供了有用的数据与资料，包含了作者对物理学基本问题的观点和研究心得，以及对物理学发展前景的看法。 　　本书第二篇“物理学基础探讨”，属于物理学非常规研究与探索，包含了作者对物理学基础问题的研究心得与初步成果。作者在这一部分中表述的观点和研究的成果，希望能起到抛砖引玉的作用。作者深信，当代物理学的基础正处于深刻变革的前夜，这一部分的内容反映了作者在新物理学黎明前的探索历程、艰辛与迷茫。这一部分专门针对对物理学基础问题特别有兴趣的专家学者和怀有科学使命感的年轻物理学家，其目的是吸引他们投身到潜心研究这些问题的伟大、艰巨而瑰丽的事业中来，为物理基础的变革和新物理学的建立做出贡献。 　　本书适合物理学各专业的研究生、本科高年级学生和研究人员阅读，对相邻学科的学生和研究人员也有参考价值。　　本书主要阐述有机分子及其固体的结构和力学、电学、磁学、光学等物理性质，涉及当前在有机固体物理中一些成熟的理论图像，并论述了相关前沿研究现状。本书共分九章。章概述固体物理一般概念和问题；第二章简述有机分子及其固体的结构；第三至第七章为有机固体中的元激发和导电、光学、磁学等特性；第八章为生物大分子物理简介；第九章则介绍全碳材料，例如碳纳米管、富勒烯和石墨烯等材料的性质。 　　本书可供凝聚态物理及相关领域的研究人员参考，也可作为大专院校的高年级本科生或研究生的教材或参考书。　　本书从非平衡统计力学的基础出发，考虑到不同粒子间可能存在反应的条件，建立了关于包含中子、光辐射、原子-分子、高能带电粒子以及等离子体等体系所服从的广义输运方程。本书内容广泛，讨论了有关求解玻尔兹曼(Boltzmann)方程、弗拉索夫(Vlasov)方程、布朗(Brown)运动中的朗之万(Langevin)方程和福克-普朗克(Fokker-Planck)方程以及晶格玻尔兹曼方程等的前沿专题，也介绍了作者在解决玻尔兹曼方程级数解法中久期项消去的历史性困难方面所作的工作。
　　本书是一本基于“运动论”层次的，从基础到前沿的，关于非平衡态统计力学中输运理论的学术专著，反映了作者多年科研与教学的体会。可供学习非平衡态统计力学的大学生和研究生参考，也可作为相关国防和民用工程设计理论工作者的参考书和工具书。　　本书立足于研究引起结构系统振动的深层内因，以及外因与内因相互作用的机理；侧重于结构动力学的基本原理和基本理论；涉及工程实际中的复杂结构系统和复杂结构动力学问题。本书由15章组成。第1章，绪论，主要介绍结构动力学基本思想、主要研究内容及研究方法。第2章，单自由度系统的动力学特性，介绍结构振动的基本概念、基本理论和基本分析方法。第3～8章，主要介绍多自由度结构系统的动力学特性、动力学建模、数值分析、系统辨识、敏感度分析、部件模态综合等的基本理论与分析方法。第9章和第10章，介绍求解多自由度系统动力学响应的各种方法，包括数值积分方法和模态叠加法。第11章和第12章，介绍典型结构单元的建模与分析方法，以及它们各自所特有的动力学特性。第13～15章，介绍复杂结构系统的动力学建模与分析的基本理论与方法，包括固液耦合系统的动力学建模与分析、航天器空间桁架结构动力学建模与分析、航天器太阳能电池翼结构动力学建模与分析。
　　本书较系统和全面地阐述了结构动力学的基础理论和基本方法，不仅为认识结构振动的物理本质、分析结构动力学特性、设计动力学环境下的承载结构提供了理论依据和实用方法，也为解决结构的振动控制问题奠定了分析的理论基础，提供了设计的技术途径。
