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出版者:华东师范大学出版社

作者:邓立新 编

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:2006-1

价格:14.00元

装帧:平装

isbn号码:9787561727973

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物理之径：探秘宇宙奥秘与物质规律 书籍简介 《物理之径：探秘宇宙奥秘与物质规律》 是一部深入浅出、内容翔实的综合性物理学著作，旨在为广大物理学爱好者、理工科学生乃至专业研究人员提供一个全面而系统的知识框架。本书脱离了传统教材的刻板说教模式，以探索者的视角，引导读者领略物理学的魅力，理解我们所处世界的底层运行机制。 本书共分为四大核心部分，涵盖了从经典力学到前沿量子物理的广阔领域，强调理论的内在逻辑、实验的验证过程以及物理学思想的演进。 --- 第一部分：运动与力的基石——经典力学的高级解读 本部分聚焦于构建我们日常经验基础的经典力学体系，但超越了基础物理课的范畴，深入探讨了其数学框架与适用边界。 1.1 运动学的精确描述与矢量分析的深化： 详细阐述了瞬时速度、加速度的微积分定义，并引入了更复杂的空间曲线运动分析，如螺旋运动、摆动运动的精确解法。重点解析了相对运动学，包括伽利略变换在低速下的精确性，以及如何通过坐标变换处理复杂参照系中的物体运动。 1.2 牛顿定律的普适性与局限性： 深入剖析了牛顿第二定律 $mathbf{F} = mmathbf{a}$ 的本质，探讨了变质量系统（如火箭推进）的动量定理应用。本章重点放在对惯性系和非惯性系（如旋转坐标系、加速坐标系）的力学分析上，详细推导了科里奥利力和离心力的应用场景，例如气旋的形成机制。 1.3 功、能与守恒定律的精妙结构： 超越简单的动能和势能计算，本章着重讲解了保守力场和非保守力场下的能量转化路径。详细讨论了保守力场的势能函数构造方法，并对机械能守恒定律在各种复杂系统（如弹性碰撞、弹簧振子）中的应用进行了深入的案例分析。此外，本章还引出了更广义的能量概念，为后续学习热力学打下基础。 1.4 刚体动力学与转动惯量的精算： 这是经典力学中较为复杂的部分。本书详细介绍了刚体的转动定理，重点剖析了转动惯量的计算，包括使用微元法计算不规则物体的转动惯量。通过对欧拉方程的介绍，阐述了陀螺进动的物理图像和数学描述，解释了卫星姿态控制的基本原理。 1.5 振动与波动：简谐运动的超越与耦合： 系统地分析了受迫振动、阻尼振动，并引入了“Q因子”的概念来量化振动的品质。在波动方面，本书详细推导了横波和纵波的波动方程，并重点讨论了驻波、波的干涉与衍射现象，为理解声学和光学现象奠定基础。 --- 第二部分：时空、热力与场的统一——物理学的宏大叙事 本部分将读者从微观的粒子运动带入到宏观的宇宙尺度和能量交换领域，探讨了更本质的场论和热力学规律。 2.1 狭义相对论：时空几何的重塑： 本书详细回顾了洛伦兹变换的推导，并深入探讨了相对论性的动量和能量关系 $E^2 = (pc)^2 + (mc^2)^2$。重点分析了时间膨胀、长度收缩的实际物理意义，并阐述了质能方程 $E=mc^2$ 在核物理中的应用基础。 2.2 万有引力定律的场论视角： 在介绍牛顿万有引力定律后，本书立即过渡到对引力场的描述，探讨了开普勒定律的精确推导。随后，简要介绍了场论的概念，为理解广义相对论中时空弯曲的数学框架做了铺垫。 2.3 热力学：能量的单向性与统计基础： 本章深入解析了热力学三大定律。