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出版者:浙江大学出版社

作者:胡如夫 编

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2004-9

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787308038607

丛书系列:

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《宇宙的织锦：时空、能量与物质的奥秘》 引言 自古以来，人类便仰望星空，试图窥探宇宙的深邃与奥秘。我们对周遭世界的感知，既来自于日常的经验，也源于数代智者不断探索的求知欲。从赤道到两极，从微尘到星系，无不遵循着某种内在的规律。本书《宇宙的织锦：时空、能量与物质的奥秘》并非一本旨在教授具体工程计算方法的教材，而是一次深入的哲学与科学的探索之旅，旨在 unravel（揭示）宇宙最基础的构成要素及其相互作用的宏大图景。我们将抛开对工程实践的侧重，而是将目光投向更广阔的时空尺度，去理解那些驱动万物运转的普适性原理。 第一章：时间的河流与空间的维度 时间，是我们最熟悉的却也最难以捉摸的概念。我们感知它的流逝，却无法将其握在手中。在本章中，我们将追溯人类对时间理解的演变，从亚里士多德的“运动的量”，到牛顿的“绝对时间”，再到爱因斯坦的“相对时间”。我们将深入探讨狭义相对论如何颠覆了我们对时间均匀流逝的认知，引入时间膨胀的概念，以及时间与速度之间深刻的联系。光速不变原理，作为这一理论的基石，如何重塑了我们对宇宙的因果关系理解，将是本章的重点。 与此同时，我们也将审视空间的本质。从欧几里得的几何空间，到非欧几里得几何学的发展，我们看到了空间结构的弹性与多样性。我们将探讨三维空间的直观感受，以及理论物理学中多维空间存在的可能性。爱因斯坦的广义相对论将空间的几何结构与物质能量紧密联系在一起，描绘了一个引力并非一种“力”，而是时空弯曲的表现。我们将借助思想实验，例如“钟摆悖论”与“双生子佯谬”，来直观感受相对论效应，从而更深刻地理解时间与空间的交织，是如何共同编织了我们所处的宇宙。 第二章：能量的涌动与转化的艺术 能量，是驱动宇宙一切变化的根本动力。从微观粒子的碰撞，到恒星的燃烧，再到行星的运转，无不彰显着能量的无所不在。本章将从热力学第一定律——能量守恒定律出发，揭示能量在孤立系统中总量保持不变的本质。我们将探讨不同形式的能量，如动能、势能、内能、电磁能等，以及它们之间是如何相互转化，但总量却恒定不减的。 接着，我们将进入一个更深层次的探讨，即热力学第二定律。熵增原理，这个被许多人视为宇宙走向“热寂”的警示，将是本章的关键。我们将解释熵为何代表着系统的无序度，以及在孤立系统中，熵总是倾向于增加的趋势。这个定律不仅影响着物理过程的方向，也对生命的存在以及宇宙的未来命运提出了深刻的思考。我们将从微观统计力学的角度，理解宏观热力学定律是如何涌现出来的，例如玻尔兹曼熵公式，将微观状态与宏观熵值联系起来。 此外，本章还将触及现代物理学对能量的新认识，例如质能方程 E=mc²，它揭示了质量与能量之间惊人的等价性，并解释了核反应中巨大能量的来源。我们将简要回顾能量子（量子）的概念，以及量子场论如何描述能量以场的形式存在，并在粒子间传递。本书不侧重于计算，而是侧重于理解能量作为宇宙基本“货币”的运作方式。 第三章：物质的构成与量子世界的奇迹 物质，是我们感知世界最直接的载体。从宏观的行星到微观的原子，物质的存在形式千变万化。本章将引领读者穿越原子核的神秘领域，去理解构成物质的基本粒子。我们将从早期原子模型的演进，如卢瑟福模型、玻尔模型，逐渐过渡到更现代的量子力学描述。 量子力学的引入，彻底颠覆了我们对微观世界的直观理解。波粒二象性，这个看似矛盾的特性，解释了电子、光子等微观粒子为何既表现出粒子的离散性，又表现出波的衍射和干涉现象。我们将探讨不确定性原理，它限制了我们同时精确测量粒子某些成对物理量（如位置和动量）的能力，揭示了微观世界的内在随机性。 量子纠缠，更是量子世界中最令人着迷的现象之一。两个或多个粒子，即使相隔遥远，也能瞬间产生关联，一个粒子的状态改变会立即影响到另一个粒子。我们将探讨量子纠缠对信息传输和计算的潜在革命性影响，虽然本书不涉及具体的技术应用，但理解这一现象的本质，有助于我们认识宇宙信息传递的非局域性。 最后，本章将简要介绍粒子物理学的标准模型，勾勒出夸克、轻子、玻色子等基本粒子的“粒子动物园”，以及它们之间的相互作用力。我们将理解，我们所见的宏观物质，都源自于这些微小粒子之间复杂的组合与相互作用。 第四章：引力、时空与宇宙的结构 引力，是宇宙中最普遍但也最令人困惑的力量。它将我们固定在地面，让月球围绕地球运转，驱动星系形成。在本章中，我们将深入探究牛顿的万有引力定律，理解它如何解释了天体运动的规律。然而，牛顿的理论在描述强引力场和高速运动时遇到了瓶颈。 爱因斯坦的广义相对论，将引力与时空的几何联系起来。我们将用形象的比喻，例如想象一个拉伸的橡胶膜，当其上放置一个重球时，橡胶膜会向下弯曲，这就是时空的弯曲。而其他的物体，当它们经过这个弯曲区域时，就会沿着弯曲的路径运动，这便是我们感知到的“引力”。我们将探讨黑洞的概念，这个时空曲率极大、连光都无法逃脱的神秘天体，以及引力波——时空涟漪的探测，如何为我们提供了理解宇宙大尺度结构的新视角。 本章还将简要介绍宇宙学的基本模型，例如大爆炸理论。我们将探讨宇宙的膨胀，哈勃定律如何揭示了星系正在远离我们，并且距离越远，远离的速度越快。我们将了解宇宙微波背景辐射，这个大爆炸的“余晖”，以及暗物质和暗能量的假说，它们如何解释了我们观测到的宇宙加速膨胀和星系结构的形成。虽然这些概念充满了未知，但它们构成了我们当前理解宇宙宏伟蓝图的基石。 结论 《宇宙的织锦：时空、能量与物质的奥秘》并非提供一套解决具体工程问题的工具箱，而是希望激发读者对宇宙运行根本法则的好奇心。通过对时间、空间、能量、物质以及它们之间相互作用的深入探讨，我们尝试勾勒出一个宏大而精妙的宇宙图景。从微观粒子的量子跃迁，到宏观星系的演化，这一切都遵循着内在的、优雅的物理规律。 本书的目的在于培养一种科学的思维方式：不满足于表象，勇于挑战直觉，并以严谨的态度去探索未知。希望读者在阅读本书后，能够以一种全新的视角去审视周遭的世界，感受到宇宙的壮丽与深邃，并对人类探索未知、理解宇宙的征程充满敬意与好奇。宇宙的织锦仍在不断展开，而我们的探索，也永无止境。