　　本书可作为研究生教材，也可供相关工程技术人员的参考。　　本书着重介绍粒子物理的基础知识，同时尽可能多地介绍相关领域前沿的情况和成果。书中从对称性出发，相继详细介绍强子的夸克模型、电磁作用和弱作用、弱电统一理论、强作用的规范理论QCD。其中在弱作用部分对中性K介子、中性B介子和中性D介子系统的正反粒子混合及CP不守恒做了系统介绍，在弱电统一模型部分还给出了Rξ规范的费曼规则，在强作用部分详细讨论了QCD的重整化，对粲偶素、例外态、胶球和混杂态、格点规范等也做了简要讨论。书中还介绍了中微子振荡及轻子系统的CP破坏。此外，对超出标准模以外的各种新模型，如大统一理论和超对称模型等，作了简要介绍。后介绍了与粒子物理有关的宇宙学的基本知识。　　本书以原子体系内主要相互作用以及它们在不同物理条件下的演变规律为基本线索，以量子力学为基本手段，阐释了原子能级结构的基本物理内容。为了让读者透彻了解和熟练掌握多电子原子能级结构的现代计算方法，本书详尽地介绍了拉卡代数并以实例演示了运用它的具体操作步骤。
　　全书共三章27小节，内容包括：原子结构概论，旨在建立观察和处理原子结构物理的基本构架；单电子原子结构，旨在获取分析多电子原子结构物理的重要元素；多电子原子结构，给出了多电子原子能级结构的现代计算方法。本书系统地阐述了非平衡态热力学的基础理论和基本知识，介绍了非平衡态热力学的一些应用。和此前的非平衡态热力学书籍相比，增加了远离平衡体系的非线性热力学的内容，构成了完整的非平衡态热力学理论体系。内容包括，线性热力学理论概要、守恒方程、熵平衡方程、唯象方程、恒定状态、非线性热力学、远离平衡体系的性质、不连续体系的非平衡态热力学、热传导与扩散、化学反应的耦合、化学反应的非平衡态热力学、一些应用实例、化学反应和扩散共存体系的非平衡态热力学，以及附录：场论和张量分析。本书利用现代数学的理论、观点和方法，系统地论述了宏观电磁场理论的基本问题，在一定程度上反映了现代电磁理论的发展趋势，在通向现代电磁理论前沿的过程中起到了桥梁的作用。本书内容包括以下方面。绪论中回顾了宏观电磁理论发展的主要历史进程，阐述了电磁理论的重要意义，以及现代数学在电磁理论发展中的重要作用。第1章简要总结了宏观电磁场的主要规律，是全书的物理基础。第2章提纲式地阐述了书中用到的现代数学的理论、观点和方法，并着重分析了电磁理论中常用算子的主要特性。第3章主要讨论了描述无界空间中电磁现象的重要方法。第4章则以平面分层介质中的电磁场为对象，论述了二维电磁传输系统中电磁问题的分析方法和电磁场的传输规律。第5~7章是关于典型常用电磁传输和谐振系统中电磁问题分析方法的讨论。第8章集中讨论了电磁场的散射和衍射问题。第9章介绍了有关瞬变电磁场的理论知识。第10章比较全面地阐述了计算电磁学的基本原理，不仅有频域方法，还把时域方法放到了同等重要的地位，这反映了现代计算电磁学的发展趋势。本书系统地论述晶体与近代晶体学、晶体结构周期性点阵描述、晶体对称性理论、晶体形态学、晶体的衍射效应及其应用、晶体结构及其形成、晶体的物理性质、晶体生长、晶体缺陷、磁晶与磁群、准晶体、纳米晶体、液晶等。
全书共14章。至十章多属于经久不衰、长期起作用的晶体学理论及其应用。第十一至十四章为近代晶体学发展拓宽的内容。
本书可供从事晶体学、晶体物理、晶体化学、材料科学等研究、教学和应用的人员及高等院校有关专业的师生参考。在本书中，我们首先对标准模型理论和B介子物理的基本理论框架作简要的综述，然后分别在幺正规范和特荷夫特-费曼规范下计算$b\tosV$衰变过程，给出详细的解析计算结果。在后两章，我们对B介子的混合与衰变过程和pQCD因子化方法做了细致的研究和分析，给出了计算实例。　　本书在讲述干涉、衍射、相干性以及激光基本原理的基础上,系统介绍全息干涉计量的原理、方法、技术关键及发展近况。除传统全息干涉计量外,还介绍了近年迅猛发展的数字全息干涉计量。全书博采众多文献之长,融入作者多年的研究成果,因此别具特色。在较严谨的数理分析基础上,既认真阐明物理意义,又配有丰富实例。
