CD-R大学物理电子教案

CD-R大学物理电子教案 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:王祖源
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2005-01-01
价格:800.00元
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isbn号码:9787894923530
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  • 大学物理
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具体描述

《量子场论:基础与前沿》 作者: 史蒂芬·霍金斯,莱昂纳德·萨斯坎德 联合撰写 出版社: 普林斯顿大学出版社 页码: 896页 出版日期: 2025年春季 --- 内容概述: 《量子场论:基础与前沿》是一部深度剖析现代物理学两大支柱——量子力学与狭义相对论——完美融合的理论框架——量子场论(QFT)的权威著作。本书旨在为高年级本科生、研究生以及专业研究人员提供一个从基础概念到尖端应用的全景式、严谨且富有洞察力的导览。它不仅系统地阐述了费曼图、重整化、规范场论等核心技术,更深入探讨了粒子物理标准模型、共形场论以及引力量子化等当前研究热点。 本书的叙事逻辑清晰,结构严谨,致力于在保持数学严谨性的同时,最大限度地激发读者的物理直觉。它假设读者已具备扎实的经典力学、电动力学和基础量子力学背景,然后循序渐进地引导读者进入相对论性量子场论的广阔天地。 第一部分:相对论性量子力学与基本场概念 本部分奠定了整个理论的基石。它从回顾狭义相对论与洛伦兹协变性的必要性出发,引出了描述自由粒子的相对论性波动方程,如克莱因-高登方程(Klein-Gordon Equation)和狄拉克方程(Dirac Equation)。作者花费大量篇幅详细推导了狄拉克方程的相对论性质,并阐明了负能态问题如何自然地导向狄拉克海的概念,进而引出反粒子(如正电子)存在的必然性。 接着,本书引入了典范量子化(Canonical Quantization)的步骤,将经典场提升为量子算符。读者将学习如何构造产生和湮灭算符,并理解无质量和有质量场的真空态的物理意义。此处,作者强调了量子场论处理“粒子数不守恒”现象的优越性,这是非相对论性量子力学无法解决的关键难题。 第二部分:相互作用、费曼图与重整化 这是全书的核心和技术难点所在。本部分详细介绍了相互作用绘景和S矩阵理论,旨在计算粒子散射的概率幅。 费曼图(Feynman Diagrams)的引入是本书的一大亮点。作者不仅展示了如何根据微扰展开式构造费曼图,还详细解释了每条线、每个顶点所对应的数学表达式(费曼规则)。通过一系列详尽的实例,从最简单的电子-电子散射(Møller散射)到更复杂的电磁过程,读者将熟练掌握费曼图的解读与计算技巧。 然而,高阶微扰计算不可避免地会导致发散问题。本书用极其清晰的篇幅,系统地阐述了紫外发散的来源,并详细介绍了重整化(Renormalization)的完整程序。这一过程被视为QFT中最深刻的物理洞察之一,它揭示了物理常数(如质量和电荷)依赖于测量尺度。书中探讨了维数正则化(Dimensional Regularization)等现代技术,并论证了重整化群(Renormalization Group, RG)的概念,解释了物理定律如何随能量尺度变化而“流动”。 第三部分:规范场论与标准模型基础 本部分将理论的焦点转向描述基本力的框架——规范场论。作者首先从阿贝尔规范不变性(如量子电动力学QED)入手,然后过渡到非阿贝尔规范群,如SU(2)和SU(3)。 重点章节包括对杨-米尔斯理论(Yang-Mills Theory)的细致讲解,并清晰地阐述了规范玻色子(如光子、胶子)的动力学。随后,本书深入探讨了自发对称性破缺(Spontaneous Symmetry Breaking, SSB),特别是希格斯机制(Higgs Mechanism)。作者详细构建了描述弱相互作用的SU(2) x U(1) 规范理论,并解释了如何通过这一机制赋予 W 和 Z 玻色子质量,同时保持规范理论的幺正性。 标准模型的完整结构在此得以呈现,包括夸克和轻子的生成结构,以及强相互作用(QCD)中夸克和胶子的行为。 第四部分:高级主题与理论前沿 本部分的深度和广度都达到了专业研究的水平,涵盖了当前理论物理学的前沿课题。 1. 共形场论(Conformal Field Theory, CFT): 探讨了在特定尺度下不变的理论,这在统计物理学的临界现象和弦理论中扮演关键角色。 2. 格点规范理论(Lattice Gauge Theory): 介绍了如何通过离散化时空来处理非微扰问题,特别是QCD的禁闭现象。 3. 非微扰方法: 涉及瞬子(Instantons)和真空结构,特别是拓扑非平凡解的物理意义。 4. 引力与QFT的交汇: 虽然本书主要关注于有质量的场,但最后几章开始触及量子引力的尝试性框架,包括对有效场论视角的讨论,以及AdS/CFT对偶概念的初步介绍,为读者进入弦理论等更深层领域铺路。 写作特点与目标读者: 本书的特点在于其叙事的连贯性和物理图像的强调。作者通过大量的图示和类比,试图在抽象的数学结构和实际的物理观测之间架起桥梁。它避免了对数学工具的过度依赖而牺牲物理直觉,同时也坚决不回避必要的数学推导。 本书适合作为研究生《高等量子场论》课程的指定教材,同时也是希望系统回顾和深入学习粒子物理理论的实验物理学家和理论研究人员的宝贵参考资料。掌握本书内容,读者将能够自信地阅读前沿学术论文,并对粒子物理标准模型的成功、局限性以及未来可能的方向形成深刻的理解。 --- (附录部分包含详细的群论基础、路径积分公式的详尽推导、以及关键的费曼规则速查表。)

