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出版者:南京大学

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-3-1

价格:15.00元

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isbn号码:9787305033155

丛书系列:

图书标签:

• 数学物理方法
• 物理数学
• 偏微分方程
• 泛函分析
• 变分法
• 特殊函数
• 积分变换
• 复变函数
• 数值方法
• 高等数学

《物理世界：从基本粒子到宇宙的壮丽图景》 这是一次关于宇宙及其运作方式的探索之旅，一本旨在激发你对物理学深刻理解的读物。 本书并非一本教科书，它不提供详尽的公式推导或演算技巧。相反，它是一扇窗户，让你得以窥见物理学这门迷人科学的核心思想、标志性成就以及那些驱动其前进的根本问题。我们将从最微小的构成单元——基本粒子——出发，逐步放大，观察它们如何组建起我们所见的宏观世界，以及这一切如何最终指向宇宙的宏大尺度和起源。 第一章：微观世界的基石——基本粒子 我们的旅程始于那些构成一切物质的最小“砖块”。你将了解到，原子并非不可分割，而是由原子核和电子构成。而原子核本身，又是由质子和中子组成的。然而，物理学家并没有止步于此。随着粒子加速器的发展，我们揭示了一个更为复杂和令人着迷的基本粒子家族。 你将接触到夸克（组成质子和中子的基本单元，如上夸克和下夸克），轻子（如电子及其“兄弟”中微子），以及传递力的媒介粒子，如光子（传递电磁力）和胶子（传递强核力，将夸克束缚在一起）。我们会探讨这些粒子的奇异属性，例如“味”和“色”荷，以及它们之间的相互作用。你还会了解到，在宇宙最初的瞬间，这些粒子以极高的能量碰撞、湮灭与生成，塑造了我们今天所见的物质世界。我们将简要提及希格斯玻色子及其在赋予粒子质量方面的关键作用，这是粒子物理学标准模型中的一项重大突破。 第二章：力的交织——基本相互作用 宇宙并非孤立地存在着粒子，而是被四种基本相互作用的力量所支配。在这一章，我们将深入理解这些力量的本质及其在不同尺度上的表现。 强核力： 这是四种力中最强的，但作用范围极短。正是它将带正电的质子牢牢地束缚在原子核内部，克服了它们之间的静电排斥力。没有强核力，原子核将无法稳定存在，也就没有我们所知的任何物质。 电磁力： 这是我们日常生活中最熟悉的力，它负责原子中电子绕原子核的运动，维持着分子的结合，并产生光、电和磁现象。从掌中的手机到浩瀚的星系，电磁力的作用无处不在。 弱核力： 这种力在放射性衰变中扮演着关键角色，它能够改变粒子的“味”。例如，通过弱核力，中子可以转变为质子、电子和反中微子，这是恒星产生能量的重要过程之一。 引力： 尽管在微观尺度上微弱得可以忽略不计，但引力是决定宇宙宏观结构和演化的主导力量。它吸引着行星绕恒星运转，将星系聚集在一起，并塑造了宇宙的整体织网。 我们将探索这些力是如何被统一起来的（或尚未被统一），以及物理学家们如何尝试构建一个描述所有基本粒子和相互作用力的“万有理论”。 第三章：时空的织物——相对论的革命 爱因斯坦的相对论彻底改变了我们对时间、空间和引力的理解。本章将带你领略这场思想革命的精髓。 狭义相对论： 你将明白，速度会影响时间的流逝和空间的测量。光速是宇宙中的绝对极限，任何有质量的物体都无法达到。狭义相对论揭示了质量和能量之间的深刻联系，即著名的质能方程 E=mc²，这是核能的理论基础。我们将探讨时间膨胀、长度收缩等反直觉但已被实验证实的现象，以及它们在现代科技中的应用，例如GPS系统。 广义相对论： 爱因斯坦将引力重新解释为时空的弯曲。质量和能量会“压弯”时空，而物体则沿着弯曲时空的“测地线”运动，这就是我们所感受到的引力。