测量学

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出版者:哈尔滨工业大学出版社
作者:姬玉华
出品人:
页数:242
译者:
出版时间:2004-5
价格:21.00元
装帧:平装
isbn号码:9787560320342
丛书系列:
图书标签:
  • 测量学
  • 测量
  • 工程测量
  • 大地测量
  • GIS
  • 遥感
  • 地图学
  • 地理信息系统
  • 精密测量
  • 误差分析
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具体描述

《万象之镜:现代物理学与宇宙图景》 内容简介: 本书是一部宏大而深邃的著作,旨在带领读者穿越时空,探索现代物理学的核心疆域,构建一幅清晰而富有洞察力的宇宙图景。我们不再局限于日常经验所能触及的范畴,而是潜入物质与能量的最底层结构,追溯宇宙的起源与终极命运。本书的叙事线索如同一条精心编织的丝线,将量子力学的怪诞、相对论的优雅、粒子物理学的精密以及宇宙学的宏伟叙事融为一体,展现出科学探索的无穷魅力。 第一部分:微观世界的革命——量子力学的基石与悖论 本部分将深入剖析二十世纪初引发科学界震动的量子力学。我们将从黑体辐射的窘境谈起,逐步建立普朗克的能量量子化概念,这是现代物理学的第一个里程碑。随后,我们将详细阐述爱因斯坦的光电效应,巩固光子的粒子性——尽管光在麦克斯韦的框架中被视为纯粹的波。 核心内容聚焦于波粒二象性。本书将详尽解释德布罗意的物质波假设,并引入海森堡的不确定性原理。这不是一个简单的测量限制,而是自然界内在的、根本性的模糊性。我们将探讨薛定谔方程的建立过程,解析波函数的物理意义——概率幅。通过对双缝实验的深入剖析,我们将直面“观测者问题”所带来的哲学冲击:粒子如何在被观测之前处于叠加态,以及坍缩的瞬间究竟意味着什么? 为避免流于表面,本书会详细讨论量子纠缠现象。爱因斯坦将其戏称为“鬼魅般的超距作用”,但贝尔不等式的实验验证已经无可辩驳地证明了其真实性。我们将区分定域实在论和量子力学的预言,探讨量子信息、量子计算的理论基础,以及它对经典因果观的挑战。我们力求以最清晰的数学图像和最直观的类比,解析这些看似反直觉的量子现象,让读者领悟微观世界的运作法则。 第二部分:时空的新几何——广义与狭义相对论的统一 本章将时间与空间从牛顿的绝对框架中解放出来。我们首先回顾狭义相对论的两个基本公设:光速不变原理与相对性原理。在此基础上,我们将推导出洛伦兹变换,展示时间和空间的相对性,以及著名的质能方程 $E=mc^2$ 如何彻底改变了我们对质量与能量本质的认知。时间膨胀和长度收缩不再是科幻想象,而是高速运动下的必然几何结果。 随后,我们将步入爱因斯坦的伟大成就——广义相对论。本书的核心在于解释引力如何不再是一种“力”,而是时空自身的弯曲。我们将引入黎曼几何的初步概念,说明物质(能量与动量)如何“告诉”时空如何弯曲,而时空的几何结构又“告诉”物质如何运动。我们将详细讨论爱因斯坦场方程的结构,并探讨其关键的、可观测的预言:水星近日点的进动、光的引力偏折(爱丁顿实验的重现),以及引力红移。 更进一步,本书将介绍黑洞理论的演进。从史瓦西解的静态描述,到克尔解的旋转黑洞,我们将解析事件视界的物理边界、奇点的性质,以及霍金辐射如何将热力学与引力理论联系起来,预示着量子引力理论的必要性。引力波的发现(LIGO的里程碑)将被作为广义相对论的终极胜利来详细介绍,展示我们如何通过“聆听”时空的涟漪来观测剧烈的宇宙事件。 第三部分:宇宙的宏伟史诗——从大爆炸到暗能量 在理解了微观和时空的基本规律后,我们将把目光投向宇宙的整体结构和演化历程。本部分从哈勃的观测开始,确立了宇宙膨胀的观测基础。 我们将详细阐述标准宇宙学模型—— $Lambda$CDM 模型(Lambda-Cold Dark Matter)。本书将系统地梳理大爆炸理论的关键阶段:从普朗克时期到暴胀(Inflation)理论的建立,用以解决视界问题和平坦性问题;夸克-胶子等离子体的形成;核合成(Nucleosynthesis)阶段的精确核反应,它决定了早期宇宙中氢、氦等轻元素的丰度;以及最后,宇宙微波背景辐射(CMB)的释放,这是宇宙“婴儿照”,其中蕴含着关于早期密度波动的关键信息。 本书对现代宇宙学的两大谜团给予了深入的探讨:暗物质与暗能量。我们将检视测量暗物质存在的各种独立证据:星系旋转曲线、引力透镜效应、以及星系团的动力学证据。我们将讨论WIMPs(弱相互作用大质量粒子)等候选理论。而对于暗能量,我们将探讨其作为宇宙学常数 $Lambda$ 的表现形式,以及它驱动的加速膨胀,这使得宇宙的最终命运指向“大冻结”(Big Freeze)。 本书的最后部分将探索未知的边界,讨论弦理论、圈量子引力等试图统一量子力学与广义相对论的前沿尝试,以及多元宇宙的理论概念,引发读者对人类在浩瀚宇宙中位置的深刻反思。 本书特色: 本书的叙事风格力求兼顾严谨性与文学性,避免枯燥的公式堆砌,而是侧重于物理思想的演进逻辑和实验验证的历史背景。它不仅是知识的传递,更是一场关于人类如何理解自身存在和所处世界的思想冒险。读者将获得的不仅是对现代物理学成就的全面了解,更重要的是,是对科学方法论的深刻体悟。

