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导言 物理学的视角1

1.质量特性与经典力学3

1.1 虚空与伽利略原理3

1.2 质点运动和作用定律4

1.3 动量和冲量4

1.4 能和功5

1.5 约束和自由度7

1.6 完整约束和第一类拉格朗日方程7

1.7 理想约束和虚功原理8

1.8 广义坐标和广义速度9

1.9 广义动能和稳定约束10

1.10 广义位能和保守力场11

1.11 能量函数12

1.12 哈密顿原理12

1.13 第二类拉格朗日方程13

1.14 正则方程14

1.15 正则变换与泊松括号15

参考文献16

2.1 库伦定律17

2.能量特性与电动力学17

2.2 奥斯特-高斯定理18

2.3 安培-毕奥-萨瓦定律19

2.4 安培定理20

2.5 法拉第电磁感应定律20

2.6 麦克斯韦方程组21

2.7 洛伦兹力22

2.8 电磁能量23

2.9 电磁动量24

2.10 电磁波26

2.11 平面电磁波27

2.12 能量特性28

2.13 电磁势与规范变换29

参考文献30

3.质能联系与相对论31

3.1 四种可能性31

3.2 洛伦兹变换31

3.3 事件的时序33

3.4 长度收缩34

3.5 时间延缓34

3.6 速度合成和加速度合成35

3.7 闵科夫斯基世界与张量计算36

3.8 电磁场方程的协变形式38

3.9 麦克斯韦方程和洛伦兹力的协变形式39

3.10 质量-能量公式40

3.11 能量-动量公式42

参考文献43

4.质能作用与统计力学44

4.1 普朗克黑体辐射公式44

4.2 光电效应45

4.3 氢原子光谱46

4.4 光子统计48

4.5 瑞利-金斯辐射定律50

4.6 维恩辐射定律50

4.7 维恩位移定律51

4.8 斯特藩-玻耳兹曼定律51

4.9 温度与光子的能量和大小52

4.10 统计力学新原理——能源和各态遍在53

4.11 统计力学基本公式55

4.12 麦克斯韦-玻耳兹曼分布56

4.14 费米-狄拉克分布57

4.13 玻色-爱因斯坦分布57

参考文献58

5.质能分散与统计地球化学59

5.1 康普顿效应59

5.2 光子和粒子的布朗运动60

5.3 柯尔莫戈罗夫方程61

5.4 热传导方程66

5.5 元素空间分布67

5.6 初始条件·理论69

5.7 初始条件·应用70

5.8 边界条件73

5.9 环境条件76

5.10 粒子位置的不确定性与元素含量分布78

5.11 采样的不确定性82

5.12 元素聚集量分布84

参考文献85

6.真空点阵与量子力学86

6.1 德布罗意波86

6.2 算符88

6.3 共轭薛定谔方程89

6.5 测量不确定性关系92

6.4 本征函数92

6.6 力学量的时间变化93

6.7 态与幺正变换94

6.8 狄拉克符号和表象94

6.9 线性谐振子96

6.10 原子壳层97

6.11 自旋97

6.12 元素周期系99

6.13 原子核壳层与幻数101

6.14 氢分子102

参考文献103

6.15 晶体的能带103

7.阵点正反与量子场论104

7.1 真空阵点的正反特性104

7.2 克莱因-高登方程104

7.3 狄拉克方程105

7.4 自由粒子106

7.5 电磁场中的带电粒子108

7.6 氢原子的狄拉克方程解108

7.7 场的量子化109

7.10 自旋为1/2的量子场112

7.8 自旋为零的量子场112

7.9 自旋为1的量子场112

7.11 相互作用113

7.12 对称性114

7.13 量子电动力学(QED)与电磁相互作用116

7.14 量子色动力学(QCD)与强子的夸克模型116

7.15 弱相互作用与弱-电标准模型117

参考文献118

8.1 问题的提出119

8.单胞激发与粒子物理119

8.2 夸克囚禁问题120

8.3 质子与轻子的关系120

8.4 极子121

8.5 算符乘方与极子的自作用125

8.6 荷电基本子126

8.7 不荷电基本子128

8.8 相互作用耦合常数129

8.9 介子质量谱132

8.10 重子质量谱135

8.11 真空单胞139

8.12 粒子的八重态和十重态140

8.13 同位旋第三分量与超荷142

8.14 夸克的色和味144

8.15 卡比坡角和温伯格角145

8.16 粒子与群和重整化146

参考文献146

9.真空塌陷与引力理论147

9.1 真空的长程无序性147

9.2 真空激发和真空空洞147

9.3 真空塌陷与等效原理148

9.4 度规张量149

9.5 矢量平移和测地线151

9.6 协变微商和黎曼曲率张量152

9.7 矢量分析与能量-动量张量154

9.8 广义协变原理与爱因斯坦曲率张量155

9.9 坐标条件与初值条件157

9.10 弯曲方程与运动方程159

9.11 弯曲时空中的观测160

9.12 泊松方程与常数确定161

9.13 达朗伯方程162

9.14 拉普拉斯方程和牛顿公式164

参考文献165

10.质能聚集与地球脉动学说166

10.1 宇宙标准模型166

10.2 真空基态和暗物质167

10.3 黑洞与暴胀和反物质171

10.4 真空基态与银河系密度波174

10.5 太阳系与历法175

10.6 地球脉动177

10.7 核发动机(nuclear engine)178

10.8 理论地质年表181

10.9 地球表面185

10.10 地球圈层187

10.11 地球自转190

10.12 核发电机(core generator)与理论地磁年表193

10.13 从长椭球到扁椭球197

10.14 梨形偏离与黄赤交角201

10.15 岩石圈和地壳205

参考文献212

结语 质量、能量和真空213