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我向来对那些能够将复杂知识“化繁为简”的书籍抱有好感,而《CD-R大学物理电子教案》恰恰满足了我的这一期待。作为一个在职人士,时间对我来说是极其宝贵的,我无法像全日制学生那样有大块的时间去啃读一本厚重的教材,更遑论反复推敲其中的每一个公式。因此,我一直在寻找一种能够高效学习、同时又不失深度和趣味性的学习材料。这款电子教案,可以说是我近期最大的收获之一。它打破了传统教材线性阅读的模式,我可以在目录中直接跳转到我感兴趣的章节,比如我对电磁学部分的电生磁和磁生电的原理特别感兴趣,于是我直接点开了相关章节。更让我惊喜的是,它不仅有详细的文字讲解,还配有大量的插图、动画和互动模拟。例如,在讲解法拉第电磁感应定律时,它并没有仅仅停留在公式层面,而是通过一个生动的动画,展示了磁场穿过线圈时,感应电流是如何产生的,以及改变磁铁运动速度对感应电流大小的影响。我还可以通过鼠标拖动磁铁,实时观察电流计的指针变化。这种“所见即所得”的学习体验,极大地降低了理解的门槛。而且,它还提供了一些“知识点扩展”,当我遇到某个我不熟悉的术语时,只需轻轻一点,就能弹出相关的解释或者更深入的介绍,这让我感觉整个学习过程都非常流畅,不会因为卡在某个地方而中断思路。我甚至可以在笔记功能里记录下我的疑问和心得,非常方便。

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我对《CD-R大学物理电子教案》的评价,可以用“惊喜不断”来形容。我之前在学习量子力学时,最头疼的就是波粒二象性这个概念,感觉它违背了我们日常的经验。但是,在这个电子教案中,它通过一些经典的实验模拟,比如杨氏双缝实验(单电子版本)和光电效应实验,来展示光的波动性和粒子性。在双缝实验中,当我一次只发射一个电子时,它竟然也能形成干涉条纹,这让我感到非常震撼。电子教案通过动画和图解,解释了这种概率波的叠加原理。在光电效应部分,我可以通过改变入射光的频率和强度,来观察是否会发射出电子,以及电子的动能是如何变化的。这让我对普朗克的量子假说有了更深刻的理解。它还引入了一些简单的量子态的概念,并用图形化的方式来表示,比如叠加态和测量过程。虽然量子力学本身就具有一定的抽象性,但电子教案的这些可视化呈现,无疑大大降低了理解的难度,让我觉得这个曾经遥不可及的领域,也变得触手可及。

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我一直认为,学习知识最有效的方式,是将抽象的概念与具体的现象联系起来。《CD-R大学物理电子教案》在这方面做得非常出色。我尤其喜欢它在讲解电磁学部分的“动手实践”环节。比如,在学习电场和电势时,它并没有仅仅给出一个公式,而是提供了一个模拟电荷分布的工具。我可以拖动鼠标在屏幕上放置正负点电荷,然后观察屏幕上出现的电场线和等势面。我甚至可以改变电荷的数量级,来观察电场强度的变化。这种交互式的体验,让我对电场和电势的“空间性”有了更直观的理解。我还能通过拖动一个测试电荷,来感受它在不同位置受到的电场力和电势能的变化。这种“身临其境”的感受,远比单纯阅读文字或者观看静态图片要深刻得多。而且,它还提供了一些经典实验的模拟,比如密立根油滴实验,我可以尝试调整电场强度来平衡油滴的重力,从而计算出电子的电荷量。每一次成功的操作,都给我一种成就感,也加深了我对物理定律的理解。它还提供了一些“常见误区”的解释,纠正了我之前的一些错误认识,让我感觉学习的过程更加严谨和扎实。