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用户评价

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这本书的章节安排非常合理,从基础的概念到复杂的应用,层层递进,循序渐进。在初读时,我可能会觉得有些术语比较陌生,但随着阅读的深入,配合书中丰富的插图和图表,我逐渐能够理解这些专业名词的含义及其在实际测量过程中的作用。比如,书中对于“视线”和“目标”的定义,以及如何通过“照准”和“读数”来获取测量数据,都讲解得非常清晰。我特别欣赏书中对于“角度测量”和“距离测量”的详细介绍,无论是水平角、竖直角,还是斜距、平距,书中都分别给出了测量原理、仪器操作和数据处理的方法。在学习“导线测量”时,书中不仅讲解了导线布设的原则,如“边长适中,转折次数合理”,还详细阐述了导线闭合的原理和闭合差的计算方法,以及如何进行角度和边长的调整,这个过程的严谨性让我印象深刻。书中还特别提到了“平差”的概念,并解释了如何通过平差来获得最可靠的测量结果。在学习“GPS测量”时,书中详细讲解了卫星轨道、信号接收、差分技术等原理,并且通过实例展示了GPS在地形测量、工程放样等方面的广泛应用。这本书给我最大的启示是,测量学是一门注重细节的学科,每一个操作步骤都可能影响最终的测量精度,因此需要高度的专注和严谨的态度。

