美国大学物理学科

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出版者:华东师范大学出版社
作者:周志发
出品人:
页数:264
译者:
出版时间:2012-4
价格:35.00元
装帧:平装
isbn号码:9787561792216
丛书系列:
图书标签:
  • 物理学史
  • 科学
  • 物理
  • 物理学
  • 大学教材
  • 美国大学
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  • 物理学科
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  • 大学物理
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具体描述

本书系统地研究了1876年至1950年美国大学物理学科近八十年的发展史,较为全面地论述了学科从世界边缘走向世界中心的历史演变轨迹。众所周知,19世纪末至20世纪初,物理学发展处于范式变换时期,即从牛顿经典物理学向现代物理学过渡。顺应此次历史性的变革,美国大学物理学科在师资、教学、课程、学科信念以及相应的制度和组织等方面做出回应,并在众多慈善基金会的资助下,进行了一场卓有成效的自我改良运动。最终,美国大学物理学科专业化在20世纪30年代达到了成熟期,而30年代初美国大学物理学家首次创造的大物理学组织——以核物理学科为核心,以交叉学科为主要特征的新型组织,标志美国物理学科开始引领世界物理学的发展。

第一章提出了本书的基本问题:在现代物理学的发展过程中,美国大学物理学科如何从一个地方性的、处于世界科学边缘的学科,逐渐发展成世界一流的学科?在此过程之中,物理学科组织自身的发展规律,又如何改变整个大学学术组织的结构和办学思想?在此基础上,本章提出了本研究的实践和理论意义,界定了相关的基本概念,梳理了以往的文献,并论述了研究思路和方法。 第二章主要研究了旧量子论诞生之前美国大学物理学科的发展。19世纪下半叶美国研究型大学的兴起为物理学科专业化发展创造了机遇,促使美国物理学会的建立和专业期刊的创刊,所以该时期物理学科专业化处于“初始阶段”。而美国大学物理学科之所以在现代物理学领域贡献甚微,主要有四方面的原因:其一,实用文化促使学科纯研究无法得到重视;其二,物理学家早期所受的物理教育较为薄弱;其三,美国数学教育全面落后于欧洲;其四,束缚物理学科发展的重要原因在于学科标准较低。影响物理学科全面落后于欧洲的另一个重要因素是美国大学物理学科内流行的学科信念。本章着重以芝加哥大学莱尔森物理实验室为例,分析物理学家的学科信念对培养新一代物理学家所造成的负面影响,并论述了普朗克的量子假说和玻尔的量子理论在美国大学的影响。 第三章主要研究旧量子论时代美国大学物理学科的发展。在该阶段,学科外部环境对美国大学物理学科发展起到重要作用。美国大学物质科学家积极参与一战的研究工作,与工业、军事和慈善机构建立紧密的联系,从而在一战后确立学科纯研究的重要性,为美国大学物理学家参与量子理论研究提供了良好的发展机遇。面对旧量子理论的发展,美国大学不少物理学家虽然更倾向于经典物理学的解释,但他们积极跟踪量子理论的发展,促使学科跟上世界物理学发展的潮流。在该历史时期,尽管美国物理学科专业化得到极大的发展,但由于理论物理学科的前沿均是由欧洲物理学家创造,所以学科专业化发展处于“依附阶段”。 第四章主要研究量子力学时代美国物理学科的发展。面对量子力学的发展,美国大学物理学科的反应较为敏锐,主要从四个方面进行论述:第一,与欧洲共同体之间的关系;第二,美国大学物理学科在量子力学领域开展的教学和科研工作;第三,物理学科培养人才的制度创新;第四,美国实验物理学的发展与欧美学科信念差异。在大萧条时期,美国大学帮助以物理、化学为核心的物质科学学科度过难关。在这一时期,物理学科发展的显著特征是教材的丰富性,并且在美国大学出现了量子理论的研究中心,从而标志美国大学理论物理学科发展达到世界一流的水平。鉴于量子力学等原创性的成就是由欧洲人创造的,所以该时期物理学科专业化处于“参与阶段”。 第五章主要研究大物理学时代美国大学物理学科的发展。为了克服大萧条时期学科科研经费匮乏的局面,美国大学物理学科摒弃传统的资助方面,尝试以合同为媒介与联邦政府合作,为二战时期组织全国学术力量做出了有益的尝试。而且,大萧条背景下,美国大学科学总体上保持了良好的延续性,而德国科学发展却遭遇断裂的命运,迫使很多德国物理学家迁移至美国,从而进一步完善了美国大学学术金字塔结构。“大物理学”在美国加州伯克利分校大学的兴起及发展,是30年代美国物理学科的显著特点,也是美国大学物理学家首次创造了新的学科组织和学科信念,标志着美国大学物理学科处于世界领先的地位。大物理学组织深刻影响了战时研究机构和战后大学组织,改变了传统大学的内涵。在该时期,美国大学在核物理学方面贡献卓越,标志着物理学科专业化在三四十年代达到了“成熟阶段”。