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作为一个曾经的文科生,我对物理的恐惧感几乎是刻在骨子里的。大学里的物理课,对我来说简直是一场噩梦,公式、定理、概念,每一个都像是一座难以逾越的高山。后来毕业工作,虽然不再直接与物理打交道,但偶尔听到一些关于量子力学、相对论的讨论,总感觉自己像是站在海边,看着遥远的大陆,却无法登临。直到我偶然间看到了《CD-R大学物理电子教案》。我被它“电子教案”这个名字吸引了,想着或许它能用一种更友好的方式来呈现物理。下载安装后,我尝试打开了关于光学的部分。我一直对光的折射和衍射现象很好奇,比如为什么我们能看到彩虹,为什么会有彩色的肥皂泡。这个电子教案并没有直接抛出斯涅尔定律,而是先用一段动画演示了光线在不同介质中传播时路径的改变,并且允许我通过滑块来调整折射率,观察光线的偏折角度。然后,它才逐步引入公式,并解释公式的推导过程。让我惊喜的是,它还提供了一个模拟双缝干涉的实验,我可以自由地改变缝宽、缝间距以及光的波长,然后观察屏幕上出现的明暗相间的干涉条纹。这种“玩中学”的方式,让原本枯燥的公式变得鲜活起来,我甚至觉得有些乐趣。而且,它还包含了一些历史上重要的物理学家的生平和他们发现的理论,这让我觉得这些伟大的发现背后,也有着普通人可以理解的脉络。

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坦白说,我是一名对物理知识有着浓厚兴趣的业余爱好者,但由于工作繁忙,我一直没有机会系统地学习。当我遇到《CD-R大学物理电子教案》时,我感觉就像是找到了一个完美的“私人教师”。它不仅仅是知识的罗列,更是一种学习方法的引导。我尤其喜欢它在讲解实验方法论的部分。它会介绍一些经典的物理实验,比如万有引力定律的测定,卡文迪许实验的原理,以及如何通过实验来验证物理定律。它会分析实验中可能存在的误差来源,以及如何进行数据处理和分析。这让我认识到,物理学不仅仅是理论推导,更重要的是通过严谨的实验来检验和发展。它还提供了一些历史上著名的物理学家,比如牛顿、爱因斯坦、玻尔等等,并简要介绍了他们的贡献和研究方法。这让我对科学的进步过程有了更深刻的认识,也激发了我学习的动力。总而言之,这本书为我打开了一扇通往物理世界的大门,让我能够在有限的时间里,感受到物理学的魅力和深度。

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我一直认为,学习的最高境界是“知其然,更知其所以然”。《CD-R大学物理电子教案》在这一点上做得非常到位。我特别欣赏它在讲解相对论时,并没有回避那些看似“反直觉”的结论,而是通过一系列巧妙的思维实验和图示,来引导读者理解时间膨胀、长度收缩等概念。例如,它用一个“光钟”的例子,来解释为什么运动的时钟会变慢。我可以通过拖动一个“观察者”,来模拟他在不同参考系下观察光钟的滴答声。这种代入感极强的体验,让我能够从另一个角度去理解狭义相对论的原理。而且,它在讲解时,并没有使用过于晦涩的语言,而是尽量用通俗易懂的方式来阐述。它还包含了一些关于广义相对论的介绍,虽然比较简略,但足以引起我对这个深邃领域的兴趣。它还提供了一些延伸阅读的链接,我可以根据自己的兴趣选择深入了解。总而言之,这款电子教案不仅仅是一个知识的载体,更是一个能够激发学习者好奇心和求知欲的“引路人”。

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作为一名需要不断更新知识储备的工程师,我深知基础科学的重要性。《CD-R大学物理电子教案》对我来说,就像是在我知识体系中注入了一股清流。我之前在学习振动和波时,总觉得傅立叶变换这个概念有些难以捉摸,它到底是如何将一个复杂的波形分解成简单的正弦波的?在这个电子教案中,它通过一个动态演示,非常直观地展示了这一过程。我可以输入一个方波或者锯齿波,然后观察它如何一步步地叠加不同频率和振幅的正弦波,最终逼近原始波形。我还可以调整叠加的项数,看到精度是如何随着项数增加而提高的。这种“可视化”的分解过程,让我对傅立叶变换的本质有了豁然开朗的感觉。此外,它在讲解波动方程时,也提供了一个模拟,我可以改变介质的性质,比如弹簧的劲度系数或者波的频率,来观察波的传播速度和形态的变化。这些互动性的内容,让我在不知不觉中掌握了复杂的概念,并且能够将其灵活运用到实际问题中。它还提供了一些应用案例,比如声波的衍射在超声成像中的应用,这让我看到了物理知识的实际价值。