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在我看来,这本书最大的价值在于它不仅提供了丰富的测量学理论知识,更重要的是教会了我一种解决问题的思维方式。它让我明白了,在面对任何测量任务时,都需要先明确测量目的,然后选择合适的测量方法和仪器,并对整个测量过程进行严谨的设计和控制,最后再对测量结果进行科学的分析和处理。书中对于“测量方案设计”的阐述,给了我很大的启发。它详细介绍了如何根据工程需求、地形条件、精度要求等因素,来制定最优的测量方案,包括控制网的布设、测点的选择、仪器的配备等等。我特别喜欢书中对于“测量仪器精度”的分析,它不仅介绍了各种常用测量仪器的精度等级,还讲解了如何根据测量精度要求来选择合适的仪器,并且如何在使用过程中进行检校和维护,以保证仪器的正常工作和测量结果的可靠性。书中还穿插了一些关于测量学在现代科技领域的应用,比如在无人机测绘、三维建模、虚拟现实等方面的应用,这让我看到了测量学在不断发展和创新,并且在新的技术浪潮中扮演着越来越重要的角色。这本书让我认识到,测量学是一门实践性很强的学科,理论知识的掌握固然重要,但更关键的是能够将其运用到实际工作中,解决实际问题。

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我一直认为,测量学是一门既古老又年轻的学科,它与人类文明的发展息息相关,从古代埃及人丈量尼罗河泛滥后的土地,到现代全球定位系统(GPS)的普及,测量学的进步始终推动着人类社会的进步。这本书正是抓住了这一点,它在开头就为我勾勒出了测量学的发展脉络,从古老的中国古代测量技术,如“量天尺”的使用,到西方文艺复兴时期三角测量学的建立,再到近现代大地测量学的飞速发展,每一个阶段的介绍都充满了历史的厚重感。我尤其喜欢书中对测量学在不同领域应用的阐述,它不仅仅局限于传统的土地测量和工程建设,还延伸到了地质勘探、资源开发、环境保护、航空航天,甚至城市规划和智慧城市建设等领域。书中关于摄影测量与遥感的部分,更是让我大开眼界,原来我们日常接触到的地图、卫星影像,背后都有如此精密的测量技术在支撑。它详细介绍了航测的原理,从航空摄影到地面控制点的布设,再到影像的纠正和立体模型生成,整个过程的复杂性和高精度要求让我惊叹。在讲解遥感技术时,书中也阐述了不同波段的电磁波如何获取地物的各种信息,以及如何利用这些信息进行地物分类、变化监测等,这让我意识到,测量学早已不再是单纯的“尺子和笔”,而是与计算机科学、信息技术等前沿学科深度融合的综合性学科。书中还穿插了一些有趣的测量学小故事,比如如何利用测量技术来测量金字塔的高度,或者如何通过测量来确定地球的周长,这些故事不仅增添了阅读的趣味性,也让我更深刻地理解了测量学的实际应用价值。

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这本书最让我印象深刻的,是它将抽象的测量学原理与实际工程应用紧密结合起来。作者在讲解每一个测量技术时,都会引用大量的实际工程案例,比如在讲解“控制测量”时,书中详细介绍了如何为大型水利工程、高速铁路建设等项目建立高精度的控制网,以及如何在施工过程中进行精确的放样和监控。我特别欣赏书中对于“地形测量”和“地籍测量”的详细阐述,它不仅介绍了各种地形图的测绘方法,还详细讲解了地籍调查的流程和技术要求,这对于理解土地管理、不动产登记等领域的工作至关重要。书中还穿插了一些关于测量学在现代科技领域的应用,比如在无人机测绘、三维激光扫描、BIM(建筑信息模型)等技术中的应用,这让我看到了测量学在不断发展和创新,并且在新的技术浪潮中扮演着越来越重要的角色。这本书不仅为我提供了丰富的测量学理论知识,更重要的是教会了我如何将这些知识应用于解决实际问题,这对我未来的学习和工作都将有很大的帮助。它让我明白,测量学不仅仅是一门学科,更是一种解决问题的能力。