我们将讨论广义相对论的几个重要预言，如光线在引力场中的弯曲（已通过观测日食得到证实）、水星近日点的进动，以及引力波的预测——这些由双黑洞或中子星合并产生的时空涟漪，已在近年来被人类直接探测到。 第四章：量子世界的奇妙——不确定性与叠加 与宏观世界的直观性不同，微观世界遵循一套截然不同的、常常令人费解的规律——量子力学。本章将为你揭示其核心概念。 波粒二象性： 你将了解到，基本粒子同时具有波和粒子的双重性质。电子既可以被看作一个点状粒子，也可以展现出衍射和干涉的波的特性。 量子叠加： 在被观测之前，一个量子系统可以同时处于多种可能状态的叠加态。例如，一个电子的自旋可以同时是“向上”和“向下”的。观测行为会迫使系统“坍缩”到某一个确定的状态。 量子纠缠： 这是量子力学中最令人着迷的现象之一。两个或多个粒子可以处于一种特殊的关联状态，无论它们相距多远，一个粒子的状态被测量后，另一个粒子的状态会瞬间确定。爱因斯坦曾称之为“幽灵般的超距作用”。 不确定性原理： 海森堡不确定性原理指出，我们无法同时精确地知道一个粒子的某些成对的物理量，例如它的位置和动量。对其中一个量测量得越精确，对另一个量的了解就越模糊。 我们将讨论量子力学如何成功地解释原子的结构、化学键的形成以及各种光学现象，并展望其在量子计算和量子通信等前沿领域的应用潜力。 第五章：宇宙的演化——从大爆炸到星系 将视角从微观粒子提升到宇宙尺度，我们将一同回顾宇宙的壮丽史诗。 大爆炸理论： 你将了解到，目前最被广泛接受的宇宙学模型认为，我们的宇宙起源于一个密度和温度极高的奇点，并在此后约138亿年的时间里不断膨胀和冷却。我们将探讨宇宙微波背景辐射（大爆炸的“余晖”）及其对大爆炸理论的强有力支持。 宇宙的早期： 在大爆炸后的极早期，宇宙经历了一系列剧烈的变化，包括暴胀时期、基本粒子的形成、原子核的合成以及原子的形成。 星系的诞生与演化： 随着宇宙的冷却，微小的密度涨落逐渐放大，在引力的作用下，物质开始聚集，形成了恒星、星系以及更大的宇宙结构，如星系团和超星系团。我们将简要介绍恒星的生命周期——从诞生、燃烧氢直至死亡（白矮星、中子星或黑洞）。 暗物质与暗能量： 现代宇宙学面临着两大未解之谜：暗物质和暗能量。观测表明，宇宙中可见物质只占总质量能量的约5%。其余约27%为暗物质，其引力作用影响着星系的旋转速度和星系团的结构，但我们无法直接探测到它。而约68%的暗能量则被认为是导致宇宙加速膨胀的原因。 第六章：黑洞、虫洞与宇宙的奥秘 在宇宙学的边界，一些最令人着迷的猜想和最深刻的难题等待着我们。 黑洞： 广义相对论预言了黑洞的存在——一种引力极强的天体，连光都无法逃脱。我们将探讨黑洞的视界、奇点以及它们的形成和探测方法。 虫洞： 作为广义相对论的另一个奇特推论，虫洞被设想为连接时空中两个遥远区域的“捷径”。虽然目前仍是理论上的概念，但它们激发了人们对空间旅行的无限遐想。 宇宙的终极命运： 宇宙是否会永远膨胀下去，最终变得寒冷而寂灭（大冻结）？还是会停止膨胀并开始收缩，最终回到一个奇点（大挤压）？又或者存在其他的可能性？暗能量的性质是决定宇宙命运的关键。 第七章：物理学的边界与未来的展望 本书的结尾，我们将目光投向物理学的前沿研究，以及那些尚待解答的伟大问题。 量子引力： 如何将描述微观世界的量子力学与描述宏观世界的广义相对论统一起来？弦理论和圈量子引力等理论正在尝试解决这个挑战。 基本粒子的进一步探索： 超对称理论、额外维度等模型试图解释标准模型未解决的问题，例如中微子质量之谜、暗物质的本质等。 宇宙学的未解之谜： 暗物质和暗能量的真实性质是什么？宇宙的起源是否还有更深层次的解释？是否存在多重宇宙？ 《物理世界》旨在提供一个宏观的、概念性的视角，让你能够欣赏物理学这门学科的逻辑之美、严谨之处以及它所揭示的关于我们所处宇宙的令人惊叹的真相。希望这本书能够点燃你对科学探索的火花，让你对身边的世界产生更多好奇和深刻的理解。

