前进中的物理学与人类文明

·高能物理学家讲物理学发展之旅娓娓道来 ·即便你是文科生，也可透过诸多自然现象了解物理本质 ·50年学术精华启迪年轻人的探索好奇心 ·几乎涵盖物理发展脉络中重要的领域突破 ·从人类发展视角看物理学的前进

在这本书中，高能物理学家李学潜教授从牛顿力学讲起，简明介绍了电磁学与统计物理学、狭义和广义相对论、量子物理、量子场论、粒子物理学以及高能天体物理学的相关知识和重要的进展。此外，本书还剖析了物理学与数学的关系，以及物理学与科学技术各领域的发展和人类文明发展的密切联系，给读者绘制了物理文化与人类文明的绚烂多彩的图景。本书涵盖的内容虽然广泛，但通过作者通俗易懂、深入浅出的讲解，能让爱好物理学的中学生、大学生从书中体会到物理学的魅力。

李学潜，南开大学物理科学学院教授 1961年进入南开大学物理系，毕业后进入保定整流器厂，1977年考入南开大学成为硕士研究生，1980年到美国明尼苏达大学，在导师的指导下开展博士研究生的研究工作。1985年获得博士学位回国，在中国科学院理论物理研究所做博士后，1987年应母校光校长邀请回到南开大学，在教学的同时开展学术研究，直到退休。 李学潜教授主要的研究方向是粒子物理现象学（唯象学），其他方向如量子物理、中微子物理、核物理、宇宙学等均有涉猎，在国内外学术期刊上发表过近200篇学术论文，并写过不少科普文章和教学相关文章，翻译了几本物理书籍。 李学潜教授曾任天津市物理学会副理事长、中国物理学会高能物理分会常务理事，一生中培养博士生、硕士生几十人，他们目前活跃在国内外各高校及科研单位的教学和科研一线。

第一章从牛顿开始1
牛顿开启了物理学的大门1
牛顿力学的应用和哲学意义6
开普勒的行星运动三大定律和牛顿的万有引力定律13
光是粒子还是波19
牛顿在物理学、数学等各方面的涉猎23

第二章物理学的实验和理论研究26
粗粒化和微扰论——误差的存在和分析26
镜像法——看得见的数据30
材料的检验34
信号——远程传输和测量39
再论加速器41
利用微扰论验证理论49

第三章当数学遇到物理学54
数学在物理学中的重要作用54
几何和代数56
万物皆数61
对称和非对称63
微分几何和量子场论67

第四章麦克斯韦理论73
电、磁研究塑造现代文明74
麦克斯韦方程组78
电磁波和光、反射和折射规律，以及干涉、衍射82
迈克尔逊-莫雷实验，否定了电磁以太的存在85

第五章相对论88
光速不变的秘密88
“同时”不同时——时间的相对性93
相对论的直接验证99
狭义相对论的应用100
广义相对论104
黑洞与奇点107
引力波111
虫洞114
未来的星际旅行115

第六章认识宇宙117
人类在宇宙中的地位117
太阳120
恒星的死亡过程122
宇宙的创生和演化128
正反物质的不对称性135
暗物质与暗能量137

第七章统计物理的古怪研究143
统计对物理学有多重要143
微观和宏观世界的桥梁150
多体问题154
熵的引入和热力学第二定律158
负熵告诉你，人为什么会衰老和死亡161
相变164
细胞、染色体和DNA168
什么是生命？172
COVID-19的传播和变异178

第八章玄妙的量子物理世界183
黑体辐射184
旧量子论和新量子论193
不确定性原理197
纠缠态和远程传输199
量子计算机201
量子力学的局限性，二次量子化和量子场论202
再论冠状病毒的变异（量子力学）207

第九章基础物理是理解世界体质的工具212
关于物理学212
夸克模型的建立215
粲偶素粒子开拓人类对物质结构的新认知225
新夸克结构229
4种相互作用与杨-米尔斯理论231
对称性和对称性破缺238
现有理论的缺陷246
微扰和非微扰，物理的解析和数值表述250
第十章中微子的故事254
中微子的发现254
太阳中微子“丢失”之谜256
中微子物理可以为人类造福260

结束语：终极真理是否存在262
后记与致谢267