《万有引力与相对论:宇宙的律动》 本书将带您踏上一段穿越时空、探索宇宙终极奥秘的旅程。我们将从牛顿的万有引力定律出发,理解行星如何围绕太阳运行,潮汐如何形成,以及月食和日食背后的天体物理原理。通过清晰的数学推导和丰富的图示,您将领略到引力作为宇宙基本力的强大力量。 随后,本书将深入到爱因斯坦的广义相对论。您将了解到时空并非平坦不变,而是被质量和能量所弯曲,这种弯曲正是引力的本质。我们将解析引力如何影响光线传播,预测黑洞的存在,并解释引力波如何携带宇宙事件的信息穿越亿万光年。本书将通过对水星近日点进动、引力透镜效应等现象的详细阐述,展示相对论的卓越预言能力。 更进一步,我们将探讨相对论在宇宙学中的应用,包括宇宙的膨胀、大爆炸理论以及暗物质和暗能量的神秘面纱。您将了解宇宙的过去、现在和未来,以及我们是如何通过观测宇宙来验证这些理论的。 主要内容亮点: 牛顿引力: 从开普勒定律到万有引力定律的推导,揭示行星运动的规律。 万有引力在天体测量、轨道计算中的实际应用,如卫星导航和空间探测器的路径设计。 引力势能的概念,理解天体运动的能量转化。 潮汐力的形成机制,解释地球与月球、太阳之间的相互作用。 引力对光的影响,初步探讨光线在引力场中的偏折。 广义相对论: 等效原理的深刻含义,连接引力与加速度。 黎曼几何与时空曲率,理解引力是如何由物质分布决定的。 爱因斯坦场方程的物理意义,及其在描述引力现象中的核心作用。 引力红移与引力蓝移,解释光在引力场中的能量变化。 引力透镜效应的原理和观测证据,揭示宇宙大尺度结构的形成。 黑洞的形成、性质和探测方法,探索宇宙中最极端的引力区域。 引力波的产生、探测与科学意义,聆听宇宙的“声音”。 相对论性天体物理:中子星、白矮星等致密天体的性质。 宇宙学与现代物理: 宇宙膨胀的观测证据:哈勃定律与红移现象。 大爆炸模型的宇宙演化图景,从奇点到今天的宇宙。 宇宙微波背景辐射的发现与意义,作为大爆炸的“余晖”。 暗物质的性质与分布,解释星系旋转曲线和星系团的稳定性。 暗能量的本质与宇宙加速膨胀,揭示宇宙的未来命运。 从牛顿引力到广义相对论的统一性,以及未来理论的探索方向。 目标读者: 本书适合对物理学有浓厚兴趣的大学本科生、研究生,以及所有渴望深入了解宇宙运行规律的科学爱好者。无论您是否具备深厚的物理学背景,本书都将以一种循序渐进、易于理解的方式,带领您领略物理学最迷人的领域之一。 阅读本书,您将: 构建扎实的万有引力理论基础。 掌握广义相对论的核心概念和重要应用。 理解宇宙的宏观结构和演化历史。 激发对物理学和宇宙学的无限好奇心。 提升分析和解决复杂物理问题的能力。 这是一次智识的探险,一次对宇宙最深邃法则的求索。让我们一同揭开宇宙的面纱,感受那无处不在的引力之舞,以及时空本身的奇妙变形。