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阅读体验上，这本书的学术气息是扑面而来的，它几乎没有采用任何“口语化”的叙述方式，全篇贯彻着一种高度凝练和精确的科学语言。这对于已经具备一定基础的读者来说，无疑是一种享受，因为每一个词语的选用都经过了深思熟虑，不存在歧义。然而，对于我这种还在努力构建知识框架的新手而言，这种极致的精确性反而形成了一种无形的壁垒。很多时候，我需要反复咀嚼一个句子，才能确定其中蕴含的所有数学意义。它更像是为同行准备的参考手册，而不是为初学者设计的入门读物。我尝试过对照其他一些侧重于概念理解和直观描绘的教材来辅助阅读，但这本书的逻辑链条是如此紧密，脱离了它自身的体系去理解，总感觉像是缺少了关键的一环。这本书的价值毋庸置疑，但它对读者的前期知识储备要求，可能设置得略高了一点，建议后来者务必先巩固好微积分和线性代数的基础。

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这本书的排版和图示处理，简直是教科书级别的典范。每一个定理的推导过程，都采用了分步解析的方式，中间穿插了清晰的流程图和几何示意，这对于理解那些抽象的数学结构非常有帮助。我特别欣赏作者在处理复杂积分和微分方程时，所使用的那些巧妙的符号标注系统，它们像地图上的路标一样，让你不会在冗长的运算中迷失方向。举个例子，关于某些特定函数展开的部分，作者没有直接给出最终结果，而是通过一系列中间变量的替换和性质的引用，层层剥开问题的内核，这种“剥洋葱”式的讲解，让人感觉自己是真正参与了思考过程，而不是被动地接受结论。当然，这种详尽的结构也意味着书的篇幅被拉得比较长，携带起来确实有点分量。但老话说得好，好饭不怕晚，知识的深度是值得这份重量的。希望未来的版本，能在保持这种深度和清晰度的同时，能稍微优化一下索引系统的检索效率，这样在需要快速回顾特定知识点时，能更高效一些。

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这本书在案例选择上展现出了极高的品味和广阔的视野。它不仅仅停留在纯粹的数学推导，而是巧妙地将抽象的概念与实际的物理情境相结合，尤其是在处理边界条件和特定场的应用时，作者总能找到那些最能体现理论美感的例子。例如，在讨论某个特定算子性质时，书中不仅详细阐述了算子本身的代数特性，还立刻衔接到了它在波动现象分析中的实际体现，这种理论与实践的无缝对接，极大地激发了我对这门学科的兴趣。这种编排方式，让我清晰地认识到，书中所学的每一个工具和方法，都不是孤立存在的，它们是解决真实世界问题的钥匙。唯一的遗憾是，某些高阶应用的讨论，篇幅似乎有些受限，如果能再深入挖掘一两个应用案例的细节，比如加入更多关于数值模拟或实验验证的讨论，那就更加完美了。但即便如此，它在建立宏观认知框架方面，已经做得非常出色了。

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这套书的装帧设计倒是挺下心思的，封面选用了那种略带磨砂质感的深蓝色，配上烫金的字体，拿在手里沉甸甸的，一看就是那种能陪伴你度过漫长学习时光的“老伙计”。内页的纸张质量也相当不错，不是那种薄得一翻就容易弄皱的纸，印刷清晰，字里行间处理得干净利落，即便是长时间盯着那些密密麻麻的公式和证明，眼睛也不容易感到疲劳。不过，说实在的，对于我这种初次接触这个领域的人来说，一开始翻阅起来还是有点挑战的。比如开篇对某些基础概念的引入，感觉稍微有些跳跃，没有那种循序渐进的引导，更像是直接把我们丢到了一个已经建好的知识体系中，要求我们自己去适应它的节奏。我花了不少时间才勉强跟上作者的思路，有时候得频繁地查阅前置知识，这无疑拖慢了阅读的进程。希望后续章节能更加体贴读者的学习曲线，提供更细致的铺垫，这样会更友好一些。整体来看，它给人的感觉是专业、严谨，但可能在“教”的艺术上，还差那么一点火候。

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从结构布局来看，这本书的章节安排遵循了一种非常古典且严谨的学术逻辑，更像是依照知识的“自然演化”顺序来组织内容的。它从最基础的分析工具讲起，逐步过渡到场论和特殊函数，整体脉络清晰，层层递进，体现出作者对学科体系的深刻洞察。然而，这种“自然演化”的顺序，有时会显得与现代教学方法有些脱节。例如，某些在实际问题中更早遇到的概念，在这本书里却被放在了后面才详细介绍，这使得我在学习初期，感觉有点“只见树木不见森林”。我更期待一种“问题驱动型”的结构，先抛出一个引人入胜的物理问题，然后逐步引入解决它所需的数学工具。这本书更像是知识的“百科全书式”梳理，而非“导游式”的带领。它要求读者主动去建立知识点之间的联系，而不是被动地接收预先搭建好的路线图。对于已经形成知识网络的高阶学习者是极佳的工具书，但对初学者而言，可能需要额外的精力去构建这个“路线图”。

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