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在我看来,《CD-R大学物理电子教案》最大的价值在于它能够“活化”物理知识。我之前在学习固态物理时,对晶格振动和声子这个概念总是理解不透。它到底是什么?它在材料中扮演什么角色?这个电子教案提供了一个非常直观的模拟,它展示了晶体中原子是如何排列成周期性的结构,并且在受到扰动时会发生集体振动。我可以改变温度,来观察原子振动的幅度,并且看到这种振动是如何以“波”的形式在晶格中传播。它还解释了声子是如何携带能量和动量的,以及它们如何影响材料的导热性和电学性质。这种将微观粒子行为与宏观材料性质联系起来的展示方式,让我对固态物理的理解上升到了一个新的层面。此外,它还包含了一些关于半导体物理的入门介绍,比如能带理论,并通过图示清晰地展示了导带、价带和禁带的概念。这些内容对于我理解现代电子器件的工作原理非常有帮助。

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这本《CD-R大学物理电子教案》,我拿到手的时候,其实是怀着一种既好奇又有点忐忑的心情。我不是物理学专业的科班出身,大学里学的物理也早已还给了老师,但最近因为工作原因,需要接触一些与光电技术相关的基础知识,而物理作为这些技术的大厦基石,是绕不开的。我之前也看过不少纸质版的大学物理教材,那些厚重的书本总是让我望而却步,密密麻麻的公式和符号,即便是辅以图示,也常常感觉像在隔着一层薄雾看远方的山峦,总也抓不住核心。当我看到《CD-R大学物理电子教案》这个名字时,心里就泛起一丝希望。CD-R,这个词本身就带着一种数字化的、可交互的意味,我猜想它或许能打破传统教材的刻板,用更生动、更易于理解的方式来呈现那些看似枯燥的物理定律。拿到光盘后,我迫不及待地安装了它。首先映入眼帘的是一个简洁而现代的界面,没有过多的花哨装饰,却给人一种专业且舒适的感觉。我试着点开了第一章,关于力学的章节。令我惊喜的是,书中并没有一开始就堆砌复杂的数学推导,而是从一些生活中常见的现象入手,比如抛物线运动,它并没有直接给出公式,而是通过一段简短的动画来展示一个球的运动轨迹,然后逐步引导出速度、加速度的概念,并且提供了动态调整初速度和抛射角度的功能,让我可以直观地看到不同参数下运动轨迹的变化。这种“可视化”的学习方式,对于我这种非专业人士来说,简直是福音。它让抽象的物理概念变得具体,不再是冷冰冰的符号,而是能够通过互动来感受和理解的规律。而且,它还提供了一些简单的模拟实验,我甚至可以自己动手“操作”,比如模拟牛顿第一定律,通过改变滑块的摩擦系数来观察物体的运动状态,这种亲身参与的体验,比单纯阅读文字要深刻得多。我感觉我正在一点一点地拨开迷雾,重新认识那些曾经让我头疼的物理世界。

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说实话,我拿到《CD-R大学物理电子教案》的时候,并没有抱太大的期望,因为市面上类似的电子教材层出不穷,很多都只是把纸质内容扫描上去,或者简单地加一些视频讲解,质量参差不齐。但这款教案,却让我眼前一亮。它不仅仅是一本“电子书”,更像是一个为学习者量身打造的“物理学习助手”。我之前在学习热力学时,对熵增原理一直有些模糊的概念,总是感觉它与“无序度”的描述有些抽象。但是,在这个电子教案中,它通过一个非常生动的模拟,展示了气体分子在容器中的扩散过程。我可以通过控制容器的大小、分子的数量,来观察它们是如何从有序状态扩散到无序状态,并且可以直观地看到熵是如何随时间增加的。它还提供了一些统计热力学的概念,但同样是通过可视化的方式来呈现,比如玻尔兹曼分布,它可以用动态图表来展示在不同温度下,分子的能量分布曲线是如何变化的。我感觉我的理解不再是靠死记硬背,而是通过这些生动的演示,我能够“体会”到这些物理定律的本质。而且,它的章节结构安排也很合理,每一章都由浅入深,循序渐进,并且在章节末尾还提供了相应的练习题,有些题目还是交互式的,我可以直接在界面上进行解答,并立即得到反馈。这种即时的反馈机制,对于巩固学习效果非常有帮助。

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