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这本书的语言风格简洁明了,但又不失严谨和专业性。作者在解释复杂的测量原理时,善于使用通俗易懂的比喻和类比,使得即使是对测量学一无所知的人,也能从中获得初步的理解。比如,在解释“高程”的概念时,作者用“山的高度”来比喻,让读者更容易理解。在讲解“水准点”时,作者将其比作“一个固定在地面上的参照物”,使得水准测量的意义更加清晰。我特别喜欢书中对于“测量基准”的阐述,它讲解了大地基准、高程基准等概念,以及它们在国家测绘体系中的重要性,这让我认识到测量学不仅仅是局部的测量,更是与国家和全球的测量体系息息相关的。书中对于“误差的传播”原理的讲解也十分透彻,它通过数学公式和图表,清晰地展示了各个误差源是如何相互影响,最终累积成总误差的。这让我对测量结果的可靠性有了更深刻的认识,也明白了为什么需要进行误差分析和控制。书中还穿插了一些测量学在历史上的应用案例,比如如何利用测量技术来指导古建筑的建造,或者如何通过测量来绘制精确的海图,这些案例不仅增加了阅读的趣味性,也让我更直观地感受到测量学在人类文明发展中的重要作用。

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在我阅读这本书的过程中,我深刻体会到了测量学作为一门科学的严谨性和逻辑性。作者在讲解每一个测量方法时,都从其基本原理出发,通过数学公式和图示,清晰地阐述了其工作过程和数据处理方法。例如,在讲解“角度测量”时,书中不仅介绍了水平角、竖直角的定义,还详细阐述了测角仪的结构和操作方法,以及如何进行角度观测和数据处理,包括如何计算平均值、如何进行误差分析等。我特别欣赏书中对于“距离测量”的详细讲解,它涵盖了从最基本的钢尺测量,到现代的电子测距仪、GPS测量等多种方法,并详细分析了它们各自的优缺点和适用范围。书中还穿插了关于测量学在历史上的应用案例,比如古希腊学者如何利用几何学知识来测量地球的周长,或者古埃及人如何利用测量技术来建造金字塔,这些案例不仅增加了阅读的趣味性,也让我更深刻地理解了测量学在人类文明发展中的重要作用。这本书的严谨性还体现在其对“误差”的重视上,书中详细阐述了各种误差的来源、传播规律和控制方法,并介绍了多种误差分析和数据处理技术,如最小二乘法、误差传播定律等,这让我对测量结果的可靠性有了更深的认识。

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这本书的知识体系非常完整,涵盖了测量学的各个方面,从基础的测量原理到高级的测量技术,都有深入的阐述。我特别关注了书中关于“大地测量”和“控制测量”的内容,它详细介绍了大地坐标系、地图投影等基本概念,以及如何建立和维护国家大地测量控制网。书中对于“地形测量”的讲解也非常详致,包括各种地形图的测绘方法,如平板仪测量、导线测量、导线测量、全站仪测量等,以及如何进行等高线的绘制和注记。我深感这本书的严谨性体现在每一个细节上,例如在讲解“高程测量”时,书中详细介绍了水准测量、三角高程测量、GPS高程测量等方法,并且分析了它们的适用条件和精度要求。书中还穿插了一些关于测量学在工程建设中的应用案例,比如如何利用测量技术来指导道路、桥梁、隧道的施工放样,以及如何进行沉降观测和变形监测,这些案例都让我对测量学的实用价值有了更深的认识。此外,书中还提及了“摄影测量”和“遥感”等前沿技术,并介绍了它们在地理信息系统、资源调查、环境监测等领域的应用。这本书的深度和广度都让我受益匪浅,它不仅为我打下了坚实的测量学基础,也为我打开了更广阔的学习视野。