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这本书的封面设计倒是挺吸引眼球的，那种深沉的蓝色调，配上醒目的白色字体，一眼看上去就给人一种专业又厚重的感觉。我当初拿到手的时候，还特意在图书馆里多停留了一会儿，仔细端详了好久。内容上，我印象最深的是它对**宏观物理世界规律的梳理**，特别是开篇对于力与运动关系的阐述，简直是教科书级别的严谨。作者似乎对经典力学的历史脉络了如指掌，从伽利略的斜面实验讲起，到牛顿的万有引力定律，每一步推导都循循善诱，让人感觉自己不是在被动接受知识，而是在亲身参与科学发现的过程。书中配的插图，那些机械结构图和受力分析图，线条清晰，比例准确，即便是像我这种对制图不太感冒的人，也能迅速捕捉到问题的核心。而且，书里对一些基础概念的定义，比如“质点”、“刚体”的抽象描述，都处理得非常到位，避免了初学者常见的混淆。读完前几章，我感觉自己对日常生活中那些看似随机的现象，比如物体为什么会滚动，桥梁如何承受载荷，都有了一种更深层次的理解。它不仅仅是在教你解题的技巧，更是在培养一种基于物理直觉的思维方式，那种“万物皆有其理”的震撼感，是其他一些侧重应用的书籍难以给予的。