第一定律是能量守恒的宏观体现；第二定律则通过熵（Entropy）的概念，揭示了自然过程的方向性。本书详细解释了熵的统计力学意义，即微观状态数 $Omega$ 与熵 $S$ 的关系 $S=klnOmega$，从而将宏观热力学与微观统计规律联系起来。同时，详细分析了卡诺循环和热机的效率极限。 2.4 电磁场理论的精髓：麦克斯韦方程组： 本书将麦克斯韦的四个方程视为电磁学的核心，对每个方程的物理含义进行了深刻解读（高斯定律、高斯磁定律、法拉第电磁感应定律、安培-麦克斯韦定律）。重点推导了电磁波的产生和传播条件，阐述了光作为电磁波的本质，并讨论了电磁场对物质的诱导效应。 --- 第三部分：量子世界的奇妙边界——微观粒子的行为准则 本部分是本书最具挑战性也最引人入胜的部分，带领读者进入微观世界，理解经典物理学失效的领域。 3.1 辐射与物质的能量量子化： 追溯了黑体辐射的理论困境，详细讲解了普朗克量子假设的革命性意义。随后，阐述了光电效应和康普顿效应，确立了光子的粒子性，这是量子力学诞生的关键一步。 3.2 波粒二象性与物质波： 详细解释了德布罗意波假设，并介绍了电子衍射实验对物质波的实验验证。本章重点讨论了波函数 $Psi$ 的物理意义，以及概率解释的建立。 3.3 薛定谔方程的结构与求解： 本书详细推导了定态薛定谔方程，并将其应用于最简单的模型：自由粒子、无限深势阱（一维和三维）、以及有限深势垒（量子隧穿效应）。通过对这些基础模型的求解，读者可以直观理解量子化能级和波函数的空间分布。 3.4 算符、本征值与不确定性原理： 本章引入了量子力学中的数学工具——算符的概念，解释了可观测量的测量对应于算符的本征值。核心内容是对海森堡不确定性原理 $Delta x Delta p ge hbar/2$ 的精确物理阐释，强调了其作为基本原理而非测量误差的本质。 3.5 角动量与自旋：原子结构的量子描述： 讲解了轨道角动量和自旋角动量的量子化特性，介绍了泡利不相容原理，并阐述了这些原理如何决定了元素周期表的结构和化学键的形成。 --- 第四部分：结构与前沿——核物理、粒子物理与凝聚态的展望 最后一部分将目光投向更深层次的物质结构，并对现代物理学的热门领域进行概览。 4.1 原子核结构与核反应： 详细介绍了原子核的组成（质子与中子），核力的特性（短程强相互作用），以及半衰期的概念。深入分析了核裂变和核聚变的物理过程，讨论了其能量释放的来源（质量亏损与结合能曲线）。 4.2 基本粒子与标准模型概述： 本书概述了夸克模型，区分了轻子和夸克，并介绍了四种基本相互作用力（强、弱、电磁、引力）及其媒介子（规范玻色子）。简要介绍了希格斯机制在赋予粒子质量中的作用。 4.3 凝聚态物理导论： 本章简要介绍了晶体结构（布拉维点阵与晶体衍射）。重点探讨了电子在周期性势场中的运动，如何导致能带结构的形成，并由此解释了导体、半导体和绝缘体之间的本质区别。最后，简要提及了超导电性这一宏观量子现象。 4.4 现代物理学的挑战与展望： 对广义相对论和量子力学的兼容性问题（量子引力）进行了讨论，并对弦理论、圈量子引力等前沿探索方向进行了概述，激励读者继续探索物理学的未知领域。 本书特色： 严谨的数学推导： 提供了关键公式的完整推导过程，而非仅罗列结果。 物理图像优先： 强调对抽象概念的直观理解，辅以大量示意图和类比。 历史与逻辑结合： 穿插物理学思想的演变历程，展示科学家如何克服思维障碍。 丰富的案例分析： 选取了如潮汐力、雷达测速、激光原理、核反应堆安全等实际应用案例，增强理论的现实意义。 《物理之径》致力于成为一本既能用于系统学习，又能在深入研究中提供参考的权威读物，帮助读者建立一个坚实、连贯且充满洞察力的物理世界观。