作者简介

目录信息

第1章 导言
1.1 问题的提出
1.2 研究意义
1.3 基本概念界定
1.4 文献综述
1.4.1 关于美国大学物质科学学科发展的研究(1876—1913年)
1.4.2 关于旧量子论时代美国大学物理学科发展的研究(1914—1925年)
1.4.3 关于量子力学时代美国大学物理学科发展的研究(1926—1932年)
1.4.4 关于大物理学时代美国大学物理学科发展的研究(1933—1950年)
1.5 研究思路与方法
第2章 旧量子论诞生之前美国大学物理学科的发展(1876—1913年)
2.1 美国大学物理学科专业化发展:初始阶段
2.1.1 19世纪末大学校长办学思想对物理学科专业化发展的影响
2.1.2 19世纪末美国物理学会、期刊及国际声望等发展状况
2.1.3 20世纪初物理学科专业化的发展
2.2 19世纪末美国大学物理学科发展的状况
2.2.1 实用文化对物理学科的影响
2.2.2 物理学家所受的物理教育
2.2.3 物质科学家所受的数学教育
2.3 早期量子论背景下美国大学物理学科的发展
2.3.1 20世纪初美国物理学科发展的总体状况
2.3.2 物理学家的学科信念对学科发展的影响
2.3.3 学科信念对学科发展的影响:以芝加哥大学莱尔森物理实验室为例
第3章 旧量子论时代美国大学物理学科的发展(1914—1925年)
3.1 物理学科发展的新机遇:一战与基础研究
3.1.1 物理学科对量子理论的反应及发展的困境
3.1.2 一战与大学物理、化学等学科纯研究信念的确立
3.1.3 战后基金会、工业界对物理学科发展的影响
3.2 美国大学物理学科对旧量子理论的反应
3.2.1 量子论在物理学科内引发的困惑
3.2.2 物理学科的发展:数学教学的改进
3.2.3 量子论在大学的传播
3.2.4 加州理工学院物理学科的发展
3.3 大学物理学科专业化的发展:依附阶段
3.3.1 物理学会的发展
3.3.2 物理学科专业杂志的发展
3.3.3 物理学科发展的机遇、条件和所获得的荣誉
第4章 量子力学时代美国大学物理学科的发展(1926—1932年)
4.1 美国大学物理学科对新量子理论的反应
4.1.1 与欧洲学术共同体之间的关系
4.1.2 在量子力学领域开展的教学与科研
4.1.3 物理学科人才培养的制度性创新
4.1.4 美国实验物理学的发展及欧美学科信念差异
4.2 大学物理学科专业化的发展:参与阶段
4.2.1 物理学会的发展
4.2.2 物理学科专业杂志的发展
4.2.3 物理学科发展的机遇、条件和所获得的荣誉
4.3 大萧条时期美国大学物理学科的发展
4.3.1 大萧条时期美国大学物理学科面临的困境
4.3.2 量子力学学科教学发展状况
4.3.3 理论物理学中心在美国大学的兴起
第5章 大物理学时代美国大学物理学科的发展(1933—1950年)
5.1 大萧条背景下美国大学物理学科发展的困境与机遇
5.1.1 物理学科发展寻求新的资助方式
5.1.2 美国科学的延续和德国科学的断裂
5.1.3 大学物理学科专业化:成熟阶段
5.2 美国大学“大物理学”的发展
5.2.1 大物理学的兴起和发展:加州大学伯克利分校
5.2.2 大物理学时代物理学科与传统物理学科发展的差异
5.2.3 斯坦福大学物理学科信念的转变
5.3 美国大学“大物理学”的发展对二战的影响
5.3.1 30年代大物理学的发展对战时雷达和原子弹研究的影响
5.3.2 布什的“保存名单”对物理学科发展的影响
5.4 战后美国大学物理学科的发展
5.4.1 大学物理学科资助方式的转变
5.4.2 大学校长办学思想对物理学科发展的影响
5.4.3 物理学科组织形式和职能的变化
结语
(一)美国大学物理学科发展的瓶颈和机遇
(二)制度的优越性及其创新
(三)“教学与科研”相统一原则的层次性
(四)学科新型组织:大物理学
(五)物理学科发展对大学内涵的影响
(六)新型大学理念“分享错误”——基于准波普尔知识概念
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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《美国大学物理学科》在讲解的过程中,总能巧妙地穿插一些历史故事和科学家的轶事,这让原本严肃的科学知识变得鲜活有趣,也让我对这些伟大的思想家产生了由衷的敬意。读到伽利略在比萨斜塔上的实验,我仿佛看到了那位勇于挑战权威的科学家;读到牛顿在苹果树下顿悟的故事,我能感受到那种灵光乍现的喜悦。 这些故事不仅仅是点缀,它们往往能够帮助我更好地理解科学发现的背景和意义。我不再仅仅是记住一个公式,而是开始理解这个公式是如何被提出,它背后解决了什么问题,又带来了什么新的思考。这种人文关怀与科学探索的结合,让这本书充满了独特的魅力。它让我明白,科学并非孤立的理论体系,而是人类智慧不断探索、实践和传承的结晶。