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当我深入阅读这本书,特别是关于测量数据的处理与分析部分时,我被其科学性和系统性深深吸引。它没有仅仅停留在测量操作层面,而是更进一步地阐述了如何将收集到的原始数据转化为有用的信息。从最基础的算术平均值、加权平均值,到更复杂的误差传播定律,再到多元回归分析等统计学方法,书中都进行了细致的讲解,并配以大量的例题,让我能够一步步地掌握这些计算方法。我特别对书中关于“最小二乘法”的论述印象深刻,它通过数学模型,找到使观测值与模型预测值之间误差平方和最小的参数,从而得到最优的测量结果。这让我看到了数学在测量学中的强大力量。书中还详细讲解了如何进行数据检查和质量控制,比如对观测数据的合理性进行判断,以及如何根据测量精度要求来选择合适的测量方法和仪器。在讲解地形图的绘制时,书中不仅介绍了等高线的绘制原理,还详细阐述了不同比例尺地形图的精度要求以及符号的使用规范,这对于理解和使用地形图至关重要。我感觉这本书就像一本操作手册,又像一本理论宝典,它既能指导我进行实际的测量操作,又能帮助我理解其背后的原理。书中还穿插了关于测量学在地理信息系统(GIS)中的应用,以及三维激光扫描技术等现代测绘技术的内容,这些都让我看到了测量学广阔的应用前景。

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这本书带给我的最大感受,就是测量学并非是简单的数字堆砌,而是一种严谨的科学思维和解决问题的艺术。它在论述每一个测量方法时,都非常注重过程的逻辑性和方法的严密性。例如,在讲解水准测量时,书中详细介绍了不同类型的水准仪的操作方法,以及后视、前视读数、高差计算、闭合水准测量等关键步骤,并且特别强调了视线长度、往返测量等减少误差的措施。我特别欣赏书中对于“精度”和“误差”的深入剖析,它不仅仅告诉你测量需要精确,更重要的是告诉你,如何去理解和量化这种精确,以及如何识别和控制那些不可避免的误差。书中引入了多种误差来源的分析,并给出了相应的处理方法,比如使用最小二乘法来优化观测数据,这让我对测量结果的可靠性有了更深的认识。此外,书中对于控制测量网络的建立,如国家大地测量控制网的构建,以及各个等级的控制测量技术,如三等、四等水准测量和导线测量,都做了详尽的介绍。它不仅讲解了理论知识,还结合了实际工程中的应用案例,例如在大型桥梁、高速公路等工程建设中,控制测量的精度是如何直接影响到工程的安全性和使用寿命的。书中还提到了GPS测量技术的发展及其在现代测量学中的核心地位,并详细讲解了RTK(实时动态差分)等技术的原理和应用,这让我了解到,测量学也在不断地吸收新的技术,以适应时代发展的需求。

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这本书的封面设计虽然朴实无华,但却散发着一种严谨而内敛的气质,正如测量学本身一样,它不追求浮华的装饰,而是注重内在的精准与实用。在翻开它之前,我脑海中浮现的是各种测量仪器,卷尺、经纬仪、全站仪等等,它们在实际应用中是如何协同工作的?又需要怎样复杂的原理来支撑其精准度?这本书很巧妙地引导我进入了这个由数据和角度构筑的世界,它没有一开始就抛出枯燥的公式,而是从测量学的历史渊源开始,讲述了人类在认识和丈量大地过程中所经历的曲折与智慧。这让我对这项古老而又至关重要的学科产生了由衷的敬意。接着,它逐步深入到测量学的基本概念,比如什么是大地测量、控制测量、地形测量,以及它们各自的应用场景。我特别关注了关于误差的讨论,书中对系统误差和偶然误差的辨析,以及如何通过各种方法来减小和控制误差,这对于理解测量结果的可靠性至关重要。而且,它并没有仅仅停留在理论层面,而是通过大量的图例和案例分析,将抽象的测量原理具象化,让我能够更直观地理解。比如,在讲解导线测量时,书中详细描述了导线布设的原则,以及如何通过调整角度和边长来闭合导线,并通过各种计算方法来处理闭合差,这个过程的严谨性让我印象深刻。此外,书中还提到了高程测量的多种方法,水准测量、三角高程测量等等,并且分析了它们各自的优缺点和适用条件。我感觉这本书就像一位经验丰富的老师,循循善诱地将测量学的奥秘一点点揭示出来,让我这个初学者也能逐渐领略到它的魅力。

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