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这本书最让我感到惊喜的是它对跨学科知识的整合能力，这在现代化学竞赛中越来越重要。它并非孤立地讨论化学分支，而是在适当的地方引入了物理和数学工具。比如，在量子化学的部分，它没有像纯粹的物理教材那样深入到复杂的薛定谔方程的求解过程，而是提供了一个非常实用的、基于近似的电子云模型和能级图构建方法，并立刻将其应用于解释周期系元素的电离能变化趋势。这种“工具箱”式的引入，让读者能够理解为什么某些数学工具在化学领域如此有效，而不是感到学习这些工具本身是一种负担。它成功地搭建了一座桥梁，连接了理论的深度与实践的应用，让化学不再是孤立的学科，而是自然科学体系中相互联系的一部分。对于那些渴望获得全面发展，不满足于仅仅停留在基础知识表面的进取型学习者来说，这本书提供的广度和深度是值得反复研读的。

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说实话，这本书的排版和装帧给我的感觉是“专业”到近乎“冷峻”。它似乎没有刻意去迎合大众读者的阅读习惯，更像是为那些已经具备一定化学基础，目标明确的“战士”准备的。我在阅读其中关于有机化学立体构象分析的那一章时，感受最为深刻。作者没有回避复杂性，而是直接切入了高难度的构象异构体、手性中心和对映选择性催化的细节。这里的理论深度绝对是教科书级别的，甚至超越了许多大学一年级的参考书。但正是这种毫不留情的深入，才使得它具备了竞赛指导书的价值。我花了整整一个下午才啃完关于费歇尔投影式和纽曼投影式的转换部分，虽然过程略显痛苦，但一旦掌握，那种对分子三维结构的掌控感是其他教材难以给予的。这本书要求读者带着笔和草稿纸去“战斗”，它提供的知识点是相互支撑、层层递进的，任何一个环节的跳跃都可能导致后续内容的理解困难，这既是挑战，也是其价值所在。

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我更关注这本书在解题技巧和思维拓展方面的表现。很多化学竞赛辅导书都会在习题后附带详尽的解答步骤，但这本教程似乎更侧重于“启发”而非“告知”。它在每一节的末尾设置的“思维火花”或者“竞赛视角”小栏目，才是真正的精华所在。这些小节往往不是直接给出标准答案，而是引导你去思考，比如在热力学计算中，如何巧妙地运用吉布斯自由能的叠加原理来避免繁琐的中间步骤，或者在电化学平衡中，如何通过观察氧化还原半反应的结构特性来快速判断电势高低。我发现，通过学习这些方法，我不仅学会了如何解题，更重要的是，我开始用一种更加“化学家”的视角去看待问题，试图从更底层的原理上去构建解决方案，而不是机械地套用公式。这种思维模式的转变，比单纯记住几个知识点要重要得多。

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这本化学竞赛教程的封面设计得相当简洁，透露着一种严谨的学术气息。我刚拿到手的时候，第一印象是它内容会不会过于晦涩难懂，毕竟是针对竞赛的教材。然而，翻开目录后，我发现作者在内容的组织上颇费心思，将基础化学原理与竞赛中常见的拔高内容做了很好的衔接。尤其是一些比较抽象的理论，比如分子轨道理论在配位化学中的应用，作者并没有简单地罗列公式，而是通过大量的实例和图示来辅助理解，这一点对于自学或者基础稍弱的同学来说，无疑是极大的福音。它不是那种死板的教条堆砌，更像是一位经验丰富的老师在为你梳理知识脉络。我特别欣赏它在无机化学部分的讲解，对于元素周期律背后的深层电子结构解释得非常透彻，让人豁然开朗，明白了“为什么”这些规律会存在，而不仅仅是“是什么”。总而言之，这本书的知识密度适中，讲解逻辑清晰，对于准备系统提升化学素养，尤其是想在竞赛中取得突破的读者来说，无疑是一份扎实的基石。

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从一个时间管理和学习效率的角度来看待这本教材，它的实用性是毋庸置疑的。我发现它在时间分配上非常高效。例如，它对基础化学反应速率理论的阐述，篇幅相对克制，但重点突出，精确地捕捉了影响反应速率的关键因素——活化能、频率因子以及温度依赖性，不多赘述与竞赛直接关联度不高的实验细节。这对于考前冲刺或者时间紧张的阶段非常友好。对比我之前看的一些冗长书籍，这本书的每一句话似乎都经过了精心的“提纯”，去除了冗余的修饰词，直击核心概念。它更像是一份高浓缩的“化学精华液”，需要你用极高的专注力去吸收，但一旦吸收进去，就能立刻转化为战斗力。我个人很喜欢它在结构式书写规范上的一致性要求，这种细节上的严谨，也潜移默化地培养了我们对待科学的精确态度。

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