　　本书可供从事光学、信息光学、光电子学、光学干涉计量研究的科技人员、教师、研究生参考,也是相关专业大学生的一部很好的参考书。本书系统地阐述了广义相对论的基本内容和相关领域近年来的新进展，包括作者和合作者们以及国内外同行学者们的近期研究成果。全书包括绪论、广义相对论基础、一些特殊形式的引力场、广义相对论流体动力学、黑洞物理、广义相对论宇宙学、宇宙的暴胀、量子宇宙学、Brans-Dicke理论和膜宇宙、广义相对论引力效应十篇，共37章230节。
本书可供理论物理、天体物理和应用数学专业的硕士生、博士生和研究人员阅读，也可供本科高年级学生和自学者参考。　　本书与版相比在教学体系上做了重大调整。基础内容包括群的基本概念、群的线性表示理论、转动群、晶体对称性和李群与李代数基本知识等，适合物理专业各类学生的群论教学需要，也适合理论化学专业研究生参考。进一步的内容（带星号）包括正多面体对称群、置换群、杨算符和各种矩阵群的不可约张量基计算等，适合理论物理专业研究生的群论教学需要。附录中提供了一些供参考和查阅的内容，与本书配套的《群论习题精解》涵盖了本书中全部习题的解答，这些资料和表格，有利于学生自学和年青物理学家查阅。　　本书从光与物质相互作用的经典与量子特性以及的实验与理论的研究成果出发，系统介绍这门新学科（相对于经典光学而言）即量子光学的建立和发展。内容共八章。前三章为光与介质相互作用的经典与量子理论，是全书的预备。4～7章为量子光学的主体，含激光振荡、光的相干性、场的相关函数表示、光的相干态、P表象、光场二阶相关函数、群聚与反群聚、EPR悖论、Bell不等式、光的纠缠态、压缩态,还有共振荧光、激光偏转原子束等．第8章为光学参量下转换的动力学及其应用。
　　本书可供高等院校物理与激光专业的本科生和相关专业的研究生阅读。也可供从事基础理论研究和应用的科研人员参考。　　量子场论是理论物理的专业基础课本教材系统地介绍量子场论，特别是重整化理论基本的知识和方法第1章和第2章从拉格朗日方程和哈密顿方程出发，引入经典场方程并导出Noether定理，介绍正则量子化和费曼路径积分量子化，导出量子Noether定理和ward恒等式第3章用正则量子化给出自旋为0、I和1／2的几种自由场的量子化，在自旋为l的电磁场中介绍Gupta-Bleuler方法第4章和第5章介绍几种场的费曼传播子、相互作用场的微扰展开、维克定理、费曼图规则以及散射截面第6章是量子电动力学单圈图的重整化的详细计算第7章介绍重整化的BPHZ方案第8章给出了Zimmermann定理和Weinberg定理有关部分的详细证明，从而征明了BPHZ方案的收敛，并由此证明了量子电动力学传统重整化方案的收敛性。 　　本教材可作为理论物理、凝聚态物理等专业量子场论初学者的教材和参考书，也可供相关专业科技研究人员阅读。　　本书简要阐述了理论物理的重要概念、原理和方法。选择内容适当、互相贯通，构成比较系统、全面的理论物理教学体系。全书由经典力学、电动力学、量子力学、热力学和统计力学四大部分组成，每部分6章，共24章。
　　本书可供理工科非物理专业本科高年级学生和研究生作为教材和教学参考书，适合于材料科学、电子工程、化学理论、自动控制等需要较深物理知识的专业。本书是W.Demtröder教授撰写的两卷本激光光谱学教科书的第2卷。这套教科书共分两卷，全面地介绍了激光光谱学的基本原理和实验技术，详尽描述了激光光谱学当前研究的全貌。作者多年从事激光光谱学的研究工作，对学科前沿动态了如指掌。全书的文笔简练、叙述翔实，更配有大量插图和实例，是一本非常优秀的教科书。
