物理与天文学院孙扬教授新著由剑桥大学出版社发行

新闻

科研进展

物理与天文学院孙扬教授新著由剑桥大学出版社发行

近日，上海交通大学物理与天文学院孙扬教授和美国田纳西大学Mike Guidry教授合著的英文版教科书：Symmetry, Broken Symmetry, and Topology in Modern Physics (《现代物理学中的对称性、对称性破缺和拓扑》)由英国剑桥大学出版社出版发行。这本共六百多页、分为四大部分的书是面向物理及相关专业的高年级本科生和研究生编写的，它把诸如群、代数和拓扑这些通常仅出现在非常专业的文献里的数学知识首次系统地写进本科物理教材，同时把侧重点放在介绍现代物理学的前沿课题上，始终围绕物理问题来讲数学。这本书的问世是中美学者在教材出版上的一次成功合作，标志着有中国学者参与的国际化教学中教材改革的一项突破。

近年来在世界各国的大学里，越来越多的学生希望在本科阶段尽早投入科研活动之中。上海交通大学物理与天文学院在必修的“物理研究实践”课程框架下，本科生参加科研的比例近年来已达百分之百。大学物理及相关专业的学生在本科初级阶段就开始接触一流的科研课题，这自然是一个十分可喜的现象。然而，由于人类在认识世界进程中的不断进步，尤其是进入21世纪以来在不少领域上的新发现，许多物理本科生甚至低年级研究生在学完物理专业传统的四大力学这些“重头课”以后，对于理解前沿研究所需要的相关物理概念和数学知识往往感觉不够，以致经常出现研究拓扑绝缘体的学生不知何为拓扑这类例子。

本书的两位作者在中、美各自的大学里都是长年在一线上课的老师，经常一起探讨和彼此交流教学经验。孙扬教授多年给上海交通大学物理与天文学院和致远学院的学生讲授“量子力学”，他教过的学生分散在不同的现代物理前沿科研课题组、如天文学与天体物理、粒子物理与核物理、凝聚态物理、等离子体物理、以及各类交叉学科。作者深知这些学生参与科研的知识需要，因此这本书所包含的内容和讲授方法在很大程度上反映了作者自己多年的研究和教学经验。全书分成“对称群和代数”、“对称性破缺”、“拓扑和几何”、和“各种物理应用”四部分共34节，每次在出现一个新概念和定义时，书中采用信息框以及相应的例子来说明。全书共有344道不同难度的习题，剑桥大学出版社提供给授课教师所有344道题的答案，而学生可以获取其中半数（共172道）习题的答案。

教学改革的核心是教材。希望这本书将有助于物理专业的学生带着足够的数学工具和充分的物理理解进入研究生阶段，开始那些物理世界里最有趣和最具挑战性的研究课题。本书是在 2020-2021 年新冠疫情大流行期间完稿的。作者特别感谢家人、同事、学生和朋友在最困难的时期给予的支持和鼓励。