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从一个完全非专业背景的爱好者的角度来看，这本书的**难度曲线分布**略显陡峭，尤其是在从静力学过渡到动力学和刚体运动学的那一刻，体验感陡然下降。静力学部分，基于力的平衡和投影，逻辑链条相对直观，几何直观性强。但一旦引入了时间变量和角速度、角加速度这些概念，这本书仿佛瞬间切换到了一个更高维度的思考空间。作者在介绍牛顿第二定律在旋转系统中的应用时，似乎默认读者已经完全掌握了微积分中关于变量替换和链式法则的熟练应用，对于基础薄弱的读者，可能会在那里卡住很长时间。我记得我为此回去翻了高数教材好几次。如果能针对性地增加一些“预备知识回顾”的小节，或者用更具象的例子（比如钟摆、陀螺）来铺垫这些抽象概念，而不是直接给出微分方程，这本书的普适性会大大增强。总的来说，它无疑是一本宝藏，但更像是为已经准备好攀登科学高峰的“健将”准备的登山装备，而不是给初学者的徒步指南。它要求读者具备相当的抽象思维能力和扎实的数学功底，才能真正享受到它带来的知识盛宴。

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这本书最让我感到“受用”的地方，在于它对**物理直觉和工程思维的培养**。它不只是干巴巴地列公式，而是非常注重“建模”的过程。作者反复强调，工程力学的第一步永远是理想化，是将复杂的现实世界简化成可以计算的模型。书中有一个章节专门讨论了如何恰当地选择约束条件，以及何时可以忽略空气阻力或摩擦力。这种关于“假设的艺术”的讨论，比单纯的解题技巧重要得多。我记得有一段话是这样描述的：“一个优秀的工程师，知道何时应该套用公式，更知道公式背后的世界是什么样子的。”这句话对我触动很大。它让我明白，力学不仅仅是数学，它更是关于如何用最简洁的方式去描述自然现象的哲学。在学习过程中，我常常会停下来，思考为什么作者要选择这种特定的坐标系，而不是另一种。这种主动的思考，使得学习过程不再是被动的接收信息，而是变成了一种主动的建构知识体系的过程。读完后，我在看待身边的机械装置时，总是不自觉地在大脑里画出简化的受力图，这是一种非常奇妙的转变。

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说实话，这本书的阅读体验，在某些章节的处理上，显得略微有些“古典”。它好像特别钟爱于那种**严丝合缝的数学推导**，对于一些更现代、更偏向于计算模拟或者材料科学前沿的知识点，着墨不多。比如，当我翻到后面关于材料力学的部分时，我期待能看到一些关于复合材料或者非线性弹性体的介绍，但似乎大部分篇幅还是集中在传统的应力-应变关系和失效理论上。这让我感觉，这本书更像是一部奠基性的经典著作，而非面向未来工程实践的工具手册。当然，对于打基础来说，这种扎实的基础训练是无可替代的。书中大量的例题和习题，都是围绕着经典的静力学和动力学问题展开的，解题步骤详尽到几乎不需要读者自己补充太多中间过程。这对于自学者来说是极大的福音，但对于已经有些基础的人来说，可能会觉得有些啰嗦。我记得我做其中一个关于转动惯量的计算题时，花了很长时间，不是因为难题，而是因为书中细致到让我不得不一步步跟着走，生怕遗漏了哪一个小小的三角函数转换。这种细致，也反过来体现了作者对“准确性”的极致追求，不容许任何模糊地带的存在。

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这本书的排版和装帧质量，坦白说，达到了很高的水准，但阅读体验上仍有提升空间。纸张的选用很不错，有一定的厚度，不易洇墨，即便是用钢笔书写笔记，也不会有渗透的烦恼。然而，在**公式的呈现上，有时会显得过于密集**。由于篇幅的限制，很多复杂的方程组被紧凑地排列在一起，虽然有助于在有限的空间内展示更多内容，但在需要反复查阅对比不同公式结构时，眼睛会比较容易疲劳。特别是涉及张量表示法的章节，那种密集的希腊字母和上下标的堆叠，初次接触的人可能会感到有些压迫感。我个人更偏爱那种在关键公式后留出大段空白，或者用醒目色块强调核心变量的排版方式。此外，虽然书后的参考文献列表非常详尽，涵盖了从十八世纪到近现代的经典文献，但如果能在每章的末尾增加一些“延伸阅读”的推荐，指导读者如何从这本书平滑过渡到更专业的流体力学或固体力学领域，那就更好了。目前的结构，更像是一个完美的闭环，但对于想继续深造的读者来说，缺乏一个明确的“下一站”的指引。

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