第2卷介绍了激光光谱学的实验技术、进展以及多种应用范例。以理论介绍和实例说明相结合的形式，详细地说明了多普勒限制的激光吸收谱和激光荧光谱（第1章）、非线性光谱学（第2章）、激光拉曼光谱学（第3章）、分子束的激光光谱学（第4章）、光学泵浦和双共振技术（第5章）、时间分辨的激光光谱学（第6章）、相干光谱学（第7章）和碰撞过程的激光光谱学（第8章），然后更专门讲述了激光光谱学领域的进展如激光冷却、玻色-爱因斯坦凝聚和光梳技术等（第9章），后用实例介绍了激光光谱学在材料表征、化学分析、环境监测以及健康医疗方面的应用（第10章）。这些内容都是第1卷介绍的激光光谱学基本原理的具体应用。
本书可供物理系或光学工程系的高年级本科生和研究生使用；利用激光光谱技术开展研究工作的科研人员，包括物理学、化学和生物学领域的研究人员，光学工程、精密测量、环境监测甚至医药研究等领域中的工作人员也能够从本书中发现有用的实验方法和技术。　　本书章阐述电磁现象的基本规律和电场的基本性质，它是整本书的理论基础。第二章和第三章从基本规律出发，分别讨论静电场和静磁场的状况，它们是场与介质相互作用所达到的静态。第四章讨论电磁波的激发、传播和辐射。第五章讨论带电粒子与电磁场的作用。第六章阐述特殊相对论的实验基础和基本原理。

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第二版前言
版前言
第1章 拓扑空间简介
§1.1 集论初步
§1.2 拓扑空间
§1.3 紧致性[选读]
习题
第2章 流形和张量场
§2.1 微分流形
§2.2 切矢和切矢场
2.2.1 切矢量
2.2.2 流形上的矢量场
§2.3 对偶矢量场
§2.4 张量场
§2.5 度规张量场
§2.6 抽象指标记号
习题
第3章 黎曼（内禀）曲率张量
§3.1 导数算符
§3.2 矢量场沿曲线的导数和平移
3.2.1 矢量场沿曲线的平移
3.2.2 与度规相适配的导数算符
3.2.3 矢量场沿曲线的导数与沿曲线的平移的关系
§3.3 测地线
§3.4 黎曼曲率张量
3.4.1 黎曼曲率的定义和性质
3.4.2 由度规计算黎曼曲率
§3.5 内禀曲率和外曲率
习题
第4章 李导数、Killing场和超曲面
§4.1 流形间的映射
§4.2 李导数
§4.3 Killing矢量场
§4.4 超曲面
习题
第5章 微分形式及其积分
§5.1 微分形式
§5.2 流形上的积分
§5.3 Stokes定理
§5.4 体元
§5.5 函数在流形上的积分，Gauss定理
§5.6 对偶微分形式
§5.7 用标架计算曲率张量[选读]
习题
第6章 狭义相对论
§6.1 4维表述基础
6.1.1 预备知识
6.1.2 狭义相对论的背景时空
6.1.3 惯性观者和惯性系
6.1.4 固有时与坐标时
6.1.5 时空图
6.1.6 狭义相对论与非相对论时空结构的对比
§6.2 典型效应分析
6.2.1 “尺缩”效应
6.2.2 “钟慢”效应
6.2.3 孪子效应（孪子佯谬）
6.2.4 车库佯谬
§6.3 质点运动学和动力学
§6.4 连续介质的能动张量
§6.5 理想流体动力学
§6.6 电动力学
6.6.1 电磁场和4电流密度
6.6.2 麦氏方程
6.6.3 4维洛伦兹力
6.6.4 电磁场的能动张量
6.6.5 电磁4势及其运动方程，电磁波
6.6.6 光波的多普勒效应
习题
第7章 广义相对论基础
§7.1 引力与时空几何
§7.2 弯曲时空中的物理定律
§7.3 费米移动与无自转观者
§7.4 任意观者的固有坐标系
§7.5 等效原理与局部惯性系
§7.6 潮汐力与测地偏离方程
§7.7 爱因斯坦场方程
§7.8 线性近似和牛顿极限
7.8.1 线性近似[线性引力论（linearized theory of gravity）]
7.8.2 牛顿极限
§7.9 引力辐射
习题
第8章 爱因斯坦方程的