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《美国大学物理学科》在电磁学部分的阐述,可以说是将我从牛顿力学的宏大叙事中拉回到了微观世界的奇妙之旅。电荷、电场、磁场这些概念,在书本的引导下,仿佛被赋予了生命。我曾一度认为电磁力是神秘莫测的,但通过作者细致的讲解,我开始理解它们是如何相互作用,如何影响我们周遭的一切。从简单的静电吸力到复杂的电磁感应,书中的每一个公式、每一个定理,都像是为我打开了一扇通往全新视野的窗户。 书中对法拉第电磁感应定律的解释,让我醍醐灌顶。我以前只知道发电机能发电,但从来没有深入思考过其中的原理。这本书用清晰的图示和严谨的推导,告诉我磁场变化是如何诱导出电流的,这让我对我们日常生活中使用的电力有了更深层次的敬畏。而关于麦克斯韦方程组的引入,虽然一开始显得有些“高冷”,但随着阅读的深入,我逐渐领略到它们所蕴含的优雅和力量。这几条简洁的方程,竟然能够统一电和磁,甚至预言了电磁波的存在,这无疑是人类智慧的巅峰之作。书中还穿插了关于电磁波在现代科技中的应用,比如通信、医疗等等,让我真切感受到物理学是如何改变世界的。

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在《美国大学物理学科》这本书中,光学部分的内容,无疑是我阅读体验中最具视觉冲击力的一部分。从光的直线传播到光的波动性和粒子性,作者用精妙的文字和丰富的插图,为我描绘了一幅幅令人惊叹的光之画卷。我一直以为光就是我们看到的颜色,但这本书让我明白了,光本身是一种电磁波,而我们看到的颜色,只是它不同波长在人眼中的感知。 书中对衍射和干涉的实验演示,让我仿佛置身于实验室,亲手操作一般。双缝干涉实验的那个著名的“两条亮纹”,在书中被细致地剖析,让我理解了光的波动性是如何产生的。而光子说的出现,又让我看到了光的粒子性的一面,这种“既是波又是粒子”的奇特性质,着实让我对量子世界的不可思议充满了好奇。书中还穿插了一些关于全息技术、激光器等现代光学应用的介绍,让我深切感受到光学知识在现代科技中的重要作用,也更加坚定了继续深入学习的决心。

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最近有幸拜读了《美国大学物理学科》这本书,感觉就像推开了一扇通往奇妙物理世界的大门,让我对宇宙的奥秘和自然的法则有了更深刻的理解。作为一名对科学充满好奇的读者,我一直渴望能够系统地学习物理学,而这本书恰恰满足了我的需求。它不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师,用生动有趣的语言和贴近生活的例子,将那些原本抽象难懂的概念变得触手可及。 书中对于经典力学的讲解尤其令我印象深刻。牛顿三定律的推导过程清晰明了,从简单的抛体运动到复杂的万有引力,我仿佛亲眼见证了物体在各种力的作用下如何运动。书中的插图和图示也起到了至关重要的作用,它们将复杂的物理模型形象化,让我更容易理解力和运动之间的关系。特别是关于动量守恒和能量守恒的章节,我反复阅读了好几遍。我一直以为能量是虚无缥缈的,但通过书中的讲解,我才明白能量是可以转化但不会消失的,这颠覆了我以往的一些认知。书中还穿插了一些物理学发展史上的小故事,比如伽利略的斜塔实验,这些故事不仅增加了阅读的趣味性,也让我了解了科学是如何一步步发展起来的,充满了智慧的火花和不懈的探索精神。

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相对论部分,在《美国大学物理学科》的叙述下,不再是高不可攀的理论,而是充满了逻辑的美感和对宇宙认知的颠覆。爱因斯坦的狭义相对论,用“时空”这个概念,将时间和空间融为一体,打破了我以往对时间和空间的独立认知。光速不变原理,以及由此推导出的质能方程E=mc²,简直是物理学中最具颠覆性的洞见之一,让我深刻理解了质量和能量之间的等价关系,以及宇宙中巨大的能量潜藏。 书中的一些思想实验,比如“双生子佯谬”,更是将相对论的时空效应具象化,让我开始思考“同时”这个概念的相对性。广义相对论部分,则将引力描绘成时空的弯曲,这是一种多么富有想象力的解释!我一直认为引力是一种看不见的“力”,但书中的描述让我开始将其视为一种几何效应。这种从直观的“力”到抽象的“时空几何”的转变,是我阅读过程中一次重大的思维升级。

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热力学与统计物理学,这部分内容在《美国大学物理学科》中被描绘得既严谨又不失趣味。起初,我以为这只是关于温度和热量的枯燥计算,但深入阅读后,我才发现它触及了宇宙最根本的运行规律。熵增原理,这个听起来颇有些“悲观”的定律,在书中得到了非常生动且充满哲理的阐释。从一杯热咖啡逐渐冷却,到宇宙的最终命运,作者通过各种贴近生活的例子,让我深刻理解了“无序性”的不可逆转。 书中对于卡诺循环的讲解,更是让我对热机的效率有了全新的认识。我之前认为,只要能产生动力,效率高低似乎不是那么重要,但卡诺循环揭示了热力学第二定律的极限,让我们明白,在能量转换的过程中,总会有损耗,而且这种损耗是无法完全避免的。这不仅是对工程学的启示,也让我对“理想状态”与“现实可能”有了更清晰的界定。统计物理部分,则以一种宏观的视角,去解释微观粒子运动的统计规律,让我看到了集体行为的奇妙之处,以及概率在决定宏观现象中的重要性。

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《美国大学物理学科》在语言风格上,给我的感觉是非常“接地气”的。作者并没有使用大量晦涩难懂的专业术语,即使在介绍一些前沿概念时,也尽量用通俗易懂的比喻和类比来解释。这对于我这样非物理学专业的读者来说,实在是太友好了。 我常常会在阅读时,感觉作者就像是坐在我身边,耐心地为我讲解每一个知识点,时不时还会用一些幽默的段子来活跃气氛。这种轻松愉快的阅读体验,让我能够全身心地投入到物理学的学习中,而不是被枯燥的文字所劝退。书中有些地方,甚至是带着一种“小小的挑战”意味,引导我去思考,去质疑,这让我觉得学习的过程充满了乐趣和成就感。

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这本书在章节的编排上也体现了作者的良苦用心。《美国大学物理学科》的逻辑递进非常合理,从基础概念到复杂理论,循序渐进,让读者能够在一个扎实的基础上,不断拓展知识的边界。我尤其喜欢它在介绍新概念时,会先回顾之前学过的相关知识,这有助于我建立知识体系的连贯性,避免遗忘和混淆。 同时,书中也巧妙地将一些看似独立的物理分支联系起来,让我看到了物理学的统一性。例如,在讲到波动时,作者会联系到声波、光波,甚至在后面还会提到量子力学中的波粒二象性,这种跨章节的关联,极大地深化了我对物理学整体的理解。这种结构清晰、逻辑严谨的编排,让我觉得学习的过程更加高效,也更有成就感。

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《美国大学物理学科》对于现代物理的介绍,如同一扇通往未知领域的大门,让我对微观世界的奇妙和宇宙的深邃有了全新的认识。量子力学的引入,虽然一开始带着些许“怪诞”的气息,但随着阅读的深入,我逐渐领略到它所展现出的颠覆性的世界观。叠加态、量子纠缠这些概念,在作者的笔下,不再是冷冰冰的公式,而是充满想象力的物理图景。 我尤其对书中关于不确定性原理的解释印象深刻。海森堡的这一发现,似乎是对我们直观认知的挑战,但也正是这种挑战,让我们看到了微观粒子运动的内在规律。书中的一些关于量子隧穿效应的例子,更是让我惊叹于微观粒子竟然能够“穿透”看似不可逾越的能量壁垒,这简直就像科幻小说里的情节,却真实地发生在我们身边。原子物理和核物理的部分,则让我看到了物质最基本的构成单元,以及它们之间强大的相互作用。

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这本书在例题和习题的设计上也十分用心。《美国大学物理学科》不仅仅提供大量的练习题,更重要的是,它对很多例题进行了详尽的解析,甚至分析了不同的解题思路和可能遇到的误区。这对我这种希望能够融会贯通的读者来说,简直是福音。我不再只是机械地套用公式,而是开始学会如何分析问题,如何选择合适的工具来解决问题。 尤其是那些需要综合运用多个章节知识的题目,解答过程的细致拆解,让我看到了不同概念之间的联系。有时候,一道题的解法比公式本身更能让我领悟到物理学的精髓。而那些开放性的思考题,更是激发了我对物理现象背后原因的探究欲望。我会在做完题目后,常常回过头去翻阅书中的相关章节,加深理解。

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写的中规中矩,让我比较感兴趣的课题是关于物理和数学的讨论,19世纪末的美国物理学科也同样面临着轻数学重物理实验的毛病,意识到这个问题后,美国便开发了一系列物理系专用的数学教材,才使美国理论物理屹立于世界顶峰。

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写的中规中矩,让我比较感兴趣的课题是关于物理和数学的讨论,19世纪末的美国物理学科也同样面临着轻数学重物理实验的毛病,意识到这个问题后,美国便开发了一系列物理系专用的数学教材,才使美国理论物理屹立于世界顶峰。

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